ADC的工作原理 ADC數(shù)據(jù)采集時(shí)的DMA技術(shù)詳解

在實(shí)際的開(kāi)發(fā)中需要使用各式各樣的傳感器，這些傳感器可以采集周?chē)沫h(huán)境信息，比如溫度、濕度、氣壓、光照等，這些信息本質(zhì)上是物理的模擬信號(hào)，計(jì)算機(jī)處理信息時(shí)對(duì)數(shù)字信號(hào)比較敏感，因此把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)是有必要的。ADC就起到了這樣的作用，本節(jié)將對(duì)ADC功能原理以及ADC數(shù)據(jù)采集時(shí)涉及到的DMA技術(shù)進(jìn)行詳解。

• ADC的概念：Analog-to-Digital Converter的縮寫(xiě)。指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。是指將連續(xù)變量的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)的器件。
• ADC的作用：采集傳感器的數(shù)據(jù)，測(cè)量輸入電壓，檢查電池電量剩余，監(jiān)測(cè)溫濕度等。典型的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為表示一定比例電壓值的數(shù)字信號(hào)。

• ADC的性能指標(biāo)：

量程：能測(cè)量的電壓范圍，一般來(lái)收量程越大越好

分辨率：ADC的分辨率通常以輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示，位數(shù)越多，分辨率越高，精度越大，外部微小的變化都可以被顯示。一般來(lái)說(shuō)分辨率越高，轉(zhuǎn)化時(shí)間越長(zhǎng)。

轉(zhuǎn)化時(shí)間：模擬輸入電壓在允許的最大變化范圍內(nèi)，從轉(zhuǎn)換開(kāi)始到獲得穩(wěn)定的數(shù)字量輸出所需要的時(shí)間稱(chēng)為轉(zhuǎn)換時(shí)間，希望時(shí)間越短越好。

• STM32F4的ADC配置：

STM32F40X有3個(gè)ADC，每個(gè)可配置 12 位、10 位、8 位或 6 位分辨率

每個(gè)ADC 有16個(gè)外部通道。另外還有兩個(gè)內(nèi)部 ADC源（直接測(cè)量?jī)?nèi)部溫度和電壓信號(hào)） 和 V BAT 通道（測(cè)量電池的剩余電量）掛在 ADC1上

這些通道的 A/D 轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行。

ADC具有獨(dú)立模式（單個(gè)ADC工作）、雙重模式（兩個(gè)ADC配合工作完成采樣）和三重模式（三個(gè)ADC配合工作完成采樣），對(duì)于不同 AD轉(zhuǎn)換要求幾乎都有合適的模式可選

ADC 的結(jié)果可以左對(duì)齊或右對(duì)齊方式存儲(chǔ)在 16 位數(shù)據(jù)寄存器中。采集到的數(shù)據(jù)精度最大為12位，不夠16位，因此，需要選擇合適的存儲(chǔ)方式。

• ADC功能框圖分析：

1、電壓輸入范圍：ADC 輸入范圍為：V REF- ≤ V IN ≤ V REF+ 。由 V REF- 、V REF+ 、V DDA 、V SSA 、這四個(gè)外部引腳決定。我們?cè)谠O(shè)計(jì)原理圖的時(shí)候一般把 V SSA 和 V REF- 接地，把 V REF+ 和 V DDA 接 3.3V，得到ADC 的輸入電壓范圍為：03.3V。如果我們想讓輸入的電壓范圍變寬，去到可以測(cè)試負(fù)電壓或者更高的正電壓，我們可以在外部加一個(gè)電壓調(diào)理電路（線性的轉(zhuǎn)換關(guān)系，如根據(jù)一定的轉(zhuǎn)換關(guān)系將－１0V１０V轉(zhuǎn)換為03.3V），把需要轉(zhuǎn)換的電壓抬升或者降壓到 03.3V，這樣 ADC 就可以測(cè)量了

2、輸入通道：每個(gè)ADC 有16個(gè)外部通道。特別是ADC１還有兩個(gè)內(nèi)部 ADC 源 和 V BAT 通道掛在 ADC1上，V BAT 通道也屬于內(nèi)部通道，兩個(gè)內(nèi)部 ADC 源沒(méi)有對(duì)應(yīng)外部管腳，直接測(cè)量?jī)?nèi)部信息。一個(gè)連接內(nèi)部溫度傳感器，主要測(cè)量CPU以及芯片內(nèi)部的一些關(guān)鍵電路的溫度。另一個(gè)連接VREFINT，測(cè)量電源模塊的電壓值，V BAT 通道用來(lái)測(cè)量備用電池的電池容量。

