航芯ACM32G103开发板评测 08 ADC Timer外设测试

みずじ

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本帖最后由 みずじ 于 2024-1-31 17:26 编辑

### 航芯ACM32G103开发板评测 08 ADC Timer外设测试

### 1. 软硬件平台

1. ACM32G103 Board开发板
2. MDK-ARM Keil

### 2. 定时器Timer
在一般的MCU芯片中，定时器这个外设资源是非常重要的，一般可以分为SysTick定时器（系统滴答定时器）、常规定时器（基本定时器，通用定时器，高级定时器）、专用定时器（看门狗定时器，RTC）

<ignore_js_op>

</ignore_js_op>

在ACM32G103中有着丰富的定时器资源，还包括低功耗定时器lptimer,具体资源如下

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</ignore_js_op>

基础定时器最简单，就只是普通的计数、定时功能。通用定时器在基础定时器的功能上，增加了输入捕获和输出比较等功能。高级定时器在通用定时器的功能上，造假了包含测量输入信号的脉冲宽度(输入捕获)，或者产生输出波形(输出比较、PWM、嵌入死区时间的互补PWM）的功能。
接下来进行基本的定时器定时功能测试。在官方给的SPL库里面只有两个例程，感觉有点少，与stm32相比较，许多的库函数没有完善。原本打算使用HC-SR04超声波模块进行定时器测试，但是发现有不少问题，而且定时精度比较高就放弃了，以后有时间再看看吧，或者看看其他人的东西。

<ignore_js_op>

</ignore_js_op>

基本定时器包含一个16 位自动装载计数器，由各自的可编程预分频器驱动。

<ignore_js_op>

</ignore_js_op>

```c
//嵌套向量中断控制器配置 
void NVIC_Configuration(void)
{
 NVIC_ClearPendingIRQ(TIM6_IRQn); 
 NVIC_EnableIRQ(TIM6_IRQn); 
} 
//时钟配置使能
void Clock_Configuration(void)
{
 __RCC_TIM6_CLK_ENABLE(); 
}
```
定时器配置函数
定时器的定时时间主要取决于预分频系数和定时周期。重要的参数Prescaler，Period
如果需要修改定时器定时时间，只需要修改
TIM_TimeBaseStructure.Period = (TIM_CLOCK_FREQ/1000)*500 - 1;// 500ms 
修改为
TIM_TimeBaseStructure.Period = (TIM_CLOCK_FREQ/1000)*1000 - 1;// 1000ms=1s 
```c
void TIM6_Init(void)
{
 uint32_t timer_clock; 
 
 timer_clock = RCC_GetPCLK1Freq(); 
 
 if (RCC_GetHCLKFreq() != timer_clock)// if hclk/pclk != 1, then timer clk = pclk * 2
 {
 timer_clock =timer_clock << 1; 
 }
 
 TIM_TimeBaseStructure.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; 
 TIM_TimeBaseStructure.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; 
 TIM_TimeBaseStructure.RepetitionCounter = 0;
 TIM_TimeBaseStructure.Prescaler = (timer_clock/TIM_CLOCK_FREQ) - 1;
 TIM_TimeBaseStructure.Period = (TIM_CLOCK_FREQ/1000)*500 - 1;// 500ms 
 
 TIM_TimeBase_Init(TIM6, &TIM_TimeBaseStructure);

/* TIM IT enable */
  TIM_ITConfig(TIM6, TIM_IT_Update, ENABLE);

/* TIM6 enable counter */
  TIM_Cmd(TIM6, ENABLE);    
}
```

### 3.模数转换器ADC
#### 1. ADC简介
将模拟信号（连续信号）转换为数字信号（离散信号）的器件就叫模数转换器（ADC）。
按原理可分为：并行比较型A/D转换器(FLASH ADC)、逐次比较型A/D转换器(SAR ADC)和双积分式A/D转换器(Double Integral ADC)。
A/D转换过程通常为4步：采样、保持、量化和编码。如图所示。

