如何使用硬件定时器通过 DMA 触发一定数量的 ADC 转换？

Posted 2023-02-19

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【中文标题】如何使用硬件定时器通过 DMA 触发一定数量的 ADC 转换？【英文标题】：How to trigger a set number of ADC conversions with DMA using a hardware timer? 【发布时间】：2020-11-04 21:11:59 【问题描述】：

我正在使用 HAL 与 STM32CubeIDE 一起研究 STM32F767（我没有时间完全学习裸机，我在业余时间做）。我将 TIM2 设置为 CH1 和 CH2 上的 PWM，周期为 200us，CH1 的占空比为 25%，大约为 25%。 CH2 为 30%。我还将 ADC1 配置为 1.8 Msps。我想要的是，在 PWM CH2 的上升沿让 ADC 触发，DMA 读取 50 个样本（或我最终决定的任何缓冲区大小。现在是 50），然后让 ADC/DMA 等到下一个上升PWM CH2 的边沿触发 ADC/DMA 再进行 50 个采样。简单地说，我希望每次 PWM CH2 上升时都填充大小为 50 的 ADC 缓冲区。现在，我已经通过中断和轮询实现了这一点，但我想尽可能地将 CPU 排除在外。我希望这个过程在 CPU 上的开销尽可能小。

问题：一旦 PWM CH2 的第一个上升沿在电路板复位后激活 ADC，它就永远运行转换信号并且 DMA 更新缓冲区。我希望 PWM 不断触发 ADC 或 DMA，而不是仅仅触发 ADC 一次然后永远运行。

主要：

volatile uint16_t ADC_Val[50];// = 0;
volatile uint16_t ADC_Total[250] = 0;

/* USER CODE END 0 */

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

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

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

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

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

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

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_TIM2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, ADC_Val, sizeof(ADC_Val));
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_2);


  /* USER CODE END 2 */

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

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

设置和转换完成回调，我切换 GPIO 以供参考：

static void MX_ADC1_Init(void)


  /* USER CODE BEGIN ADC1_Init 0 */

  /* USER CODE END ADC1_Init 0 */

  ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = 0;

  /* USER CODE BEGIN ADC1_Init 1 */

  /* USER CODE END ADC1_Init 1 */
  /** Configure the global features of the ADC (Clock, Resolution, Data Alignment and number of conversion) 
  */
  hadc1.Instance = ADC1;
  hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
  hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
  hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
  hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
  hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
  hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING;
  hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T2_CC2;
  hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
  hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
  hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
  hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;
  if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  /** Configure for the selected ADC regular channel its corresponding rank in the sequencer and its sample time. 
  */
  sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_3;
  sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
  sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
  if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  /* USER CODE BEGIN ADC1_Init 2 */

  /* USER CODE END ADC1_Init 2 */



/**
  * @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 = 0;
  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim2.Init.Period = 20000;
  htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
  if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim2) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_UPDATE;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
  sConfigOC.Pulse = 5000;
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM2;
  sConfigOC.Pulse = 6000;
  if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim2, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_2) != HAL_OK)
  
    Error_Handler();
  
  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 2 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 2 */
  HAL_TIM_MspPostInit(&htim2);



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


  /* DMA controller clock enable */
  __HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();

  /* DMA interrupt init */
  /* DMA2_Stream0_IRQn interrupt configuration */
  HAL_NVIC_SetPriority(DMA2_Stream0_IRQn, 0, 0);
  HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA2_Stream0_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_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin : PA4 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : PB0 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
  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);

  /*Configure GPIO pins : PD8 PD9 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
  GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART3;
  HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);



/* USER CODE BEGIN 4 */

void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)


    GPIOA->ODR ^= (1 << 4);
    ADC_flag ++;
    //ADC1->SR &= ~(1 << 0x4);
    asm("NOP");



/* 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 */

完整性中断处理程序：

void ADC_IRQHandler(void)

  /* USER CODE BEGIN ADC_IRQn 0 */

  /* USER CODE END ADC_IRQn 0 */
  HAL_ADC_IRQHandler(&hadc1);
  /* USER CODE BEGIN ADC_IRQn 1 */

  /* USER CODE END ADC_IRQn 1 */


/**
  * @brief This function handles TIM2 global interrupt.
  */
void TIM2_IRQHandler(void)

  /* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 0 */

  /* USER CODE END TIM2_IRQn 0 */
  HAL_TIM_IRQHandler(&htim2);
  /* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 1 */

  /* USER CODE END TIM2_IRQn 1 */


/**
  * @brief This function handles DMA2 stream0 global interrupt.
  */
void DMA2_Stream0_IRQHandler(void)

  /* USER CODE BEGIN DMA2_Stream0_IRQn 0 */

  /* USER CODE END DMA2_Stream0_IRQn 0 */
  HAL_DMA_IRQHandler(&hdma_adc1);
  /* USER CODE BEGIN DMA2_Stream0_IRQn 1 */

  DMA_flag ++;
 // memcpy(ADC_Total + conversion_flag, ADC_Val, sizeof(ADC_Total));
  
    /* USER CODE BEGIN W1_UsageFault_IRQn 0 */
    /* USER CODE END W1_UsageFault_IRQn 0 */
  /* USER CODE END DMA2_Stream0_IRQn 1 */

我设置了一个 GPIO 以在每次进行转换时进行切换。 TIM2 CH1 为黄色，TIM2 CH2 为蓝色，adc 完成 GPIO 切换为紫色。正如您在此处看到的，在 PWM CH2 的第一个上升沿上，由于 ADC 完成了其转换，GPIO 进行了切换。这是完美的，我希望这个重复每个上升沿。但是，在第二张图片中，它不会在完全相同的时间之后再次切换。它只是不断地运行 ADC 并在不考虑定时器的情况下进行切换。

我确信我已经完成了 90%，我需要做的就是在某个寄存器中清除一点，以便为下一次定时器触发做好准备，但参考手册根本不清楚，所以我已经进行了试用和错误。任何帮助或想法都会很棒。在 ADC_SR 或 ADC_CR1/CR2 寄存器中似乎没有对此功能进行任何控制。谢谢。

【问题讨论】：

这就是 HAL 的魅力所在。我有一个用于此微型计算机的裸注册版本 - 50 行，我确切地知道发生了什么，包括阅读它花了几个小时的文档。HAL 是如此简单，以至于人们花了数周时间猜测要放入什么值“魔术” HAL 结构 - 为了开发的方便和速度:)。在处理 UARTS、SPI、I2C、定时器、ADC、DAC 和类似的简单外设时，IMO 会忘记 HAL。我（作为懒惰的人）仅将 HAL 用于以太网和 USB - 不要编写整个堆栈。我明白 HAL 不好，裸机好。在我的问题的第一句话中，我试图避免这样的 cmets。您已经说过您已经完成了我想要实现的确切目标，但还没有提供任何东西来帮助解决这个问题。为什么要评论？ 【参考方案1】：

我看到这是一个相当老的话题。然而，如果您希望每次在特定触发事件上启动 ADC 转换，则不应使用连续模式。换句话说，改变：

  hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;

到

  hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;

【讨论】：

【参考方案2】：

我认为您需要在完成 50 次转换后停止 DMA。为此，您可以使用 ADC/DMA 在附加缓冲区已满时抛出的中断。

【讨论】：

以上是关于如何使用硬件定时器通过 DMA 触发一定数量的 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

STM32cubemx教程 DAC+TIM+DMA

STM32 MCU 上的 DMA 到 GPIO 的可靠性如何？

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STM32H7教程第60章 STM32H7的DAC应用之定时器触发实现DMA方式双通道波形

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