3、轉(zhuǎn)換順序

a.規(guī)則通道組：顧名思意，規(guī)則通道就是很規(guī)矩的意思，我們平時(shí)一般使用的就是這個(gè)通道。相當(dāng)于正常運(yùn)行的程序，最多16個(gè)通道，在使用過(guò)程中按順序進(jìn)行轉(zhuǎn)換，按順序采集完一個(gè)通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換后再采集下一個(gè)通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換。規(guī)則通道和它的轉(zhuǎn)換順序在ADC_SQRx寄存器中選擇，規(guī)則組轉(zhuǎn)換的總數(shù)應(yīng)寫(xiě)入ADC_SQR1寄存器的L[3:0]中。

ADC像這樣的規(guī)則序列寄存器有3個(gè)，每個(gè)規(guī)則序列寄存器都能設(shè)定第n次轉(zhuǎn)換的具體通道，共有16個(gè)外部通道，最多設(shè)置16次。如上圖，規(guī)則序列寄存器3（ADC_SQR3）可以設(shè)定第一次到第六次順序轉(zhuǎn)換的通道，規(guī)則序列寄存器2（ADC_SQR2）可以設(shè)定第七次到第十二次順序轉(zhuǎn)換的通道，規(guī)則序列寄存器1（ADC_SQR1）可以設(shè)定第十三次到第十六次順序轉(zhuǎn)換的通道，且ADC_SQR1寄存器的L[3:0]中（20位到23位）用來(lái)設(shè)定要順序轉(zhuǎn)換的通道個(gè)數(shù)。例：有如下轉(zhuǎn)換順序要求，有4個(gè)通道，第一次轉(zhuǎn)換通道2，第二次轉(zhuǎn)換通道3，第三次轉(zhuǎn)換通道4，第四次轉(zhuǎn)換通道1，則ADC_SQR1寄存器的L[3:0]的值位0100，ADC_SQR3中SQ1的值設(shè)為2，SQ2的值設(shè)為3，SQ3的值設(shè)為4，SQ4的值設(shè)為1。具體的操作在Cube MX中可以配置

b.注入通道組：注入，可以理解為插入，插隊(duì)的意思，是一種不安分的通道。相當(dāng)于中斷。最多4個(gè)通道。把某一通道配置位注入通道時(shí)，它的優(yōu)先級(jí)就比規(guī)則通道高，暫停規(guī)則通道組的工作，優(yōu)先轉(zhuǎn)換注入通道組采集到的信號(hào)。注入組和它的轉(zhuǎn)換順序在ADC_JSQR寄存器中選擇。注入組里轉(zhuǎn)化的總數(shù)應(yīng)寫(xiě)入ADC_JSQR寄存器的L[1:0]中。該通道組的配置方法于規(guī)則通道組相同。

4、轉(zhuǎn)換時(shí)間：ADC 輸入時(shí)鐘 ADC_CLK 由 PCLK2 經(jīng)過(guò)分頻產(chǎn)生，最大值是 36MHz，即最大工作時(shí)鐘不能超過(guò)36MHz，典型值為30MHz。對(duì)于 STM32F407我們一般設(shè)置PCLK2=HCLK/2=84MHz，最少需要４分頻。所以程序一般使用 4分頻或者 6分頻。

ADC 的總轉(zhuǎn)換時(shí)間Tconv = 采樣時(shí)間 + 12個(gè)周期（轉(zhuǎn)換時(shí)間），采樣時(shí)間最少不小于3個(gè)ADC_CLK，轉(zhuǎn)換時(shí)間一般就是12個(gè)ADC_CLK，如果對(duì)時(shí)間沒(méi)有太過(guò)苛刻的要求，應(yīng)當(dāng)把采樣時(shí)間設(shè)置的稍長(zhǎng)一些，這樣得到的結(jié)果才會(huì)更加準(zhǔn)確。最小采樣時(shí)間： T =3 + 112= 15個(gè)周期=0.42us(ADC時(shí)鐘=36MHz下得到）。