<ignore_js_op>

</ignore_js_op>

ADC的主要有三个性能指标：分辨率、转换时间和转换精度。
##### 1.1 分辨率
分辨率：又称为转换精度，指ADC能分辨的最小电压，通常使用二进制有效位表示，反应了ADC对输入模拟量微小变化的分辨能力。当最大输入电压一定时，位数越多，量化单位越小，误差越小，分辨率越高。比如一个12位的ADC，参考电压为3.3V，则其能分辨的最小电压为：

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</ignore_js_op>

##### 1.2 转换时间
转换时间：其倒数为转换速率，指ADC从控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经历的时间。转换时间通常与ADC类型有关，双积分型ADC的转换时间一般为几十毫秒，属于低速ADC；逐次逼近型ADC的转换时间一般为几十微妙，属于中速ADC；并联比较型ADC的转换时间一般为几十纳秒，属于高速ADC。
##### 1.3 转换精度
转换精度：指ADC输出的数字量所表示的模拟值与实际输入的模拟量之间的偏差，通常为1个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB或1/2LSB。
#### 2.ACM32G103 ADC资源
ACM32G103芯片有2个12位逐次逼近型ADC。ADC1与ADC2紧密耦合，可在双重模式下运行（ADC1 为主器件，ADC2为从器件）。
 1. 12 位分辨率，可配置10 位、8 位或6 位分辨率
 2. 转换速率最高可达3Msps
 3. 20 个可用通道，包括外部信号源和内部信号源
 
#### 3. ADC初始化配置
首先需要定义需要使用的ADC 通道数量，以及具体的ADC 通道号。确定需要使用到的工作模式（独立模式、双ADC 模式、单端、差分或者是否支持DMA 等），设置ADC CLK，根据需求进行初始化配置。
ADC采集方式有下面四种：轮询方式，中断方式，外部触发方式，DMA 方式。
以DMA为案例进行处理。
ADC_DMA驱动函数
```c
void ADC_DMA_Drive_Iint(void)
{
  ADC_GPIO_Config();//ADC_GPIO端口引脚初始化配置
  
  ADC_Common_Register_Config();//ADC通用寄存器配置
  
  ADC_Config();//ADC工作模式配置
  
  ADC_DMA_Config();//ADC_DMA请求配置
  
  ADC_RegularStart();//使能ADC，开始常规通道的转换
}
```
ADC_GPIO端口引脚初始化配置
```c
void ADC_GPIO_Config(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
  
  __RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  
  /* Configure ADC Channel_13 pin as analog input */
  GPIO_InitStruct.Pin   = GPIO_PIN_3;
  GPIO_InitStruct.Mode  = GPIO_MODE_ANALOG;
  GPIO_InitStruct.Pull  = GPIO_NOPULL;
  GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct); 
}
```
ADC通用寄存器配置
```c
void ADC_Common_Register_Config(void)
{
  ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;

ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_MODE_INDEPENDENT;//双ADC模式选择
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_CLOCK_DIV4;//ADC_CLK分频选择
  ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAACCESSMODE_DISABLED;//双ADC下DMA功能选择
  ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TWOSAMPLINGDELAY_5CYCLES;//2个采样阶段之间的延迟
  ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
}
```
ADC工作模式配置
```c
void ADC_Config(void)
{
  ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
  
  ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;//分辨率
