实现多通道ADC采样的单片机技术

浅夏微凉 2022-04-04 ⋅ 24 阅读

介绍

模拟信号的转换是嵌入式系统中常见的任务之一。在许多应用中，需要采集来自多个传感器的信号。为了解决这个问题，单片机通常提供多通道的ADC(模拟-数字转换器)模块。本文将介绍如何使用单片机实现多通道ADC采样的技术。

单片机中的ADC

ADC是一种用于将模拟信号转换为数字信号的电子组件。它将持续变化的模拟信号离散化为一系列数字量，以便用于数据处理和分析。单片机通常集成了一个或多个ADC模块，以便能够轻松采集模拟信号。

多通道ADC采样技术

多通道ADC采样技术允许同时采样多个模拟信号。这对于需要从多个传感器获取数据的应用非常有用。以下是实现多通道ADC采样的几种常见技术：

1. 轮询方式

在轮询方式下，单片机依次选择每个通道进行采样。它通过在每次采样之间切换通道来实现多通道采样。这种方式虽然简单易于实现，但需要较长的采样时间，尤其在有大量通道时。

2. 中断方式

在中断方式下，单片机使用定时器中断来触发ADC采样。对于每个通道，单片机先设置一个触发定时器中断的时间间隔，然后等待定时器中断触发，开始采样。这种方式相对于轮询方式，可以减少采样时间，但需要额外的定时器。

3. DMA方式

DMA（直接内存访问）方式是一种最高效的多通道ADC采样技术。单片机使用DMA控制器来自动传输ADC数据到内存，而无需CPU的干预。这样可以实现高速、实时的多通道采样。然而，DMA方式需要特殊的硬件支持，因此不是全部单片机都支持。

示例代码

下面是一个使用STM32单片机的示例代码，演示了如何使用DMA方式实现多通道ADC采样。

#include "stm32f4xx.h"

// 定义要采样的通道
#define ADC_CHANNEL_COUNT 3
uint32_t adcChannels[ADC_CHANNEL_COUNT] = {ADC_Channel_0, ADC_Channel_1, ADC_Channel_2};

// ADC DMA缓冲区
#define ADC_BUFFER_SIZE 100
uint16_t adcBuffer[ADC_BUFFER_SIZE];

int main(void)
{
    // 初始化ADC
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
    ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);
    ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = ADC_CHANNEL_COUNT;
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, adcChannels[0], 1, ADC_SampleTime_15Cycles);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, adcChannels[1], 2, ADC_SampleTime_15Cycles);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, adcChannels[2], 3, ADC_SampleTime_15Cycles);

    ADC_DMARequestAfterLastTransferCmd(ADC1, ENABLE);
    ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);

    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
    // 等待ADC启动
    while (!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_RDY))
    {
    }

    // 初始化DMA
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_DMA2, ENABLE);

    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    DMA_StructInit(&DMA_InitStructure);
    DMA_InitStructure.DMA_Channel = DMA_Channel_0;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;
    DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (uint32_t)adcBuffer;
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = ADC_BUFFER_SIZE;
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;
    DMA_Init(DMA2_Stream0, &DMA_InitStructure);

    // 启动DMA传输
    DMA_Cmd(DMA2_Stream0, ENABLE);

    while (1)
    {
        // 使用adcBuffer中的数据进行处理
        for (int i = 0; i < ADC_BUFFER_SIZE; i += ADC_CHANNEL_COUNT)
        {
            uint16_t adcValue0 = adcBuffer[i];
            uint16_t adcValue1 = adcBuffer[i + 1];
            uint16_t adcValue2 = adcBuffer[i + 2];

            // 处理采样数据
        }
    }
}

上述代码使用了STM32的ADC和DMA模块来进行多通道ADC采样。ADC的结果通过DMA传输到adcBuffer中，然后可以在主循环中使用这些数据进行处理。

结论

实现多通道ADC采样的单片机技术可以帮助我们从多个传感器采集数据。通过轮询、中断或DMA等方式，单片机能够灵活地进行多通道ADC采样。选择适合应用需求的采样技术，可以达到有效、实时地获取模拟信号的目的。

希望本文对你理解如何实现多通道ADC采样的单片机技术有所帮助！


本文来自极简博客，作者：浅夏微凉，转载请注明原文链接：实现多通道ADC采样的单片机技术

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