5、數(shù)據(jù)寄存器：規(guī)則數(shù)據(jù)寄存器 ADC_DR

ADC_DR只有一個(gè)，是一個(gè)32 位的寄存器，只有低 16 位有效并且只是用于獨(dú)立模式存放轉(zhuǎn)換完成數(shù)據(jù)。因?yàn)?ADC 的最大精度是 12 位，ADC_DR 是16 位有效，這樣允許 ADC存放數(shù)據(jù)時(shí)候選擇左對(duì)齊或者右對(duì)齊，具體是以哪一種方式存放，由 ADC_CR2的 11 位 ALIGN 設(shè)置。對(duì)于規(guī)則通道組來(lái)說(shuō)，所有的規(guī)則通道都使用這一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，實(shí)際采樣點(diǎn)時(shí)候，如果開(kāi)啟了多個(gè)通道，每轉(zhuǎn)換完成一個(gè)通道要及時(shí)把數(shù)據(jù)從寄存器中取走。如果不及時(shí)取走，下一次轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)就會(huì)覆蓋原數(shù)據(jù)。而對(duì)于注入通道組來(lái)說(shuō)，每一個(gè)注入通道都對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器。

使用 DMA：由于規(guī)則通道組只有一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，因此，對(duì)于多個(gè)規(guī)則通道的轉(zhuǎn)換，使用 DMA 非常有幫助。這樣可以避免丟失在下一次寫(xiě)入之前還未被讀出的 ADC_DR 寄存器中的數(shù)據(jù)。在使能 DMA 模式的情況下（ADC_CR2 寄存器中的 DMA 位置 1），每完成規(guī)則通道組中的一個(gè)通道轉(zhuǎn)換后，都會(huì)生成一個(gè) DMA 請(qǐng)求。

6、中斷

a.轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷：規(guī)則通道和注入通道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，都可以產(chǎn)生中斷。通道轉(zhuǎn)換完成后，ADC 狀態(tài)寄存器 ADC_SR的EOC位會(huì)置１，可以不斷輪詢此位來(lái)判斷是否觸發(fā)中斷，也可以使能中斷，完成后就根據(jù)此位的狀態(tài)觸發(fā)中斷。此中斷的使用是最多的，可以在此中斷處理程序中獲取我們想要采集的數(shù)據(jù)。

b.模擬看門(mén)狗中斷：當(dāng)被 ADC 轉(zhuǎn)換的模擬電壓低于低閾值或者高于高閾值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生中斷

c.溢出中斷：如果發(fā)生 DMA傳輸數(shù)據(jù)丟失，會(huì)置位 ADC 狀態(tài)寄存器 ADC_SR的 OVR位，如果同時(shí)使能了溢出中斷，那在轉(zhuǎn)換結(jié)束后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)溢出中斷。

d.DMA 請(qǐng)求：規(guī)則和注入通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后，除了產(chǎn)生中斷外，還可以產(chǎn)生 DMA請(qǐng)求，把轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在內(nèi)存里面。

7、觸發(fā)源

a.軟件觸發(fā)：ADC轉(zhuǎn)換可以由ADC 控制寄存器 2: ADC_CR2的 ADON這個(gè)位來(lái)控制，寫(xiě) 1的時(shí)候開(kāi)始轉(zhuǎn)換，寫(xiě) 0 的時(shí)候停止轉(zhuǎn)換。此方法使用最多

b.外部事件觸發(fā)：觸發(fā)包括內(nèi)部定時(shí)器觸發(fā)和外部 IO觸發(fā)。觸發(fā)源有很多，具體選擇哪一種觸發(fā)源，由 ADC控制寄存器ADC_CR2的 EXTSEL[2:0]和 JEXTSEL[2:0]位來(lái)控制

• ADC的工作模式

單次轉(zhuǎn)換模式：ADC每次工作只轉(zhuǎn)換一次，至于這一次轉(zhuǎn)換幾個(gè)通道并不關(guān)心，如果想要再次轉(zhuǎn)換，必須重新啟動(dòng)ADC。

連續(xù)轉(zhuǎn)換模式：在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下，ADC結(jié)束一個(gè)轉(zhuǎn)換后立即啟動(dòng)一個(gè)新的轉(zhuǎn)換，直到用戶想要停止為止。（僅適用于規(guī)則通道)。