  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ADC_CONT_DISABLE;//连续转换模式
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;//外部触发边沿选择
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_EXTERNAL_TIG0;//触发模式
  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;//数据对齐
  ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = ADC_NUM;//规则通道序列长度 传输的数据长度为：每个通道采集30次 * 1个通道
  ADC_Init(ADCX, &ADC_InitStructure);
  
  //规则通道设置
  ADC_RegularChannelConfig(ADCX, ADC_CHANNEL_13, ADC_SEQUENCE_SQ1, ADC_SMP_CLOCK_320);
}
```
ADC_DMA请求配置
```c
void ADC_DMA_Config(void)
{
  __RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
  
  DMA_BigEndianConfig(DMA1, DISABLE);
  
  DMA_DeInit(DMA1_Channel3);
  
  DMA_InitStruct.Mode = DMA_MODE_CIRCULAR;  
  DMA_InitStruct.DataFlow = DMA_DATAFLOW_P2M;
  DMA_InitStruct.ReqID = DMA1_REQ0_ADC1;
  DMA_InitStruct.RawInt = DMA_RAWINT_ENABLE;
  DMA_InitStruct.SrcInc = DMA_SRCINC_DISABLE;
  DMA_InitStruct.DestInc = DMA_DESTINC_ENABLE;
  DMA_InitStruct.SrcWidth = DMA_SRCWIDTH_WORD; 
  DMA_InitStruct.DestWidth = DMA_DESTWIDTH_WORD;
  DMA_InitStruct.SrcBurst = DMA_SRCBURST_1;
  DMA_InitStruct.DestBurst = DMA_DESTBURST_1;

DMA_InitStruct.SrcAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;
  DMA_InitStruct.DestAddr  = (uint32_t)gadcBuffer;
  DMA_InitStruct.Size  = 1;

DMA_Init(DMA1_Channel3, &DMA_InitStruct);
  
  // Enable interrupt
  DMA_ClearFlag(DMA1_Channel3, DMA_FLAG_RTC);
  DMA_ITConfig(DMA1_Channel3, DMA_IT_TC, ENABLE);
  
  // Enable NVIC IRQ
  NVIC_ClearPendingIRQ(DMA1_IRQn);
  NVIC_SetPriority(DMA1_IRQn, 0x00);
  NVIC_EnableIRQ(DMA1_IRQn); 
  
  DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE); 
}
```
使能ADC，开始常规通道的转换
```c
void ADC_RegularStart(void)
{
  /* Enable ADC DMA mode */
  ADC_DMACmd(ADCX, ENABLE);
  
  /* Enable the ADC peripheral */
  ADC_Cmd(ADCX, ENABLE);

/* Clear the SR register */
  ADC_ClearFlag(ADCX, ADC_IT_FLAG_ALL);

/* Start conversion */
  ADC_SoftwareStartConv(ADCX);

}
```
中断服务函数
```c
void DMA1_IRQHandler(void)
{
  ADC_DMA_ITC_Callback();
}
void ADC_DMA_ITC_Callback(void)
{ 
  /* Transfer complete interrupt */
  if (SET == DMA_GetFlagStatus(DMA1_Channel3, DMA_FLAG_TC))
  {
  gadc1ItcConunt = 1;
  DMA_ClearFlag(DMA1_Channel3, DMA_FLAG_TC);
  } 
}

