基础自学-关于STM32F103C8T6的DMA_ADC-软件触发的基础应用
程序员文章站
2024-02-24 23:46:10
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让自己别忘了大学里学的东西，那么就把它记录下下来，效率会比忘记然后重新再去找资料再重头学高的多
1.首先讲讲它的原理
（1）关于单片机的数据传递（CPU方案）
我们知道，单片机的结构中有外设(比如说:Uart，Adc，Time等等)和内存两大块器件，而在main函数里面，对于变量的运算都是指内存里面的数据进行运算，比如说加减乘除之类的，而这些数据是哪里来的呢？绝大多数都是从外设的某个寄存器中获取来的，因为你在单片机的运算，往往是把单片机看成一个系统，那么它的使命就是接收外部信号，然后在单片机内进行运算，然后输出。而对于外部信号的接收，就会需要用到外设的功能，外设将数据自动的存到自己的对应数据寄存器内，然后单片机需要将接收到的数据放到内存中，然后再main函数中进行运算，然后直接显示在电脑上或者再发送到另一个外设，然后通过外设输出。
（2）少数据原始传输的例子
对于单个少量的数据，我们可以直接通过CPU直接搬运的方法来将数据再内存和外设之间传输，举个例子，比如说我要做一个ADC的单通道单次软件触发的功能，那么我们只需要在main函数内通过CPU去询问是否转换完成，并且通过赋值的方式将adc数据寄存器的值赋给内存的某个变量。
（3）有什么问题？
虽然对于少量的数据而言，这个方法并不会对cpu占用过高，但是，当数据读取的频率和数据量增大，cpu将频繁做ADC的读取而耽误了其他的事情，从而CPU效率降低，举个例子，当我们需要对adc的得到的值进行每100次求一个平均值，那么如果通过cpu搬运的方式去运作，就会发现在main函数内的代码执行中，cpu一直在做adc询问和传输的工作，而不能去做其他事情。所以通过cpu直接搬运会出现的问题是，cpu占用率高，无法去做其他事
（4）怎么解决问题？（DMA方案）
所以为了解决这个问题，就出现了DMA这个东西，“直接内存存取器”，它的功能很明确，就是在内存和外设之间进行数据的传输，它和外设有类似的性质，做事情时不需要靠cpu去管理，而是直接自己去运作，也就是说，每次去接受和发送数据时，不需要去让cpu去等待，而是自己去完成，也就是说比如说我要采集100次adc的值然后取平均后，输出给其他单片机，那么对于dma而言，就是接收到一个来自cpu的控制指令(命令dma去搬运这100个来自adc外设的数据到内存的指定位置)，然后去搬运数据，搬运完以后，可以选择反馈给cpu(告诉它搬运结束)。或者继续搬运，那么对于cpu而言，相比于传统方式，它跳过了大量的工作，只是做了一个控制和确定完成的两个指令，但是却使得单片机系统得到了同样的结果。
（5）DMA传输的比喻
就比如打个比方，有三个人，分别是领导（adc到内存），专业管理的经理（cpu）和专业搬运的工人（dma）。领导要求搬运40箱水果，那么对于经理而言，如果他去做自己干，那么他只能和常人一样，一次搬一箱水果给领导，然后不能去做其他人的管理，对于工人而言，只能闲着干不了工作。但是如果，经理去做管理的事情，下达命令给工人，那么对于经理，他就可以有其他充足的时间用来去管理其他东西，然后当工人干完以后，只要当时让经理停一下，听一下工人的反馈即可，而对于工人也就得到了充分的工作。那么这样就解决了对于外设到内存通讯之间cpu占有率过高的问题。
两种方案的对比图
2.再看看它的参考代码
（1）M_adc.c文件
#include <M_all.h>
u16 adc_get[buff_sizes];
//------------------------------------------ADC校准函数(嵌在ADC_init函数内)-----------------------------------------------------//
void ADC_Reset(ADC_TypeDef* ADCx)
{
ADC_ResetCalibration(ADCx);
//复位校准寄存器 寄存器置1
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADCx));
//等待校准寄存器复位完成 寄存器置0
ADC_StartCalibration(ADCx);
//ADC校准 寄存器置1
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADCx));
//等待校准完成 寄存器置0
}
//------------------------------------------ADC初始化函数-----------------------------------------------------//
void adc_init(void)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
//结构体_ADC基础-声明
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
//结构体_引脚基础-声明
DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
//结构体_DMA基础-声明
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
//时钟开启_GPIOA,ADC1
RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);
//时钟开启_DMA1
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
//结构体_引脚-PA1
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
//结构体_引脚-引脚频率_50Mhz
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
//结构体_引脚-引脚模式_模拟输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
//结构体_引脚_结束配置
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ADC_1_data_address;
//设置DMA外设地址
DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)&adc_get;
//设置DMA内存地址
DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
//DMA方向 -- 外设到内存
DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = buff_sizes;
//缓存大小 -- 一次大循环要传的数据大小