掃描模式：該模式主要針對(duì)多個(gè)通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換。例如使用單次轉(zhuǎn)換模式又開(kāi)啟掃描模式，從第1個(gè)通道開(kāi)始掃描，掃描第n個(gè)通道結(jié)束后不再掃描；如果使用單次轉(zhuǎn)換模式而不開(kāi)啟掃描模式，這多個(gè)通道很有可能只轉(zhuǎn)換第1個(gè)通道；使用連續(xù)轉(zhuǎn)換模式又開(kāi)啟掃描模式，從第1個(gè)通道開(kāi)始掃描，掃描第n個(gè)通道結(jié)束后再?gòu)牡?個(gè)通道開(kāi)始掃描，循環(huán)往復(fù)。

不連續(xù)采樣模式：有多個(gè)通道需要轉(zhuǎn)換，此模式下一次只轉(zhuǎn)換其中的幾個(gè)，這個(gè)值ｎ需要用戶自己設(shè)定，假設(shè)有0、1、2、3、6、7、9、10這幾個(gè)通道需要轉(zhuǎn)換，n設(shè)置為3，則

• STM３２ADC單通道采集實(shí)例

實(shí)驗(yàn)：利用ADC采集FSM４中電位器的數(shù)據(jù)

說(shuō)明：電位器本質(zhì)上就是一個(gè)滑動(dòng)變阻器，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻就可以輸出不同的電壓值，電壓值通過(guò)PC３進(jìn)入ADC的輸入通道。

步驟：

１.配置RCC，ADC依賴(lài)于時(shí)鐘APB2

２.配置PC3為ADC1的通道13

３.配置ADC1

4.使能中斷，轉(zhuǎn)換完成觸發(fā)中斷

5.編寫(xiě)代碼

//main.c 


uint32_t  adc_value  = 0;//全局變量外部才可以使用 
int main(){    
    HAL_Init();    
    SystemClock_Config();    
    MX_GPIO_Init();    
    MX_ADC1_Init();//ADC1初始化配置，仍然采用結(jié)構(gòu)體元素賦值的形式    
    MX_USART1_UART_Init();        
    while(){        
        /***方法一：輪詢采集ADC的值，也就是輪詢判斷EOC是否置位***/        
        //置位說(shuō)明轉(zhuǎn)換完成就可以讀值                

        //啟動(dòng)ADC1，軟件觸發(fā)方式，將對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)位置位        
        HAL_ADC_Start(&hadc1);        
        //HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100)該函數(shù)內(nèi)部循環(huán)判斷        
        //EOC是否置位，沒(méi)有置位就一直等待，直到超時(shí)        
        if( HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100) == HAL_OK ){            
            adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);//讀取數(shù)據(jù)寄存器里的值    
            printf("adc_value = %dn",adc_value);                
        }        
        HAL_Delay(1000);//每過(guò)1s鐘重新啟動(dòng)ADC                
        
        
        /***方法二：轉(zhuǎn)換完成后觸發(fā)中斷，在中斷中接收數(shù)值***/        
        HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);//啟動(dòng)ADC1并使能中斷        
        HAL_Delay(1000);//每過(guò)1s鐘重新啟動(dòng)ADC              
    } 
}

//adc.c 
//重寫(xiě)轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷回調(diào)函數(shù)，這里對(duì)應(yīng)方法二 


extern uint32_t  adc_value;//全局變量 
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc) { 
    if(hadc- >Instance == ADC1) {             
        adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);//讀取數(shù)據(jù)寄存器里的值             
        printf("adc_value = %dn",adc_value); 
    } 
}

• STM32 ADC多通道采集實(shí)例

實(shí)驗(yàn)要求：利用ADC采集電位器及STM32內(nèi)部溫度傳感器的數(shù)據(jù)。

說(shuō)明：采集內(nèi)部溫度傳感器使用的是內(nèi)部專(zhuān)用通道，選擇通道16或者通道18均可采集內(nèi)部溫度，需要注意的是，實(shí)際中多路通道的采集一般使用DMA來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的搬移，因?yàn)橐?guī)則通道的數(shù)據(jù)寄存器只有一個(gè)，如果不及時(shí)取走數(shù)據(jù)，上一次采集的數(shù)據(jù)可能被覆蓋，DMA的知識(shí)將在后期進(jìn)行講解，因此本節(jié)仍采用輪詢的方式查詢標(biāo)志位，及時(shí)將數(shù)據(jù)取出。

步驟：

1.配置時(shí)鐘RCC

2.配置PC3位ADC1的通道13，配置內(nèi)部溫度傳感器通道.

