[GD32F310评测]ADC的配置和使用

javnson

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循着上一次的设置，我们需要完成ADC的端口的初始化和调试准备。

修改外设配置函数

添加ADC的初始化函数，基本步骤完成GPIO的设置，完成ADC的排序器设计（之后实现），进行ADC使能和adc的校准。

引脚编号	引脚名称	端口分类	引脚复用	复用分类	说明
6	PA0-WKUP	I/O	ADC_IN0	ADC	*I DC bus
7	PA1	I/O	ADC_IN1	ADC	*Uu
8	PA2	I/O	ADC_IN2	ADC	Uv
9	PA3	I/O	ADC_IN3	ADC	Uw
10	PA4	I/O	ADC_IN4	ADC	Iu
11	PA5	I/O	ADC_IN5	ADC	Iv
12	PA6	I/O	ADC_IN6	ADC	Iw

备注：目前仅考虑电流采样，因为电压采样接口存在冲突。

修改之后的测试用外设配置函数为：

 #define _ADC_TEST
 ​
 uint16_t adc_i[3]; // ADC result for current.
 dma_parameter_struct dma_adc;
 ​
 void peripheral_init()
 {
     // RCU:
     rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);  // GPIO A
     rcu_periph_clock_enable(RCU_CFGCMP); // CFGCMP clock
     rcu_periph_clock_enable(RCU_ADC);    // ADC
      rcu_adc_clock_config(RCU_ADCCK_APB2_DIV6);
     rcu_periph_clock_enable(RCU_DMA); // DMA
     
     // System tick
     systick_config();
     
     // GPIO config
     gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_0); // Input Key
     gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_PIN_1);  // Output Key
     gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_MAX, GPIO_PIN_1);
     gpio_bit_reset(GPIOA, GPIO_PIN_1);
     
     // NVIC - EXTI
     nvic_irq_enable(EXTI0_1_IRQn, 2U, 0U); // GPIO A0 -> EXTI 0
     syscfg_exti_line_config(EXTI_SOURCE_GPIOA, EXTI_SOURCE_PIN0); // GPIO A0 Interrupt enable
     exti_init(EXTI_0, EXTI_INTERRUPT, EXTI_TRIG_FALLING); 
     exti_interrupt_flag_clear(EXTI_0);
     
     // ADC GPIO
     gpio_mode_set(GPIOA,GPIO_MODE_ANALOG,GPIO_PUPD_NONE,GPIO_PIN_4); // Iu
     gpio_mode_set(GPIOA,GPIO_MODE_ANALOG,GPIO_PUPD_NONE,GPIO_PIN_5); // Iv
     gpio_mode_set(GPIOA,GPIO_MODE_ANALOG,GPIO_PUPD_NONE,GPIO_PIN_6); // Iw
     
     // ADC channel config
     adc_channel_length_config(ADC_REGULAR_CHANNEL, 3);
     adc_regular_channel_config(0,ADC_CHANNEL_4,ADC_SAMPLETIME_1POINT5); // 1.5 cycle
     adc_regular_channel_config(1,ADC_CHANNEL_5,ADC_SAMPLETIME_1POINT5); // 1.5
     adc_regular_channel_config(2,ADC_CHANNEL_6,ADC_SAMPLETIME_1POINT5); // 1.5
     
     adc_data_alignment_config(ADC_DATAALIGN_RIGHT); // Right align
     adc_resolution_config(ADC_RESOLUTION_12B);
     
     adc_special_function_config(ADC_SCAN_MODE,ENABLE); // Scan mode
     adc_dma_mode_enable(); // Setup dma mode
     adc_external_trigger_config(ADC_REGULAR_CHANNEL, ENABLE);
     
 #ifdef _ADC_TEST
     // Case I: for now, the timer has not setup. So just test ADC
     adc_external_trigger_source_config(ADC_REGULAR_CHANNEL,ADC_EXTTRIG_REGULAR_NONE); // software trigger FOR DEBUG
 ​
 #else
     // Case II: If Timer has been setup
     adc_external_trigger_source_config(ADC_REGULAR_CHANNEL,ADC_EXTTRIG_REGULAR_T1_CH1); 
     // NOTE: Three channel of Timer0 is setup for generate PWM, so T1 may be a reasonable solution.
     //       This part may be changed, during debugging process.
 #endif
 ​
     // DMA for ADC
     dma_struct_para_init(&dma_adc);
     dma_adc.periph_addr = ADC_BASE;
     dma_adc.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_16BIT; // 2 byte(s)
     dma_adc.memory_addr = (uint32_t)adc_i;
     dma_adc.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_16BIT;
     dma_adc.memory_inc = (uint8_t)DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE;
     dma_adc.number = 3;
     dma_adc.priority = (uint32_t)DMA_PRIORITY_HIGH;
     
     dma_circulation_enable(DMA_CH0); // ADC DMA setup
     dma_init(DMA_CH0, &dma_adc); // inti DMA for ADC(1)
     dma_periph_address_config(DMA_CH0,ADC_BASE);
     dma_transfer_direction_config(DMA_CH0,DMA_PERIPHERAL_TO_MEMORY);
     dma_channel_enable(DMA_CH0);
     
