上個章節(jié)介紹了ADC的基本框架和用法，本章節(jié)會較為全面地講解如何靈活地使用ADC功能。

通常來說，外設執(zhí)行的各種命令都是由CPU發(fā)出的，比如我們需要進行AD轉(zhuǎn)換，就通過某個寄存器標志位啟動ADC，隨后用判斷函數(shù)去檢測執(zhí)行情況，亦或是開啟中斷功能，轉(zhuǎn)換完成之后會提示CPU，再由CPU判斷接下來該做什么。

這當然沒問題，不過有些時候，我們需要實現(xiàn)一些循環(huán)重復的功能，比如在做傅里葉分析的時候，需要按照固定間隔采集一定數(shù)量的數(shù)據(jù)，比如采樣率1000Hz，共采集1024個數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)這個目標，當然可以使用軟件定時實現(xiàn)，也可以使用定時器外設，在中斷服務函數(shù)中直接進行AD轉(zhuǎn)換來定時獲取數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)很多，若是還要進行快速傅里葉變換，CPU會在定時器中斷中花費很多時間來采集數(shù)據(jù)，留給計算的時間就少了很多。有一種方案可以完美解決這類問題，不僅可以保證數(shù)據(jù)采集的精確性，還幾乎不需要CPU參與，那就是使用定時器觸發(fā)ADC轉(zhuǎn)換，而AD轉(zhuǎn)換完成之后會由DMA進行數(shù)據(jù)搬運，若CPU需要使用這批數(shù)據(jù)，直接訪問數(shù)據(jù)進行讀取即可 。具體的邏輯關系如下圖所示。

這種組合涉及到DMA、ADC、定時器的使用，文章將詳細介紹上圖的聯(lián)動過程。

• 按照順序，首先是定時器觸發(fā)AD轉(zhuǎn)換。

前文也提到過，一般來講可以用軟件開關去啟動AD轉(zhuǎn)換，此處并沒有用到這一功能，而是使用定時器觸發(fā)，這是一種硬件觸發(fā)方式，且觸發(fā)源不屬于ADC外設本身，故而也是一種外部觸發(fā)方式。在ADC外設的配置項中，可以設置AD轉(zhuǎn)換的開啟是否由外部信號觸發(fā)，只要ADC能正常使用，再配置好外部觸發(fā)源，我們就能用外部硬件信號觸發(fā)AD采集了。

注意！在實際使用中，外部觸發(fā)源不一定非得是定時器，它也可以是某個片外模塊提供的事件電平（完成事件會改變指定IO的電平，就和中斷一樣），最簡單的就是按鍵觸發(fā)的IO中斷。

• 接下來是第二個部分，DMA功能的配置。

DMA，全名叫直接存儲器訪問，這個外設可以像CPU一樣訪問單片機內(nèi)部的各個存儲區(qū)（包括RAM和外設寄存器），但它只能做一件事情，就是數(shù)據(jù)搬運。通俗來說，數(shù)據(jù)存放在0-9共10個格子里面，DMA可以把這10個數(shù)據(jù)搬運到其他地方（并不會改變原本的值，效果類似賦值語句），而其他地方可以是同一個地方（將10個數(shù)據(jù)按順序搬運10次，最終一層層覆蓋到同一個地址），也可以是不同地方（將10個數(shù)據(jù)搬運10次并最終存放在10個不同地址的存儲空間）。

總體上來講DMA只做搬運這一個功能，除了搬運轉(zhuǎn)換完成的AD數(shù)據(jù)，他還能用于各種數(shù)據(jù)接口（比如UART、SPI等），或是其他需要大量賦值的場合。

注意！****DMA并不能完全代替CPU進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移，因為DMA*不像* CPU那樣擁有全部存儲區(qū)域的訪問權(quán)限。

• 最后是定時器的配置，這一部分沒什么變化，就是選擇一個可以用來觸發(fā)AD采集的定時器，按需求配置即可。不過需要注意的是，記得把溢出中斷打開，這個是AD轉(zhuǎn)換的啟動開關 。

介紹完了每一步需要做的事情，下面說說代碼應該怎么寫。我會貼出主要代碼，對于一些變量我會做說明但不做代碼展示（變量什么的自己隨便定義一個就行了呀?。?/em>

這段就是正常配置一個定時器，本案例中選擇的是通用定時器2，根據(jù)手冊，它可以觸發(fā)AD采集。

除最后一行，其余代碼與上一章節(jié)的初始化過程沒太大差別，只需把DMA功能開啟即可。這里補充一下其他配置項的說明：

1. 時鐘頻率和采樣時鐘周期，如上一章說到的，采樣時間當然是越長越好，其中的時鐘頻率就是ADC外設從內(nèi)部時鐘電路獲得的時鐘信號，頻率越高，ADC速度越快，這個時鐘速度一定程度上決定了一個ADC的最大采樣速率（1秒內(nèi)完成的轉(zhuǎn)換次數(shù)）。
2. 右對齊設置。AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果是存放在一個寄存器里面的，它本質(zhì)上是個二進制數(shù)，右對齊就是將轉(zhuǎn)換結(jié)果的第0位放到最右邊，高位不為1的補0，若仍不清楚，可自行百度。
3. 轉(zhuǎn)換結(jié)果累加。為滿足一些需求，ADC結(jié)果可能需要進行數(shù)據(jù)處理來減小誤差，求加權(quán)平均值是一種很常用的辦法，該功能開啟之后，每次轉(zhuǎn)換的結(jié)果都會直接累加，方便開發(fā)者取出后直接求平均值（所以實際上不要這個功能也可以）。
4. 我們使用的是定時器觸發(fā)采樣，所以只需要使用單次采集模式就行了，ADC會在每次轉(zhuǎn)換完成之后停止并等待下一次采集的啟動信號（定時器溢出中斷）。