3.配置ADC

4.編寫(xiě)代碼

//mian.c 


int main(){    
    uint32_t adc_value = 0;    
    uint8_t i;        

    HAL_Init();    
    SystemClock_Config();    
    MX_GPIO_Init();    
    MX_ADC1_Init();    
    MX_USART1_UART_Init();        

    while(){                
        //啟動(dòng)ADC1，軟件觸發(fā)方式，將對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)位置位        
        HAL_ADC_Start(&hadc1);        
        for(i=0;i< 2;i++){    //使用了幾個(gè)通道就應(yīng)該輪詢幾次            
            //首先采集外部通道電位器的數(shù)值，第二次采集內(nèi)部溫度傳感器的值            
            //HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100)該函數(shù)內(nèi)部循環(huán)判斷            
            //EOC是否置位，沒(méi)有置位就一直等待，直到超時(shí)            
            if( HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100) == HAL_OK ){                
                adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);//讀取數(shù)據(jù)寄存器里的值        
                printf("adc_value = %dn",adc_value);                    
            }        
        }        
        HAL_Delay(1000);//每過(guò)1s鐘重新啟動(dòng)ADC              
    }     
}

• STM32數(shù)據(jù)搬運(yùn)工DMA專(zhuān)題講解

DMA專(zhuān)門(mén)用于數(shù)據(jù)搬運(yùn)，在開(kāi)發(fā)中經(jīng)常會(huì)遇到外設(shè)與內(nèi)存、內(nèi)存與內(nèi)存進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交互的情況，這些情況一般都是由CPU進(jìn)行控制的，如果數(shù)據(jù)交互非常頻繁且數(shù)據(jù)量巨大，那么CPU就會(huì)被大量占用用于數(shù)據(jù)交互而無(wú)法完成其他工作，為了把CPU從這種單一繁瑣的工作中釋放出來(lái)，很多微控制器中都有專(zhuān)門(mén)用于數(shù)據(jù)交互的器件，就是DMA。

DMA，全稱(chēng)為：Direct Memory Access，即直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)。DMA 傳輸方式無(wú)需 CPU 直接控制傳輸，也沒(méi)有中斷處理方式那樣保留現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程，通過(guò)硬件為RAM 與 I/O 設(shè)備開(kāi)辟一條直接傳送數(shù)據(jù)的通路，無(wú)需CPU的參與，CPU將這條通路的控制權(quán)釋放，轉(zhuǎn)交由DMA控制器控制，能使 CPU 的效率大為提高。DMA控制器只用于數(shù)據(jù)交互，無(wú)其他功能。

• STM32F4-DMA功能框圖分析

①外設(shè)通道：STM32F4xx 系列資源豐富，具有兩個(gè) DMA 控制器，同時(shí)外設(shè)繁多，為實(shí)現(xiàn)正常傳輸，DMA需要通道選擇控制。每個(gè) DMA控制器具有 8個(gè)數(shù)據(jù)流，每個(gè)數(shù)據(jù)流對(duì)應(yīng) 8個(gè)外設(shè)請(qǐng)求。

外設(shè)通道選擇要解決的主要問(wèn)題是決定哪一個(gè)外設(shè)作為該數(shù)據(jù)流的源地址或者目標(biāo)地址。宏觀上一個(gè)數(shù)據(jù)流的所有通道可以同時(shí)工作，微觀上通道異步前進(jìn)進(jìn)行工作，或者根據(jù)通道優(yōu)先級(jí)進(jìn)行工作

DMA1外設(shè)通道表如下：

DMA2外設(shè)通道表如下：

每個(gè)數(shù)據(jù)流都與一個(gè) DMA 請(qǐng)求相關(guān)聯(lián)，此 DMA 請(qǐng)求可以從 8 個(gè)可能的通道請(qǐng)求中選出。此選擇由 DMA_SxCR 寄存器中的 CHSEL[2:0] 位控制，3位用來(lái)控制8個(gè)通道的選擇。