     // ADC setup
     adc_enable();
     delay_1ms(10);
     adc_calibration_enable(); // calibration
     
 #ifdef _ADC_TEST
     // This only for ADC debug.
     adc_software_trigger_enable(ADC_REGULAR_CHANNEL); // First time read ADC
 #endif
 }
 ​
 ​

采样方法

为了实现采样，我们应当尝试扫描转换模式，在引脚定义章节我们已经计划需要读取7个通道的ADC信息。在数据手册11.4.5节介绍的“扫描转换模式”，其驱动时序如下图所示：

 

理论上电机驱动过程中应当关注采样的时间点，在11.4节给出了ADC的模块框图如下：

 

在10.4.10节给出了触发信号的规则：

规则通道的触发

ETSRC[2:0]	触发源
000	TIMER0_CH0
001	TIMER0_CH1
010	TIMER0_CH2
011	TIMER1_CH1
100	TIMER2_TRGO
101	TIMER14_CH0
110	EXTI_11（外部通道输入）
111	SWRCST（软件触发）

注入通道的触发

 

ETSIC[2:0]	触发源
000	TIMER0_TRGO
001	TIMER0_CH3
010	TIMER1_TRGO
011	TIMER1_CH0
100	TIMER2_CH3
101	TIMER14_TRGO
110	EXTI_15（外部通道输入）
111	SWRCST（软件触发）

对于芯片ADC的使用有如下注意事项，需要注意，否则可能导致ADC并未正常启动：

• 时钟使能（ADC，ADC总线时钟分频器，DMA时钟）

• ADC需要用到的GPIO通道复用

• 配置排序器（rank）

• 配置数据长度和数据对齐方式

• 启用扫描模式和DMA

• 允许外部触发，并选择外部触发源（为了测试通常选用软件触发源）

• 配置ADC的DMA通道，我们此处使用了通道0，注意外设地址是ADC_BASE而不是要读取的目标位置RDATA

• 启用ADC并进行ADC校准

• 通过软件源触发ADC转换（测试用）

这一部分的代码已经从上面的初始化代码中得到了体现。

实际应用场景

在ADC的实际应用中，实际上是为了采集电机的反电动势和电机的电流，它们配置的关键如下：

• 电流采样

对于电流采样为了规避开关信号的冲击，应当在下溢中断发生的时候开始转换。而Timer0通常设置为中间对齐模式，下溢出中断可以通过TIMER0_TRGO来选择。找张网图来说明一下位置关系。

 

• 电压采样

电压采样应当在三相桥关断的情况下进行，此时可以读取到电机的反电动势，但是此时可以暂不做考虑，无论是在实际电机的驱动中，或者是在仿真中，由于电压是由发生器（脉冲）给定的，所以可以直接用调制值来代替采样值。目前局限于时间问题，考虑对于直流电机的驱动，暂且也不考虑。

ADC测试代码中可以使用软件触发来实现ADC的读取，可以通过如下测试代码实现：

     while(adc_flag_get(ADC_FLAG_EOC) != SET); // pending until convertion cmpt.
     while(dma_flag_get(DMA_CH0,DMA_FLAG_FTF) != SET); // pending until DMA transfer cmpt.
      // read ADC result here.
     
     delay_1ms(1); // break point here.
     
 #ifdef _ADC_TEST
     // This only for ADC debug.
     adc_software_trigger_enable(ADC_REGULAR_CHANNEL);
 #endif

将这一段代码加入到项目中即可实现ADC测试效果。上图中标记出了可以通过全局变量监测的方式读取ADC的位置。

 

总结，GD32的手感总体还是相当棒的，由于之前被ST养出了懒病还没有改好，导致实际的调试过程异常痛苦。时长出现忘记使能时钟、忘记打开标志位的情况，不过后来简单看了看上古时期自己的笔记，加上慢慢熟悉整个系统之后，调试还是比较容易的。

lugl4313820

写了这么长的帖子，辛苦了！建议出一些实际应用的例程，这样效果会好些。

wangerxian

感谢分享，这个ADC的采用率和精度如何？

javnson

wangerxian 发表于 2022-5-24 18:54 感谢分享，这个ADC的采用率和精度如何？

目前还没有直观感受，主要是这个东西不是PCB集中采样，都是用杜邦线跳线的话精度应该也不成参考

javnson

lugl4313820 发表于 2022-5-24 10:10 写了这么长的帖子，辛苦了！建议出一些实际应用的例程，这样效果会好些。

谢谢，这个和之前是一整套，等之后也许会形成一套体系吧

bigbat

辛苦楼主能不能做个“串口中断USART_INT_IDLE”的实验

Neeooc

受教了！好有创意，俺作为学生党很喜欢，在实践过程中受益匪浅

javnson

Neeooc 发表于 2022-6-4 21:30 受教了！好有创意，俺作为学生党很喜欢，在实践过程中受益匪浅

加油呀！

javnson

bigbat 发表于 2022-6-2 11:41 辛苦楼主能不能做个“串口中断USART_INT_IDLE”的实验

这个可能还不在我这次主题的范围之内，我可以之后仔细看看，了解一下，感谢您的建议！