MCU怎么做一個(gè)簡(jiǎn)單的ADC?

　　STM32的優(yōu)點(diǎn)在哪里?除去宣傳環(huán)節，細細分析，STM32時(shí)鐘不算快，72MHZ，也不能擴展大容量的RAM FLASH，同樣沒(méi)有DSP那樣強大的指令集。它的優(yōu)勢在哪里呢?

　　---就在快速采集數據，快速處理上。

　　ARM的特點(diǎn)就是方便?！∵@個(gè)快速采集，高性能的ADC就是一個(gè)很好的體現，12位精度，最快1uS的轉換速度，通常具備2個(gè)以上獨立的ADC控制器，這意味著(zhù)，STM32可以同時(shí)對多個(gè)模擬量進(jìn)行快速采集，這個(gè)特性不是一般的MCU具有的。以上高性能的ADC，配合相對比較塊的指令集和一些特色的算法支持，就構成了STM32在電機控制上的強大特性。

　　好了，正題，怎么做一個(gè)簡(jiǎn)單的ADC?

　　注意是簡(jiǎn)單的，ADC是個(gè)復雜的問(wèn)題，涉及硬件設計，電源質(zhì)量，參考電壓，信號預處理等等問(wèn)題。我們只就如何在MCU內完成一次ADC作討論。

　　談到ADC，我們還要第一次引入另外一個(gè)重要的設備DMA。DMA是什么東西呢。

　　通常在8位單片機時(shí)代，很少有這個(gè)概念。在外置資源越來(lái)越多以后，我們把一個(gè)MCU內部分為 主處理器 和 外設兩個(gè)部分。主處理器當然是執行我們指令的主要部分，外設則是 串口 I2C ADC 等等用來(lái)實(shí)現特定功能的設備，回憶一下，8位時(shí)代，我們的主處理器最常干的事情是什么?邏輯判斷?不是。那才幾個(gè)指令計算算法?不是。大部分時(shí)候算法都很簡(jiǎn)單?！∈聦?shí)上，主處理器就是作個(gè)搬運工，

　　把USART的數據接收下來(lái)，存起來(lái)

　　把ADC的數據接收下來(lái)，存起來(lái)

　　把要發(fā)送的數據，存起來(lái)，一個(gè)個(gè)的往USART里放。

　　…………

　　為了解決這個(gè)矛盾，人們想到一個(gè)辦法，讓外設和內存間建立一個(gè)通道，在主處理器允許下，讓外設和內存直接 讀寫(xiě)，這樣就釋放了主處理器，這個(gè)東西就是DMA。

　　打個(gè)比方：

　　一個(gè)MCU是個(gè)公司。老板就是主處理器員工是外設，倉庫就是內存.

　　從前 倉庫的東西都是老板管的。員工需要原料工作，就一個(gè)個(gè)報給老板，老板去倉庫里一個(gè)一個(gè)拿。員工作好的東西，一個(gè)個(gè)給老板，老板一個(gè)個(gè)放進(jìn)倉庫里。老板很累，雖然老板是超人，也受不了越來(lái)越多的員工和單子。

　　最后老板雇了一個(gè)倉庫保管員，它就是DMA

　　他專(zhuān)門(mén)負責 入庫和出庫，只需要把出庫 和入庫計劃給老板過(guò)目老板說(shuō)OK，就不管了。

　　后面的入庫和出庫過(guò)程，員工只需要和這個(gè)倉庫保管員打交道就可以了。

　　--------閑話(huà)，馬七時(shí)常想，讓設備與設備之間開(kāi)DMA，豈不更牛X，比喻完成。

　　ADC是個(gè)高速設備，前面提到。而且ADC采集到的數據是不能直接用的。即使你再小心的設計外圍電路，測的離譜的數據總會(huì )出現。那么通常來(lái)說(shuō)，是采集一批數據，然后進(jìn)行處理，這個(gè)過(guò)程就是軟件濾波。

　　DMA用到這里就很合適。讓ADC高速采集，把數據填充到RAM中，填充一定數量，比如32個(gè)，64個(gè)MCU再來(lái)使用。

　　-----多一句，也可以說(shuō)，單次ADC毫無(wú)意義。

　　下面我們來(lái)具體介紹，如何使用DMA來(lái)進(jìn)行ADC操作。初始化函數包括兩部分，DMA初始化和 ADC初始化我們有多個(gè)管理員--DMA，一個(gè)管理員當然不止管一個(gè)DMA操作。所以DMA有多個(gè)Channel

　　//ADC with DMA Init

　　#define ADC_Channel ADC_Channel0

　　#define ADC1_DR_Address ((u32)0x4001244C)

　　void ADCWithDMAInit()