②數(shù)據(jù)流仲裁：一個(gè) DMA控制器對(duì)應(yīng) 8個(gè)數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流包含要傳輸數(shù)據(jù)的源地址、目標(biāo)地址、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等等信息。如果我們需要同時(shí)使用同一個(gè)DMA 控制器(DMA1 或 DMA2)多個(gè)外設(shè)請(qǐng)求時(shí)，那必然需要同時(shí)使用多個(gè)數(shù)據(jù)流，那究竟哪一個(gè)數(shù)據(jù)流具有優(yōu)先傳輸?shù)臋?quán)利呢？這就需要仲裁器來(lái)管理判斷

每個(gè)數(shù)據(jù)流的優(yōu)先級(jí)都可以通過(guò)配置 DMA_SxCR寄存器 PL[1:0]位，設(shè)置為非常高、高、中和低四個(gè)級(jí)別，由于8個(gè)數(shù)據(jù)流只有4個(gè)優(yōu)先級(jí)，如果兩個(gè)或以上數(shù)據(jù)流軟件設(shè)置優(yōu)先級(jí)一樣，則他們優(yōu)先級(jí)取決于數(shù)據(jù)流編號(hào)，編號(hào)越低越具有優(yōu)先權(quán)。

③數(shù)據(jù)FIFO：每個(gè)數(shù)據(jù)流都有一個(gè)獨(dú)立的 4 字 FIFO(先進(jìn)先出存儲(chǔ)器緩沖區(qū))， DMA傳輸具有 FIFO模式和直接模式。

a.直接模式：每個(gè) DMA 請(qǐng)求會(huì)立即啟動(dòng)對(duì)存儲(chǔ)器的傳輸。當(dāng)在直接模式（禁止 FIFO）下將 DMA請(qǐng)求配置為以存儲(chǔ)器到外設(shè)模式傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，DMA 僅會(huì)將一個(gè)數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器預(yù)加載到內(nèi)部 FIFO，從而確保一旦外設(shè)觸發(fā) DMA 請(qǐng)求時(shí)則立即傳輸數(shù)據(jù)。

b.FIFO模式：可通過(guò)控制寄存器 DMA_SxFCR 的 FTH[1:0]位來(lái)設(shè)置FIFO 閾值級(jí)別為 FIFO 大小的 1/4、1/2 或 3/4。如果數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量達(dá)到閾值級(jí)別時(shí)，F(xiàn)IFO 內(nèi)容將傳輸?shù)侥繕?biāo)中。如果對(duì)傳輸速度要求不是很苛刻，建議使用此模式、直接模式傳輸效率太低，一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量少而工作量大。

④存儲(chǔ)器端口：DMA 控制器提供兩個(gè) AHB 主端口，分別為AHB 存儲(chǔ)器端口（用于連接存儲(chǔ)器）和 AHB 外設(shè)端口（用于連接外設(shè)）。存儲(chǔ)器端口用來(lái)連接外部存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存與外存的數(shù)據(jù)交互。

⑤外設(shè)端口：用于連接外設(shè)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存與外設(shè)的數(shù)據(jù)交互.

注意：DMA1 控制器 AHB 外設(shè)端口與 DMA2 控制器的情況不同，DMA1 控制器 AHB 外設(shè)端口沒(méi)有連接到總線矩陣，因此，僅 DMA2 數(shù)據(jù)流能夠執(zhí)行存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳輸，DMA1 不能實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器傳輸。

• STM32F4-DMA傳輸

1.傳輸模式 ：DMA1 只有外設(shè)到存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器到外設(shè)兩種模式，DMA2 除前面兩種傳輸模式外還支持存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳輸模式。模式選擇可以通過(guò) DMA_SxCR 寄存器的 DIR[1:0]位（方向選擇，規(guī)定誰(shuí)是源，誰(shuí)是目的）進(jìn)行控制。

