航芯ACM32G103开发板评测 08 ADC Timer外设测试

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）
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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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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。
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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。
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//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 

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。
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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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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

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

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

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

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

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 interruptDMA_ClearFlag(DMA1_Channel3, DMA_FLAG_RTC);DMA_ITConfig(DMA1_Channel3, DMA_IT_TC, ENABLE);// Enable NVIC IRQNVIC_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

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

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
#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;   }}
}
  1. ADC_DMA测试函数
//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 interruptDMA_ClearFlag(DMA1_Channel3, DMA_FLAG_RTC);DMA_ITConfig(DMA1_Channel3, DMA_IT_TC, ENABLE);// Enable NVIC IRQNVIC_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[i] >> 16) & 0xFF), (gadcBuffer[i] & 0xFFF));vol = (gadcBuffer[i]&0xFFF)*3.3/4095;printf("PA1 Voltage is: %0.1f V \r\n", vol);}DelayMs(1000);}
}
  1. 测试结果

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