　　{

　　//DMA init; Using DMA channel 1

　　DMA_DeInit(DMA1_Channel1); //開(kāi)啟DMA1的第一通道

　　DMA_InitStruct.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC1_DR_Address; //DMA對應的外設基地址，這個(gè)地址走Datasheet查

　　DMA_InitStruct.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; //轉換結果的數據大小

　　DMA_InitStruct.DMA_MemoryBaseAddr = (unsigned long)&ADC_ConvertedValue; //

　　DMA_InitStruct.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //DMA的轉換模式是SRC模式，就是從外設向內存中搬運，

　　DMA_InitStruct.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //M2M模式禁止，memory to memory，這里暫時(shí)用不上，以后介

　　紹

　　DMA_InitStruct.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; //DMA搬運的數據尺寸，注意ADC是12位的，

　　HalfWord就是16位

　　DMA_InitStruct.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; //接收一次數據后，目標內存地址是否后移--重

　　要概念，用來(lái)采集多個(gè)數據的

　　DMA_InitStruct.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //接收一次數據后，設備地址是否后移

　　DMA_InitStruct.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; //轉換模式，循環(huán)緩存模式，常用，M2M果果開(kāi)啟了，這個(gè)模式失效

　　。

　　DMA_InitStruct.DMA_Priority = DMA_Priority_High; //DMA優(yōu)先級，高

　　DMA_InitStruct.DMA_BufferSize = 1; //DMA緩存大小，1個(gè)

　　DMA_Init(DMA1_Channel1，&DMA_InitStruct);

　　// Enable DMA1

　　DMA_Cmd(DMA1_Channel1， ENABLE);

　　}

　　void ADCx_Init(unsigned char ADC_Channel)

　　{

　　ADC_DeInit(ADC1); //開(kāi)啟ADC1

　　ADC_InitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //轉換模式，為獨立轉換。轉換模式太多了，以后深究

　　ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //對齊方式，ADC結果是12位的，顯然有個(gè)對齊左邊還是右邊

　　的問(wèn)題。一般是右對齊

　　ADC_InitStruct.ADC_ConTInuousConvMode = ENABLE; //連續轉換模式開(kāi)啟

　　ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //ADC外部出發(fā)開(kāi)關(guān)，關(guān)閉

　　ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel = 2; //開(kāi)啟通道數，2個(gè)

　　ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = ENABLE; //掃描轉換模式開(kāi)啟

　　ADC_Init(ADC1， &ADC_InitStruct);

　　ADC_RegularChannelConfig(ADC1， ADC_Channel， 1， ADC_SampleTIme_239Cycles5); //規則組通道設置，關(guān)鍵函數 轉

　　換器ADC1，選擇哪個(gè)通道channel，規則采樣順序，1到16，以后解釋詳細含義，最后一個(gè)參數是轉換時(shí)間，越長(cháng)越準越穩定

　　// ADC1 to DMA， Enable

　　ADC_DMACmd(ADC1， ENABLE); //ADC命令，和DMA關(guān)聯(lián)。

　　//ADC1 Enable

　　ADC_Cmd(ADC1，ENABLE); //開(kāi)啟ADC1

　　//Reset the CalibraTIon of ADC1

　　ADC_ResetCalibraTIon(ADC1); //重置校準

　　//wait until the Calibration‘s finish

　　while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)) //等待重置校準完成

　　;

　　ADC_StartCalibration(ADC1); //開(kāi)始校準

　　while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)) //等待校準完成

　　;

　　ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1， ENABLE); //連續轉換開(kāi)始，從選擇開(kāi)始，MCU可以不用管了，ADC將通過(guò)DMA不斷刷新

　　制定RAM區

　　// Attach them;

　　}

　　最后講講濾波算法

　　濾波的方法以后會(huì )開(kāi)個(gè)專(zhuān)題。

　　特別提一下---沒(méi)有完美的濾波算法，只有合適的濾波算法。

　　需要綜合考慮信號特點(diǎn)，噪聲特點(diǎn)，控制對象等等，

　　這里用個(gè)最簡(jiǎn)單的濾波算法，均值濾波。

　　采樣16次，取平均值，吼吼，在豆皮上跳動(dòng)還是蠻小的，合適，吼吼

　　//16ms finish a ADC detection

　　// return mv

　　unsigned int ADC_filter(void)

　　{

　　unsigned int result=“0”;

　　unsigned char i;

　　for(i=16;i》0;i--)

　　{

　　Delay_xms(1);

　　result += ADC_ConvertedValue;

　　}

　　return (unsigned int)(((unsigned long)(result》》4))*3300》》12);

　　}