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stm32 - NUCLEO-STM32F401RE 板上的 ADC 在输入信号超过 10kHz 时无法工作

问题描述

使用连续转换 - DMA 绘制 60-80kHz编辑 1：使用连续转换的 10kHz 到 50kHz 输入信号的图像我在 NUCLEO-STM32F401RE 板上使用 ADC。我已经使用中断对 ADC 进行了编程，将大约 10,000 个值存储在一个数组中，并使用 .ini 文件读取它们。该代码在输入信号超过 10kHz 时不起作用。ADC 为 12 位分辨率，具有 3 个采样周期；ADC 时钟频率为 21Khz。下面是我的代码和 1-200Khz 正弦波输入频率范围的值图。输入电压为1.3V。我错过了什么？

#include "main.h"
#include "stm32f4xx_hal.h" 
ADC_HandleTypeDef hadc1;
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_ADC1_Init(void);

uint32_t adc_data[10000];
uint32_t i=0;
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{   if (i<10000) {
adc_data[i]= HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
    i++;
HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);
}
    else {
    HAL_ADC_Stop_IT(&hadc1);
}
}

int main(void)
{
  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_ADC1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);

while (1)
  {

  }

}


void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /**Configure the main internal regulator output voltage 
  */
  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE2);
  /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 16;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 336;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV4;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 7;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                          |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

static void MX_ADC1_Init(void)
{
  ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

  /**Configure the global features of the ADC (Clock, Resolution, Data Alignment and number of     conversion) 
  */
  hadc1.Instance = ADC1;
  hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
  hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
  hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;
  hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
  hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
  hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
  hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
  hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
  hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
  hadc1.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;
  hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV;
  if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /**Configure for the selected ADC regular channel its corresponding rank in the sequencer and              its sample time. 
   */
   sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;
   sConfig.Rank = 1;
   sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
   if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
   {
     Error_Handler();
   }
 }

 static void MX_GPIO_Init(void)
 { 
   /* GPIO Ports Clock Enable */
   __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

 }

 void Error_Handler(void)
 {

 }

 #ifdef  USE_FULL_ASSERT
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{ 
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

输入频率范围为 1- 200Khz 的值图

标签： stm32adcnucleo

解决方案

我假设 21 kHz 是一个错字，并且 ADC 在 APB2/4 = 21 MHz 上运行。采样时间为 3 个周期，12 位分辨率下的转换时间为 12 个周期，因此ADC 的采样频率为 = 1.4 MHz ( 21/(12+3))。当内核以 84 MHz 运行时，每 60 个内核周期采样一次。

考虑到闪存等待状态，60 个周期甚至不足以开始执行中断处理程序。

查看您附上的图，实际采样频率似乎是 300 kHz （10 kHz 信号的一个完整周期中有 30 个样本），即 3.33 µs 或 25200 个时钟周期。考虑到HAL 中可笑的开销，这似乎很现实。

您的代码在完成时触发中断进行单次转换，然后读取并存储该值，然后才指示 ADC 开始下一次转换，引入取决于几个难以预测的因素的可变延迟。

使用连续转换

ADC 能够在完成最后一个后立即或由定时器触发重新开始覆盖（或序列，如果有的话），请参见参考手册中控制寄存器的 、 和EXTSEL位EXTEN的描述。它甚至可以在每次转换后触发 DMA 传输，因此您可以设置 DMA 通道将读数存储到缓冲区中。即使在可能的最高采样频率下，这也将保证均匀的采样间隔。SCANCONT

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