2.DMA傳輸模式的源、目的、長(zhǎng)度：

a.DMA_SxPAR寄存器： 設(shè)置外設(shè)寄存器地址

b.DMA_SxM0AR寄存器：設(shè)置存儲(chǔ)器地址

c.DMA_SxCR 寄存器 ：DIR[1:0]位配置數(shù)據(jù)的傳輸方向

d.DMA_CNDTRx 寄存器：寫(xiě)入需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量， (0 到 65535)，注意是數(shù)據(jù)的一個(gè)量，單位并不是字節(jié)

e.DMA_SxCR 寄存器中的 PSIZE 和 MSIZE 位：設(shè)置源和目的的數(shù)據(jù)寬度,兩邊的位寬盡量保持一致，位寬只一次傳輸多大的位寬（如一次傳輸2字節(jié)，位寬16位），如果不能保持位寬，很有可能造成數(shù)據(jù)丟失，應(yīng)當(dāng)開(kāi)啟FIFO模式，保證數(shù)據(jù)不丟失。

3.DMA增量設(shè)置：

a.根據(jù)設(shè)置 DMA_SxCR 寄存器中 PINC 和 MINC 位的狀態(tài)，外設(shè)和存儲(chǔ)器指針在每次傳輸后可以自動(dòng)向后遞增或保持常量。

b.當(dāng)設(shè)置為增量模式時(shí)，下一個(gè)要傳輸?shù)牡刂穼⑹乔耙粋€(gè)地址加上增量值，增量值取決與所選的數(shù)據(jù)寬度為1字節(jié)（８位） 、2 字節(jié)（１６位）或 4字節(jié)（３２位） 。如果不啟動(dòng)，每一次取很有可能只取首地址對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，而不會(huì)向后取值。

c.一般情況下外設(shè)并不需要遞增，每一次都是同一個(gè)地址，要不要配置外設(shè)的增量模式依具體情況而定。

4.DMA循環(huán)模式：

a.循環(huán)模式用于處理循環(huán)緩沖區(qū)和連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸 ( 如 ADC 的連續(xù)循環(huán)掃描模式 ) 。可以使用 DMA_SxCR 寄存器中的 CIRC 位使能此特性。

b.當(dāng)啟動(dòng)了循環(huán)模式，一組的數(shù)據(jù)傳輸完成時(shí)，計(jì)數(shù)寄存器將會(huì)自動(dòng)地被恢復(fù)成配置該通道時(shí)設(shè)置的初值， DMA 操作將會(huì)繼續(xù)進(jìn)行。

5.DMA單次傳輸和突發(fā)傳輸：

a.DMA傳輸類(lèi)型有單次(Single)傳輸和突發(fā)(Burst)傳輸。DMA 控制器可以產(chǎn)生單次傳輸或 4 個(gè)、8 個(gè)和 16 個(gè)節(jié)拍的增量突發(fā)傳輸。一個(gè)節(jié)拍對(duì)應(yīng)著用戶配置的一個(gè)數(shù)據(jù)寬度，一般突發(fā)傳輸要配合FIFO來(lái)使用，突發(fā)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不可能超過(guò)FIFO的大小

b.突發(fā)大小通過(guò)軟件針對(duì)兩個(gè) AHB 端口獨(dú)立配置，配置時(shí)使用 DMA_SxCR 寄存器中的MBURST[1:0] 和 PBURST[1:0] 位。

c.為確保數(shù)據(jù)一致性，形成突發(fā)的每一組傳輸都不可分割：在突發(fā)傳輸序列期間，AHB 傳輸會(huì)鎖定，并且 AHB 總線矩陣的仲裁器不解除對(duì) DMA 主總線的授權(quán)。

6.DMA中斷： 對(duì)于每個(gè) DMA 數(shù)據(jù)流，可在達(dá)到半傳輸、傳輸完成、傳輸錯(cuò)誤、FIFO 錯(cuò)誤（上溢、下溢或 FIFO 級(jí)別錯(cuò)誤）、直接模式錯(cuò)誤時(shí)產(chǎn)生中斷。這些標(biāo)志位都在中斷狀態(tài)寄存器DMA_xISR中設(shè)置。

• ADC_DMA多路采集實(shí)例

實(shí)驗(yàn)要求：利用ADC采集電位器以及芯片內(nèi)部溫度傳感器的數(shù)據(jù)，在main函數(shù)中啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換以及DMA傳輸，最后在DMA完成中斷中打印采集到的數(shù)據(jù)。

