在嵌入式系统设计中，GD32W515PIQ6 同时运行 WiFi 和 ADC 功能时，软件层面的时序冲突往往是导致 ADC 采样失效的关键原因。本帖将从软件时序优化角度出发，介绍几种有效的策略，实现 ADC 与 WiFi 的稳定共存。
一、时序冲突根源分析
当 WiFi 模块处于数据收发状态时，其会频繁触发中断并占用 SPI 总线资源。而 ADC 的采样过程同样需要稳定的系统资源支持，尤其是在使用 DMA 进行数据传输时，对总线资源的占用更为敏感。若二者时序安排不当，可能出现以下冲突：
总线竞争：WiFi 数据收发与 ADC 采样同时请求 SPI 或 DMA 资源
中断嵌套：高优先级的 WiFi 中断打断 ADC 采样过程
数据同步：ADC 采样时刻与 WiFi 射频发射阶段重叠，引入电磁干扰
二、基于任务调度的时序隔离策略
1. 分时复用机制
通过时间片划分实现 WiFi 与 ADC 的交替工作，避免资源竞争：
c
运行
// 示例代码：分时复用任务调度框架
#define ADC_SAMPLING_TIME_SLOT 20 // ms
#define WIFI_TRANSMIT_TIME_SLOT 30 // ms
void system_task_scheduler(void) {
static uint8_t task_state = 0;
switch(task_state) {
case 0: // ADC采样阶段
adc_start_sampling();
delay_ms(ADC_SAMPLING_TIME_SLOT);
adc_stop_sampling();
task_state = 1;
break;
case 1: // WiFi数据处理阶段
wifi_process_received_data();
task_state = 2;
break;
case 2: // WiFi数据发送阶段
wifi_start_transmission();
delay_ms(WIFI_TRANSMIT_TIME_SLOT);
wifi_stop_transmission();
task_state = 0;
break;
}
}
2. 优先级反转保护
在 ADC 采样关键阶段提升任务优先级，防止被 WiFi 中断干扰：
c
运行
// 示例代码：关键采样阶段优先级提升
void adc_critical_sampling(void) {
// 提升当前任务优先级，屏蔽WiFi中断
task_priority_set(HIGH_PRIORITY);
eclic_irq_disable(WiFi_IRQn);
// 执行关键ADC采样操作
adc_start_conversion();
while(!adc_conversion_complete());
adc_read_result();
// 恢复优先级和中断
eclic_irq_enable(WiFi_IRQn);
task_priority_set(NORMAL_PRIORITY);
}
三、基于事件驱动的同步机制
1. 状态机控制
设计状态机实现 WiFi 与 ADC 的协同工作：
c
运行
// 系统状态定义
typedef enum {
SYSTEM_IDLE,
ADC_SAMPLING,
WIFI_TX_RX,
DATA_PROCESSING
} SystemState;
// 状态机实现
void system_state_machine(void) {
static SystemState current_state = SYSTEM_IDLE;
switch(current_state) {
case SYSTEM_IDLE:
if(adc_sample_request) {
current_state = ADC_SAMPLING;
adc_start();
} else if(wifi_data_ready) {
current_state = WIFI_TX_RX;
wifi_transfer_start();
}
break;
case ADC_SAMPLING:
if(adc_sampling_complete) {
current_state = DATA_PROCESSING;
process_adc_data();
}
break;
case WIFI_TX_RX:
if(wifi_transfer_complete) {
current_state = SYSTEM_IDLE;
process_wifi_data();
}
break;
case DATA_PROCESSING:
if(data_processing_complete) {
current_state = SYSTEM_IDLE;
}
break;
}
}
2. 信号量与互斥锁
使用 RTOS 提供的同步机制保护共享资源：
c
运行
// 示例代码：使用FreeRTOS信号量实现同步
SemaphoreHandle_t adc_semaphore;
SemaphoreHandle_t wifi_semaphore;
// ADC任务
void vAdcTask(void *pvParameters) {
for(;;) {
// 等待ADC执行许可
xSemaphoreTake(adc_semaphore, portMAX_DELAY);
// 执行ADC采样
adc_start_sampling();
// 释放WiFi许可
xSemaphoreGive(wifi_semaphore);
}
}
// WiFi任务
void vWiFiTask(void *pvParameters) {
for(;;) {
// 等待WiFi执行许可
xSemaphoreTake(wifi_semaphore, portMAX_DELAY);
// 执行WiFi数据传输
wifi_transfer_data();
// 释放ADC许可
xSemaphoreGive(adc_semaphore);
}
}
四、动态采样率调整策略
根据 WiFi 活动状态动态调整 ADC 采样率，降低冲突概率：
c
运行
// 示例代码：动态采样率调整
void adjust_adc_sampling_rate(void) {
if(wifi_is_active()) {
// WiFi活跃时降低采样率
adc_set_sampling_rate(LOW_SAMPLING_RATE);
} else {
// WiFi空闲时提高采样率
adc_set_sampling_rate(HIGH_SAMPLING_RATE);
}
}
// WiFi状态回调函数
void wifi_activity_callback(bool is_active) {
adjust_adc_sampling_rate();
}
五、实现注意事项
电磁兼容性 (EMC) 考虑：在 WiFi 射频发射阶段暂停 ADC 采样，避免射频干扰
缓冲区设计：为 ADC 和 WiFi 分别设计足够大小的 FIFO 缓冲区，减少实时数据处理压力
延时测量：使用高精度定时器测量 WiFi 和 ADC 操作的执行时间，为时序优化提供依据
看门狗监控：添加系统看门狗，防止因时序冲突导致的程序跑飞
通过合理的软件时序优化，可以有效解决 GD32W515PIQ6 中 ADC 与 WiFi 的共存问题。
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