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
//DMA外设地址-不扩增
DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
//DMA内存地址-扩增
DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Word;
//DMA的外设数据的大小格式-- 1个字 32位
DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
//DMA的外设数据的大小格式-- 半个字 16位
DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
//DMA的读取次数，一个周期就结束（无循环）
DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;
//DMA的优先级-中等
DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
//DMA的内存到内存传输-关闭
DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
//结构体_ADC-总模式_独立模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
//结构体_ADC-是否扫描_单通道
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
//结构体_ADC-是否连续_单次
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
//结构体_ADC-触发方式_软件触发
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
//结构体_ADC-对齐方式_右对齐
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
//结构体_ADC-通道个数_单通道
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
//结构体_ADC_结束配置
// RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div2);
//ADC1-时钟分频配置 PS:原始输入的ADC输入时钟是1/2的系统时钟
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 1, ADC_SampleTime_1Cycles5);
//配置内容和ADC外设的具体对接函数 (ADC端口 ,ADC通道 ,转换序号-第几个转换 ,转换的周期)
ADC_DMACmd(ADC1,ENABLE);
//开关_ADC的DMA通道-开关
DMA_Cmd(DMA1_Channel1,ENABLE);
//开关_DMA-开关
ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);
//开关_ADC-总开关
ADC_Reset(ADC1);
//ADC校准函数
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);
//开启软件转换
}
//------------------------------------------ADC运算读取数值函数-----------------------------------------------------//
float Read_ADC_data(ADC_TypeDef* ADCx)
{
float kk=0;
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADCx,ENABLE);
//开关_ADC软件触发-开关 状态寄存器为0
while(!ADC_GetFlagStatus(ADCx,ADC_FLAG_EOC));
//等待转换结束 寄存器置1
kk=(3.3*(((float)ADC_GetConversionValue(ADCx)/4096)));
//百分比值转化成电压值， 因为读取了数据寄存器，状态寄存器自动清0
return kk;
//返回电压值
}
（2）main.c文件
int main(void)
{
SystemInit();
//初始化系统时钟 自动配置成72Mhz
ADC_DeInit(ADC1);
//默认化ADC1
adc_init();
//初始化ADC1
while(1);
}（3）DMA配置图
PS: STM32固件库里面的结构体配置往往都只是涉及到模式的配置，而并没有开关使能等内容，所以并不是说结构体配置完就可以用了，所以 特意把对应功能的使能命令放在函数的末尾，把涉及到的寄存器放在最上面，方便理解和记忆，一般涉及到哪些寄存器、外设和功能，那么找对应的使能开关，然后使能它们即可。
此次涉及到的开关
1.adc_dam通道-开关
2.dma-总开关
3.adc-总开关
4.adc_校准-开关
5.adc_软件触发-开关
关于dma配置函数内的几个参数的注意点：
1. DMA_BufferSize=是指dma干一次活的量，比如说我想收集100个ad值然后求平均值，那么这个值就设为100，并且对应的内存变量数据个数也要是100个(往往是数组变量，个数为100个)
2. PeripheralDataSize和MemoryDataSize=这两个分别是内存和外设的单个数据的大小，比如说adc外设采集到的一个数据是8位的，那么外设的这个值就是8位(byte)，内存端也一样。
3. DMA_Mode=是指dma搬运的次数，比如说是循环模式，那么就是每次搬N (缓存量就是 DMA_BufferSize) 个数据到规定的地方，然后搬完一次后，又从外设拿到新的N个数据，把它们放到规定的地方(覆盖掉上一次的数据)，然后一直循环。再比如是正常模式，就是说，cpu给了指令搬运N个数据到指定位置，搬了一趟，就结束搬运，直至cpu再次发送指令，
2. PeripheralDataSize和MemoryDataSize=这两个分别是内存和外设的单个数据的大小，比如说adc外设采集到的一个数据是8位的，那么外设的这个值就是8位(byte)，内存端也一样。
3. DMA_Mode=是指dma搬运的次数，比如说是循环模式，那么就是每次搬N (缓存量就是 DMA_BufferSize) 个数据到规定的地方，然后搬完一次后，又从外设拿到新的N个数据，把它们放到规定的地方(覆盖掉上一次的数据)，然后一直循环。再比如是正常模式，就是说，cpu给了指令搬运N个数据到指定位置，搬了一趟，就结束搬运，直至cpu再次发送指令，
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