[STM32] 17-ADC Conversion DMA

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閱益如美

10 min readNov 12, 2022

Analog to Digital Convsersion, ADC 用以測量感測器電壓，例如溫度、溼度等。ADC 量測資料可透過 Direct Memory Access, DMA 傳輸減少 CPU 負擔。本文章解紹多通道 ADC 量測以 DMA 傳輸資料，開發環境為 STM32CubeIDE 以及搭配 Hardware Abstration Layer, HAL 函式庫來完成。

文章內容

STM32 DMA 簡介
實作
成果展示

工具與材料

STM32CubeIDE
Blue Pill ( STM32F103C8T6 ) 開發板
ST-LINK v2
10K Ω 可變電阻 * 2
麵包板與單芯線

STM32 DMA 簡介

Direct Memory Access, DMA 為何物 ? 傳統處理資料的搬移或複製皆需要 CPU 參與，但是周邊裝置與 CPU 速度差異太大往往造成空等或是必須處理大小資料複製搬移。

為了改善情況，CPU 需要一個助手來分擔資料複製搬移的苦差事，於是 DMA 就此現身。有了DMA 協助後 CPU 可專注重要的事項，周邊設備的資料交由 DMA 進行傳輸。DMA 可以協助記憶體之間以及記憶體與周邊設備之間的資料傳輸。

STM32 依晶片型號有不同數量的 DMA 模組。以 STM32F103C8T6 而言共有兩組 DMA 模組可使用。其特性如下：

提供周邊與記憶體、記憶體與記憶體之間高速傳輸，毋須透過 CPU 干預。
DMA1 有 7 個通道，DMA2 有 5 個通道，合計 12 個通道。
每個通道有專用 DMA 請求。
每個 DMA 模組中的通道請求優先權分為: 很高、高、中等、低。若軟體設定相同優先權則以硬體優先權為主。
來源與目的地的資料大小需一致，分為 Byte、half-word ( 16 Bit )、word ( 32 Bit )。
每個通道有3個獨立事件，DMA 半傳輸、DMA 傳輸完成、DMA 傳輸錯誤，任一事件可觸發中斷。
可設定資料傳輸數目，最大 65535 。

DMA 各模組與其通道賦予不同任務，使用時須翻閱手冊了解各通道功能。

下圖為 DMA1 與 DMA2 各通道之功能。

實作

使用 ADC1 的 Channel_0 與 Channel_1 進行 ADC 取樣，資料以 DMA 方式傳輸並以 Live Expression 觀察轉換結果。

一、開啟 STM32CubeIDE 開發環境，建立一個新的專案。

二、選擇微處理器型號，輸入F103C8 可以快速找到，選擇該型號後按下「Finish」鍵。

三、輸入專案名稱後按下「Finish」鍵。

四、設定 SYS ，這邊的 Debug 選項選擇「Serial Wire」。

五、RCC 時脈源，HSE 選擇「Crystal / Ceramic Resonator」，其中 HSE 是連接開發板上的 8 MHz 震盪器提供系統使用。

六、點開「Analog」可以看到 ADC1 與 ADC2 ，點選 ADC1 後會出現設定畫面。

這一次要使用通道 0 與通道 1 ，所以勾選「IN0 」與「IN1 」。

參數設定如下：

Mode 使用獨立模式「Independent Mode」。
Data Alignment 選擇右對齊「Right Alignment」。
Scan Conversion Mode 是否開啟掃描模式，在設定轉換通道數量後會自動設為「Enabled」。
Continous Conversion Mode 是否開啟連續轉換模式，選擇「Enabled」。
Discontinous Conversion Mode 是否開啟間斷模式，選擇「Disabled」。
Enable Regular Conversions 是否開啟常規轉換，選擇「Enable」。
Number of Conversion 待轉換通道數量，選擇「2」。
Rank 轉換通道排序，因為啟用2個通道會有2個 Rank 需要設定。Rank 1 的 Channel 選擇「 Channel 0 」取樣時間隨意設為「71.5 Cycle 」。Rank 2 的 Channel 選擇「 Channel 1 」取樣時間隨意設為「239.5 Cycle 」。