```
### 4.测试
1. Timer测试函数

```c
#define TIM_CLOCK_FREQ    (10000)

TIM_Base_InitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

volatile uint32_t Timer_Update_Flag;

void Clock_Configuration(void);
void GPIO_Configuration(void);
void NVIC_Configuration(void);

void NVIC_Configuration(void)
{
  NVIC_ClearPendingIRQ(TIM6_IRQn); 
  NVIC_EnableIRQ(TIM6_IRQn); 
}

void Clock_Configuration(void)
{
 __RCC_TIM6_CLK_ENABLE(); 
}

void GPIO_Configuration(void)
{
  // do nothing here 
}

/************************************************************************
 * function : TIM6_Update_IRQ
 * Description: TIM6 user Interrupt Handler 
 ************************************************************************/ 
void TIM6_Update_IRQ(void)
{
    if (TIM6->SR & TIMER_SR_UIF)
    {
        Timer_Update_Flag = 1;
    }
    
}

void TIM6_Init(void)
{
 uint32_t timer_clock; 
 
 timer_clock = RCC_GetPCLK1Freq(); 
 
 if (RCC_GetHCLKFreq() != timer_clock)// if hclk/pclk != 1, then timer clk = pclk * 2
 {
 timer_clock =timer_clock << 1; 
 }
 
 TIM_TimeBaseStructure.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; 
 TIM_TimeBaseStructure.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; 
 TIM_TimeBaseStructure.RepetitionCounter = 0;
 TIM_TimeBaseStructure.Prescaler = (timer_clock/TIM_CLOCK_FREQ) - 1;
 TIM_TimeBaseStructure.Period = (TIM_CLOCK_FREQ/1000)*500 - 1;// 500ms 
 
 TIM_TimeBase_Init(TIM6, &TIM_TimeBaseStructure);

/* TIM IT enable */
  TIM_ITConfig(TIM6, TIM_IT_Update, ENABLE);

/* TIM6 enable counter */
  TIM_Cmd(TIM6, ENABLE);    
}

void Timer_Update_Test(void)
{
  /* Module Clocks Configuration */
  Clock_Configuration();

/* NVIC Configuration */ 
  NVIC_Configuration();
  
    Timer_Update_Flag = 0; 
    TIM6_Init(); 
  
    while(1)
    {
        if(Timer_Update_Flag) 
        {
            printfS("Timer Update Occurs\n"); 
            Timer_Update_Flag = 0; 
        }
    }
}
```
2. ADC_DMA测试函数

```c
//采样通道数 
#define ADC_NUM  (1)

uint32_t gadcBuffer[ADC_NUM]; 
static volatile uint32_t gadc1ItcConunt = 0;

#define ADCX  (ADC1)

DMA_InitTypeDef DMA_InitStruct;//需配置为全局变量，不然DMA只会触发一次

/******************************************************************************
* @brief : DMA adc to memory transfer complete interrupt Callback.
* @param : None
* @return: None
******************************************************************************/ 
void ADC_DMA_ITC_Callback(void)
{ 
  /* Transfer complete interrupt */
  if (SET == DMA_GetFlagStatus(DMA1_Channel3, DMA_FLAG_TC))
  {
  gadc1ItcConunt = 1;
  DMA_ClearFlag(DMA1_Channel3, DMA_FLAG_TC);
  } 
}

/******************************************************************************
* @brief : ADC GPIO config.
* @param : None
* @return: None
******************************************************************************/
void ADC_GPIO_Config(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
  
  __RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  
  /* Configure ADC Channel_13 pin as analog input */
  GPIO_InitStruct.Pin   = GPIO_PIN_3;
  GPIO_InitStruct.Mode  = GPIO_MODE_ANALOG;
  GPIO_InitStruct.Pull  = GPIO_NOPULL;
  GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct); 
}

/******************************************************************************
* @brief : ADC Common register config.
* @param : None
* @return: None
******************************************************************************/
void ADC_Common_Register_Config(void)
{
  ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;

ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_MODE_INDEPENDENT;//双ADC模式选择
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_CLOCK_DIV4;//ADC_CLK分频选择
  ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAACCESSMODE_DISABLED;//双ADC下DMA功能选择
  ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TWOSAMPLINGDELAY_5CYCLES;//2个采样阶段之间的延迟
  ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
}

/******************************************************************************
* @brief : ADC config.
* @param : None
* @return: None
