如何使用 Nucleo-F303K8 每 1us 进行一次 adc 转换？

Posted

技术标签:

【中文标题】如何使用 Nucleo-F303K8 每 1us 进行一次 adc 转换？【英文标题】：How to do a adc conversion every 1us with Nucleo-F303K8? 【发布时间】：2021-01-23 12:28:48 【问题描述】：

我使用的是 STM32 Cube IDE。我现在尝试的是在 TIM2 中启用 MSM，在通道 1 上启用 output_compare_no_output，然后选择“Reset”作为触发事件。然后我去 ADC1 并启用 Regular_Conversion_Mode，将 Number_Of_Conversions 设置为 1，将 External_Trigger_Conversion_Source 设置为 Timer 2 Trigger Out 事件。之后，我在循环模式下设置了一个 DMA，将半字推送到 RAM 缓冲区。为了测试，我将定时器的频率设置得低很多（10Hz），并在 ConvHalfCoplt 和 ConvCoplt 完成回调中通过 UART 从缓冲区发送一些 ADC 读数。但目前它不起作用。你能想到我的方法中的任何错误吗？

#include "main.h"

#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define ADC_BUF_LEN 4096
ADC_HandleTypeDef hadc1;
DMA_HandleTypeDef hdma_adc1;

DAC_HandleTypeDef hdac1;
DMA_HandleTypeDef hdma_dac1_ch1;

TIM_HandleTypeDef htim2;

UART_HandleTypeDef huart2;

/* USER CODE BEGIN PV */

uint8_t adc_buf[ADC_BUF_LEN];
char msg[16];

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_DMA_Init(void);
static void MX_USART2_UART_Init(void);
static void MX_ADC1_Init(void);
static void MX_DAC1_Init(void);
static void MX_TIM2_Init(void);

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_DAC1_Init();
  MX_TIM2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
  HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*) adc_buf, ADC_BUF_LEN);

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  
  /* USER CODE END 3 */


/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)

  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = 0;
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = 0;
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = 0;

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL4;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC12;
  PeriphClkInit.Adc12ClockSelection = RCC_ADC12PLLCLK_DIV16;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  


/**
  * @brief ADC1 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_ADC1_Init(void)

  ADC_MultiModeTypeDef multimode = 0;
  ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = 0;

  /** Common config
  */
  hadc1.Instance = ADC1;
  hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_ASYNC_DIV1;
  hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
  hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
  hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
  hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
  hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING;
  hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T2_TRGO;
  hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
  hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
  hadc1.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;
  hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV;
  hadc1.Init.LowPowerAutoWait = DISABLE;
  hadc1.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_OVERWRITTEN;
  if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  /** Configure the ADC multi-mode
  */
  multimode.Mode = ADC_MODE_INDEPENDENT;
  if (HAL_ADCEx_MultiModeConfigChannel(&hadc1, &multimode) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  /** Configure Regular Channel
  */
  sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;
  sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
  sConfig.SingleDiff = ADC_SINGLE_ENDED;
  sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_1CYCLE_5;
  sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE;
  sConfig.Offset = 0;
  if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  


/**
  * @brief DAC1 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */

/**
  * @brief TIM2 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_TIM2_Init(void)


  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 0 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 0 */

  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = 0;
  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = 0;

  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 1 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 1 */
  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Prescaler = 800 - 1;
  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim2.Init.Period = 1000 - 1;
  htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
  if (HAL_TIM_OC_Init(&htim2) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_ENABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_TIMING;
  sConfigOC.Pulse = 0;
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
  if (HAL_TIM_OC_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 2 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 2 */



/**
  * @brief USART2 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_USART2_UART_Init(void)


  /* USER CODE BEGIN USART2_Init 0 */

  /* USER CODE END USART2_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN USART2_Init 1 */

  /* USER CODE END USART2_Init 1 */
  huart2.Instance = USART2;
  huart2.Init.BaudRate = 38400;
  huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  huart2.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
  huart2.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;
  if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  /* USER CODE BEGIN USART2_Init 2 */

  /* USER CODE END USART2_Init 2 */



/**
  * Enable DMA controller clock
  */
static void MX_DMA_Init(void)


  /* DMA controller clock enable */
  __HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();

  /* DMA interrupt init */
  /* DMA1_Channel1_IRQn interrupt configuration */
  HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 0, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn);
  /* DMA1_Channel3_IRQn interrupt configuration */
  HAL_NVIC_SetPriority(DMA1_Channel3_IRQn, 0, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel3_IRQn);



/**
  * @brief GPIO Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_GPIO_Init(void)

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = 0;

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin : PB3 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_3;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);



/* USER CODE BEGIN 4 */

// Called when first half of buffer is filled
void HAL_ADC_ConvHalfCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET);
  sprintf(msg, "%ho\r\n", adc_buf[0]);
  HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*) msg, strlen(msg), HAL_MAX_DELAY);