說(shuō)明：之前使用ADC采集兩路數(shù)據(jù)是使用輪詢的方式判斷采集，需要CPU一直去判斷，消耗CPU資源，顯然這并不是ADC多路采集最好的辦法，ADC多路采集一般使用DMA來(lái)進(jìn)行傳輸，規(guī)則通道組采集數(shù)據(jù)時(shí)只有一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器ADC＿DR，讀取數(shù)據(jù)不及時(shí)很有可能發(fā)生數(shù)據(jù)覆蓋。

采用DMA傳輸，每當(dāng)一路數(shù)據(jù)采集完成后都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)DMA請(qǐng)求，及時(shí)把數(shù)據(jù)寄存器中的值搬移到內(nèi)存中相應(yīng)的buffer中去

步驟：

1.配置RCC

2.配置PC3位ADC1的通道13，配置內(nèi)部溫度傳感器通道

3.配置DMA

4.配置ADC

5.配置中斷

5.編寫(xiě)代碼

//main.c 


uint16_t adc_value[2] = {0};//定義一個(gè)全局的接受區(qū)域，以便外部調(diào)用   
int mian(){    
    HAL_Init();    
    SystemClock_Config();        
    MX_GPIO_Init();    
    MX_DMA_Init();    
    MX_USART1_UART_Init();    
    MX_ADC1_Init();        
    printf("this is adc dma testn");        
    while(1){        
        //此函數(shù)既啟動(dòng)ADC，又使能DMA        
        HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*) adc_value, 2);        
        //２表示傳輸了２個(gè)數(shù)據(jù)的量，一個(gè)量是我們?cè)O(shè)定的位寬        
        //內(nèi)部有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的寄存器來(lái)記錄這個(gè)量，每傳輸完成一次，寄存器的值減１        
        //減到０就會(huì)觸發(fā)DMA的傳輸完成中斷        
        HAL_Delay(1000); //每過(guò)１ｓ啟動(dòng)一次      
    } 
}

關(guān)于DMA傳輸完成中斷處理函數(shù)是哪一個(gè)，先將函數(shù)HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*) adc_value, 2);追進(jìn)去可以看到一段代碼設(shè)置了DMA傳輸完成的回調(diào)函數(shù)，將這個(gè)函數(shù)賦給了一個(gè)指針，這個(gè)指針是ＤＭＡ＿Ｈａｎｄｌｅ下的一個(gè)指針，DMA可以用于很多的外設(shè)，不同的外設(shè)的轉(zhuǎn)換完成函數(shù)是不一樣的，DMA沒(méi)有一個(gè)固定的處理函數(shù)，這個(gè)函數(shù)需要在外設(shè)配置的時(shí)候自己去初始化，DMA只提供一個(gè)接口，一個(gè)傳輸轉(zhuǎn)換完成的函數(shù)指針，不同的外設(shè)對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)賦不同的處理函數(shù)的指針，這里對(duì)ADC來(lái)說(shuō)自己封裝了一個(gè)DMA傳輸完成處理中斷的函數(shù)，當(dāng)DMA傳輸完成中斷觸發(fā)的時(shí)候自己去調(diào)用這個(gè)接口下的對(duì)應(yīng)的函數(shù)。ConvCplt的意思是ConverseComplete

將void DMA2_Stream0_IRQHandler(void)這個(gè)中斷處理函數(shù)入口追進(jìn)去可以看到DMA有各種不同的中斷處理請(qǐng)求，我們?cè)趥鬏斖瓿芍袛啵猅ransfer Complete Interrupt management＊＊＊這一部分里可以看到hdma->XferCpltCallback(hdma);這樣一個(gè)指針函數(shù)，但是用戶無(wú)法使用這個(gè)指針函數(shù)，這個(gè)指針在HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*) 這個(gè)函數(shù)中已經(jīng)賦值，實(shí)際上這個(gè)函數(shù)最終進(jìn)入了HAL_ADC_ConvCpltCallback函數(shù)，也就是ADC傳輸完成函數(shù)。

//adc.c 
extern uint16_t adc_value[2] ; 
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc) {    
    //每一次采集完成后都會(huì)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剑觯幔欤酰逯?   
    if(hadc- >Instance == ADC1) { 
        printf("adc_value[0]=%d, adc_value[1]=%dn",adc_value[0],adc_value[1]);    
    } 
}