STM32F0多通道ADC的校準順序與DMA亂序問題的本質

聲明：本段轉載：https://www.cnblogs.com/chihirosan/p/5458673.html

• 問題描述
  通過 uint16_t ConvData[8]保存DMA搬運的ADC轉換數值，但是這個數組數值的順序總是和ADC不是順序對應的。比如用7個通道的ADC，

  • 當設置ADC_InitStructure.ADC_ScanDirection = ADC_ScanDirection_Backward，是對應順序是：0->0,1->7,2->6…7->1 ；
  • 當設置ADC_InitStructure.ADC_ScanDirection = ADC_ScanDirection_Upward，是對應順序是：0->7,1->0,2->1…7->6 。

• 問題原因
  F0的ADC在使用之前需要校準。這個7位的校準值也是放在ADC_DR中的，它也會觸發DMA請求。
  可以參照F0的ADC-DMA例程，先做ADC校準、然后再設置DMA，再使能ADC的DMA。

• 實例代碼

void ADC1_DMA_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = 0x00ff;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);ADC_DeInit(ADC1); //ADC恢復默認設置ADC_StructInit(&ADC_InitStructure); //初始化ADC結構ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b; //12位精度ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //規定模式裝換工作在連續模式ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //數據對其為右對齊ADC_InitStructure.ADC_ScanDirection = ADC_ScanDirection_Upward; // ADC_ScanDirection_Backward; //ADC的掃描方向ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_6, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_7, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */ADC_GetCalibrationFactor(ADC1); /* ADC Calibration */ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); /* Enable ADCperipheral[PerIdx] */while (!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_ADRDY)); /* Wait the ADCEN falg *///設置DMA要在校準ADC之后DMA_DeInit(DMA1_Channel1); /* DMA1 Channel1 Config */DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t) 0x40012440; //ADC1->DR; //外設地址DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t) RegularConvData_Tab; //內存地址DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //外設作為數據傳輸的來源DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 8; //DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外設地址寄存器不變DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //內存地址寄存器不變DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; //數據寬度為16位DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; //數據寬度為16位DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; //DMA_Mode_Circular;DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; //DMA_Priority設定DMA通道x的軟件優先級DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //DMA通道x沒有設置為內存到內存傳輸DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);/* DMA1 Channel1 enable */DMA_ITConfig(DMA1_Channel1, DMA_IT_TC, ENABLE);ADC_DMARequestModeConfig(ADC1, ADC_DMAMode_Circular); /* Enable ADC_DMA */ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);ADC_StartOfConversion(ADC1); /* ADC1 regular Software Start Conv */}

原問題現象與深層原因

1. DMA在ADC中的應用

   • ADC多通道掃描時，DMA用于自動搬運轉換結果。但STM32F0系列的ADC包含校準值存儲機制。
   • 校準階段：調用ADC_GetCalibrationFactor()時，會將一個7位的校準值寫入ADC_DR寄存器（與轉換結果共用同一地址），并觸發DMA請求。

2. DMA亂序的成因

   • 過早啟用DMA（如在校準前）會導致DMA將校準值當做首個有效數據搬運，后續通道數據依次錯位。
   • 數值錯位實例：
     • 若ADC通道0的值在ADC_DR中的實際存儲順序應為第1個，但因校準值的介入，DMA搬運時該值會出現在數組的第二個位置。

3. 解決方案的工程意義

   • 校準后配置DMA：確保DMA僅搬運有效轉換結果。關鍵代碼如下：

     ADC_GetCalibrationFactor(ADC1);   // 先校準
     DMA_Init(DMA1_Channel1, ...);     // 后配置DMA
     ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);         // 最后使能ADC的DMA請求
     

4. ADC掃描方向的補充解釋
   ADC_ScanDirection參數定義通道掃描的物理順序：

   • Upward模式：從通道編號低到高掃描（如0→1→2）。
   • Backward模式：從編號高到低掃描（如2→1→0）。
     此參數需要與DMA數組的預期存儲順序一致，否則需軟件層調整數組索引。

擴展思考：其他引發DMA錯位的可能

1. 未清除DMA緩存：DMA傳送前后未重置緩存區，殘留數據可能導致混淆。
2. 中斷搶占沖突：若ADC中斷優先級低于其他中斷，可能因響應延遲導致數據覆蓋。

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總結

1. 編碼規范的重要性：結構體聲明的位置不僅是語法問題，更影響代碼可移植性。
2. 硬件機制的深度理解：結合芯片手冊分析異常（如STM32F0校準值特性），能快速定位隱蔽問題。