******************************************************************************/
void ADC_Config(void)
{
  ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
  
  ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;//分辨率
  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ADC_CONT_DISABLE;//连续转换模式
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;//外部触发边沿选择
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_EXTERNAL_TIG0;//触发模式
  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;//数据对齐
  ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = ADC_NUM;//规则通道序列长度 传输的数据长度为：每个通道采集30次 * 1个通道
  ADC_Init(ADCX, &ADC_InitStructure);
  
  //规则通道设置
  ADC_RegularChannelConfig(ADCX, ADC_CHANNEL_13, ADC_SEQUENCE_SQ1, ADC_SMP_CLOCK_320);
}

/******************************************************************************
* @brief : ADC DMA config.
* @param : None
* @return: None
******************************************************************************/
void ADC_DMA_Config(void)
{
  __RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
  
  DMA_BigEndianConfig(DMA1, DISABLE);
  
  DMA_DeInit(DMA1_Channel3);
  
  DMA_InitStruct.Mode = DMA_MODE_CIRCULAR;  
  DMA_InitStruct.DataFlow = DMA_DATAFLOW_P2M;
  DMA_InitStruct.ReqID = DMA1_REQ0_ADC1;
  DMA_InitStruct.RawInt = DMA_RAWINT_ENABLE;
  DMA_InitStruct.SrcInc = DMA_SRCINC_DISABLE;
  DMA_InitStruct.DestInc = DMA_DESTINC_ENABLE;
  DMA_InitStruct.SrcWidth = DMA_SRCWIDTH_WORD; 
  DMA_InitStruct.DestWidth = DMA_DESTWIDTH_WORD;
  DMA_InitStruct.SrcBurst = DMA_SRCBURST_1;
  DMA_InitStruct.DestBurst = DMA_DESTBURST_1;

DMA_InitStruct.SrcAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;
  DMA_InitStruct.DestAddr  = (uint32_t)gadcBuffer;
  DMA_InitStruct.Size  = 1;

DMA_Init(DMA1_Channel3, &DMA_InitStruct);
  
  // Enable interrupt
  DMA_ClearFlag(DMA1_Channel3, DMA_FLAG_RTC);
  DMA_ITConfig(DMA1_Channel3, DMA_IT_TC, ENABLE);
  
  // Enable NVIC IRQ
  NVIC_ClearPendingIRQ(DMA1_IRQn);
  NVIC_SetPriority(DMA1_IRQn, 0x00);
  NVIC_EnableIRQ(DMA1_IRQn); 
  
  DMA_Cmd(DMA1_Channel3, ENABLE); 
}

/******************************************************************************
* @brief:Enable ADC, start conversion of regular channle 
* @param:None 
* @return: None
******************************************************************************/
void ADC_RegularStart(void)
{
  /* Enable ADC DMA mode */
  ADC_DMACmd(ADCX, ENABLE);
  
  /* Enable the ADC peripheral */
  ADC_Cmd(ADCX, ENABLE);

/* Clear the SR register */
  ADC_ClearFlag(ADCX, ADC_IT_FLAG_ALL);

/* Start conversion */
  ADC_SoftwareStartConv(ADCX);

}

void ADC_DMA_Drive_Iint(void)
{
  ADC_GPIO_Config();
  
  ADC_Common_Register_Config();
  
  ADC_Config();
  
  ADC_DMA_Config();
  
  ADC_RegularStart();
}

/******************************************************************************
* @brief : ADC function test.
* @param : None
* @return: None
******************************************************************************/
void APP_ADC_Test(void)
{
  uint32_t i;
  float vol=0.0;
  printfS("ADC DMA test \r\n");

ADC_DMA_Drive_Iint();
 
 while(1)
 {
 ADC_SoftwareStartConv(ADCX);
 
 while(!gadc1ItcConunt);
 gadc1ItcConunt =0;
 for (i = 0; i < ADC_NUM; i++)
 {
 //printfS("Channel_%d = %d\r\n", ((gadcBuffer >> 16) & 0xFF), (gadcBuffer & 0xFFF));
 
 vol = (gadcBuffer&0xFFF)*3.3/4095;
 printf("PA1 Voltage is: %0.1f V \r\n", vol);
 }
 DelayMs(1000);
 }
}
```
3. 测试结果

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</ignore_js_op>

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</ignore_js_op>

#### 总结
上海航芯ACM32G103开发板评测基本上就完成了差不多了，其实应该也有不少东西要写的，但是能力有限制，加上同时评测的人内容的东西还是不少的，有许多的重复性内容，就不想重复写了，写太多也没有意思，总体上还是完成了基本上的评测，整体体验还可以，但是与STM32想比较起来，整个软件生态还是太差了，这可能就是国产MCU的常态吧，虽然芯片的性能可能不一定比国外大厂的差，但是软件生态还是有很大的差距，虽然有数据手册，参考手册，但里面的东西可能有不完整的情况，而且库函数的完善性也一般，官方HAL库较于SPL库，功能丰富一些。
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航芯ACM32G103开发板评测 08 ADC Timer外设测试

秦天qintian0303

就两个例程啊，确实有点少，至少也得带个捕获呀等等

lugl4313820

评测辛苦了，期待有机会再贡献精彩作品。

kevin-----

非常感谢分享

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