// Called when buffer is completely filled
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET);
  sprintf(msg, "%ho\r\n", adc_buf[ADC_BUF_LEN / 2]);
  HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*) msg, strlen(msg), HAL_MAX_DELAY);


/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)

  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */

  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */


#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)

  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */

#endif /* USE_FULL_ASSERT */

############################################## ############################### 老的： ################################################# #############################

到目前为止，我尝试将 TIM2 配置为每微秒重置一次并在中断回调中开始转换：

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
  // Check which timer triggered this callback
  if (htim == &htim2)
    HAL_ADC_Start(&hadc1);
    HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY);
    adc_val = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);

但据我所知 PollForConversion 可能需要一些时间。

创建一个缓冲区并使用 DMA 不断地将数据从 ADC 传输到缓冲区并每微秒从那里读取一个值会更好吗？ 我不会那样读取“旧”数据吗？

【问题讨论】：

每 1us 触发一次中断非常昂贵，您对这种方法的质疑是正确的。 DMA是要走的路。它可以链接到ADC。这样，只要转换完成，它就会传输一个值。您还需要更改计时器设置。它应该触发转换的开始，而不是触发中断。明确支持此特定用例和设置（定时器 -> ADC -> DMA）。 调用中断例程 + 你所有的 HAL 代码将花费超过 72 个时钟 (72e6 / 1e6)。您的程序甚至无法处理中断:) 新代码要好得多，但时间仍处于边缘：中断处理程序每​​秒被调用约 400 次，在中断处理程序中，消息被格式化并通过慢速串行连接传输阻塞模式导致每秒传输大约 2500 个字符。它可能只是工作，或者它可能只是太多...... UART 仅用于测试，稍后这些值将用于解码输入信号中的消息。但是，由于某种原因，回调没有执行，我在 UART 上看不到任何东西。 【参考方案1】：

每 1us 运行一次 ADC 转换是一项相当具有挑战性的任务，因为 STM32F3 MCU 内核以最高速度运行。 “仅”72MHz。因此，您应该仅使用硬件功能来解决此任务：

    设置一个定时器，每1us创建一个触发输出事件（参见参考手册TIM控制寄存器中主模式选择的描述）。您的计时器可以在更新事件上生成触发输出，而不是生成中断： 将TIM2_CR2 中的主模式选择 位MSM 设置为010（更新）。 TIM2_SMCR 中的位 MSM 应保持为 0 设置 ADC 以在由定时器生成的外部触发触发时运行转换（请参阅参考手册的 ADC 章节中的外部触发转换部分）： 在ADC1_CFGR 中将EXTEN 设置为01（上升沿上的硬件触发） 在ADC1_CFGR 中将EXTSEL 设置为1011（TIM2_TRGO 事件） 设置 ADC 以在每次转换后生成 DMA 请求（请参阅参考手册的 ADC 章节中的使用 DMA 管理转换部分） 设置 DMA 以将从 ADC 读取的数据存储到 RAM 缓冲区中（参见参考手册中有关 DMA 控制器的章节）。我建议在大 RAM 缓冲区上以循环模式运行 DMA 通道。这避免了在运行时重新配置 DMA 的必要性。

通过此设置，您可以使用所有 MCU 时钟周期来处理此设置中 ADC 生成的大量数据 (1 MByte / s)。您可以轮询 DMA 控制器以检查新数据或使用 DMA 标志 Half Transfer Complete 和 Transfer Complete 以在每次填充一半缓冲区时由 IRQ 通知使用新数据。

您必须大量研究 ADC、Timer 和 DMA 的文档才能运行此设置 - 但值得付出努力，因为它可以巧妙地解决您的任务！

【讨论】：

我编辑了帖子并尝试按照您的回答进行操作，但仍然遇到问题。 我也有另一个想法。我可以将 ADC 的预分频器编辑为 1/16，这样它就可以接收 1MHz 的时钟，并且无论如何都要进行那么多的采样。还是我在这里假设有问题？ 我还是有问题：如果您希望得到任何帮助，您可能应该提供更多信息。至于调整预分频器：这是一种选择。但是您的代码无法正常工作，如果 ADC 或 DMA 设置仍然存在问题，则无法正常工作。 确实如此，但我有一个 ADC DMA 配置的工作示例（只是没有定时器作为触发器），所以这不是问题。 我刚刚在参考手册中读到，在 12 位精度下，ADC 转换需要 15 个周期，因此无需使用 1/16 预分频器。

以上是关于如何使用 Nucleo-F303K8 每 1us 进行一次 adc 转换？的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

ESP8266-01 与 NUCLEO-F030R8 通信

使用板 Nucleo-f401re 从 Lepton FLIR 相机获取连续流

对动态短网址使用 301/303/307 重定向

使用 SPI 未在正确的时刻设置芯片使能

从 STM32 Nucleo-F767ZI [Ubuntu] 中的 USB 虚拟 COM 读取数据

修复可能由于 STM32 Nucleo-F334R8 上的 malloc 导致的内存覆盖错误