總的來說，一定記住要把外部觸發(fā)打開并綁定定時器2，隨后只要定時器2的標志位被置位一次，ADC就會啟動一次。

相對來說比較麻煩的是DMA的配置，要配置一個DMA，首先需要確定數(shù)據(jù)搬運的起點和終點 ，我們搬運的起點只有一個，就是ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器，搬運的終點是一個1024大小的數(shù)組，其中起點被稱為源地址，終點被稱為目標地址，且這兩個地址都可以設置成自增模式（完成一次搬運之后，地址自動＋1）。

關于DMA的初始化，DMA通常會有不止一個通道，每個通道都能獨立進行數(shù)據(jù)搬運，初始化函數(shù)需要開啟DMA的時鐘總線，打開要用的DMA通道的中斷。

關于DMA的啟動和配置：

傳輸模式 ：DMA幫助CPU進行數(shù)據(jù)搬運，這難免會出現(xiàn)DMA和CPU傳輸沖突的情況，非鎖定傳輸會在DMA搬運數(shù)據(jù)的間隔內(nèi)預留時間間隙，必要時候CPU會搶占對外設的訪問權(quán)限，屆時CPU可進行數(shù)據(jù)傳輸，DMA只能等待CPU放棄對該外設的使用權(quán)限后才能繼續(xù)自己的數(shù)據(jù)傳輸。相對應的，還有鎖定傳輸，具體的功能在用戶手冊DMA章節(jié)有詳細介紹。

傳輸位寬 ：根據(jù)需要搬運的數(shù)據(jù)長度進行選擇即可。

觸發(fā)方式和觸發(fā)源 ：由于我們需要的是在AD轉(zhuǎn)換完成之后立刻進行數(shù)據(jù)搬運，所以DMA的觸發(fā)方式選擇為硬件觸發(fā)，觸發(fā)源應該設置為ADC轉(zhuǎn)化為完成，這會讓DMA在每次ADC轉(zhuǎn)換完成之后都進行一次數(shù)據(jù)搬運，且不論ADC處于什么模式。

源地址和目標地址 ：源地址設置為ADC數(shù)據(jù)寄存器，具體的地址有兩種辦法來獲取，一種是用圖中的辦法，對寄存器取地址，另一種辦法是直接查用戶手冊，找到ADC數(shù)據(jù)寄存器的基地址和偏移量計算得到地址（這種辦法最終填進去的是一個hex數(shù)）。目標地址也是直接取地址數(shù)組即可。

地址自增 ：我們不希望源地址有變動，故源地址設置成不自增；目標地址是一個數(shù)組，所以每搬運一次數(shù)據(jù)都要讓目標地址自增一個元素，這樣下一次搬運的時候，數(shù)據(jù)就會被正確寫入下一個格子。

傳輸次數(shù) ：需求是采集1024個數(shù)據(jù)，那傳輸次數(shù)自然是1024次。

全部配置完后完成DMA的功能初始化，隨后只需要啟動ADC、定時器、DMA功能即可，圖中代碼做了一個開關啟動，方便隨時關閉。關閉的時候清零定時器計數(shù)器是為了在下次啟動的時候讓定時采集依然準確。

準備工作基本完成，接下來還剩一些小細節(jié)需要處理，我們打開了DMA和定時器的中斷功能，他們會在完成搬運之后進入中斷服務函數(shù)，至少得寫個清除標志位的語句，除此之外還要加一些小功能。

定時器的中斷服務函數(shù)只需要清除標志位即可，DMA的中斷函數(shù)除了清除標志位，還需要將采樣功能關掉（至少得把定時器關了）。如果使用的不是定時器觸發(fā)，而是ADC的連續(xù)采樣模式，需要在這里手動關閉ADC，不然即使DMA完成了搬運，ADC還會繼續(xù)進行AD轉(zhuǎn)換，由于DMA搬運已經(jīng)完成了，自增的地址也不會自己變回去，之后就會出現(xiàn)“意想不到的”DMA錯誤搬運，但本案例中使用的是單次采集模式，ADC只在啟動之后采集一次，所以不必擔心ADC會連續(xù)采樣導致程序異常的問題。

現(xiàn)在快速編寫一個按鍵檢測函數(shù)并調(diào)用剛剛寫好的啟動代碼，其中的key_down變量會在按鍵中斷服務函數(shù)中被置位。

再在main函數(shù)中循環(huán)調(diào)用這個按鍵檢測函數(shù)，按鍵按下抬起后就會自動采集ADC數(shù)據(jù)，這里我用vofa+上位機顯示一下采集的數(shù)據(jù)。

我這里采集的是單片機上定時器1輸出的50Hz方波，占空比為50%，周期為20ms，效果還不錯。

審核編輯 黃宇