【CH32F207VCT6】开发例程+ 05 使用工业级传感器的采集

只看该作者 · 2025-7-29 20:47

本帖最后由聪聪哥哥于 2025-7-30 20:23 编辑

一：CH32 ADC 的基础知识分享：
ADC 模块包含 2个 12 位的逐次逼近型的模拟数字转换器，最高 14MHz 的输入时钟。支持 16 个外部通道和2个内部信号源采样源。可完成通道的单次转换、连续转换，通道间自动扫描模式、间断模式、外部触发模式、双重采样等功能。可以通过模拟看门狗功能监测通道电压是否在阈值范围内。
二: 基本特征如下所示：
2.1：12 位分辨率
2.2：支持 16 个外部通道和 2个内部信号源采样
2.3多通道的多种采样转换方式:单次、连续、扫描、触发、间断等
2.4数据对齐模式:左对齐、右对齐
2.5采样时间可按通道分别编程
2.6规则转换和注入转换均支持外部触发
2.7模拟看门狗监测通道电压，自校准功能
2.8双重模式
2.9ADC 通道输入范围:0≤V≤VoA
2.10输入增益可调，可实现小信号放大采样

三：软件配置过程：
3.1  模块上电:
3.2  配置ADC的采样时钟
3.3  配置采样的ADC通道配置
3.4  使能ADC的自校准功能
3.5  设置ADC的采样周期
3.6  读取ADC数据及其数据处理

四：软件编写如下所示
这里我是用的PA4 引脚作为ADC的输入引脚
4.1 初始化ADC基本参数

复制

void ADC_Function_Init(void)

{

        ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure={0};

        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure={0};



        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE );

        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE );

        RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);



        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;

        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;

        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);



        ADC_DeInit(ADC1);

        ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;

        ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;

        ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;

        ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;

        ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;

        ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;

        ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);



        ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);

        ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);



        ADC_BufferCmd(ADC1, DISABLE);   //disable buffer

        ADC_ResetCalibration(ADC1);

        while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));

        ADC_StartCalibration(ADC1);

        while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));

        Calibrattion_Val = Get_CalibrationValue(ADC1);        

}

4.2 配置DAM方式采集ADC功能

复制

void DMA_Tx_Init( DMA_Channel_TypeDef* DMA_CHx, u32 ppadr, u32 memadr, u16 bufsize)

{

        DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure={0};



        RCC_AHBPeriphClockCmd( RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE );



        DMA_DeInit(DMA_CHx);

        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ppadr;

        DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = memadr;

        DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;

        DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = bufsize;

        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;

        DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;

        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;

        DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;

        DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;

        DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;

        DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;

        DMA_Init( DMA_CHx, &DMA_InitStructure );

}

4.3 ：使能ADC的采集功能函数如下所示：

复制

void ADC_INT(void)

{

        ADC_Function_Init();

        

        DMA_Tx_Init( DMA1_Channel1, (u32)&ADC1->RDATAR, (u32)TxBuf, 1024 );

        DMA_Cmd( DMA1_Channel1, ENABLE );



        ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );

        ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);

        Delay_Ms(50);

        ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, DISABLE);

}

4.4 添加 10ms的处理函数如下所示：

复制

//========================================================================

// 函数: void task_10ms(void)

// 描述: 10ms 任务.

// 参数: None.

// 返回: None.

// 版本: V1.0, 2025-07-09

//========================================================================

void task_10ms(void)

{

  iAdcData = Get_ADC_Val(4);

}

五：实物测试如下所示：5.1 传感器实物如下所示：

上图为电阻式的位移传感器，在工业控制中，常常用来采集位移的变化。
3.2 实物测试如图所示：

实测：使用内部ADC采集工业控制类的位移传感器，可以满足要求。稍后上传视频。

六：和大家分享几种常见的ADC数据处理方法如下所示：

6.1 ：一阶互补滤波算法：
取值：k = 0-1，本次取值滤波结果　＝（1-K），本次采样值需要加上上次滤波得结果数据
代码如下所示：

复制

int firstdatadeal(int CurrValue, int lastValue, float K)

{    return K * CurrValue + (1-K) * lastValue;}

6.2: 采用中值算法滤波
主要是程序在执行的时候，连续采集N次（需要注意下这里下，这里的N必须取值奇数），程序需要按大到小或者从小到达的顺序进行排序，然后取中间数值做为有效值。

复制

int MidValueDeal(int N)

{      

    int value_buf[N];      int i,j,k,temp;      

    for( i = 0; i < N; ++i)      

    {        

    　value_buf[i] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  

    }

      for(j = 0 ; j < N-1; ++j)      

      {          

          for(k = 0; k < N-j-1; ++k)          

          {              //从小到大排序，冒泡法排序              

              if(value_buf[k] > value_buf[k+1])              

              {                

                  temp = value_buf[k];                

                  value_buf[k] = value_buf[k+1];                

                  value_buf[k+1] = temp;              

              }          

          }      

      }

      return value_buf[(N-1)/2];

  }

可以有效的去除数据因为外界干扰引起的数据的波动，对一些大滞后系统：比如温度、液位等变化缓慢的有良好的滤波效果，上述代码可以有效消除异常数据和平稳变化的采样值效果比较好；
6.3：算术平均数滤波
连续取值N个数据，对所有的数据进行取平均值；
代码如下：

复制

int AverValueDeal(int N)

{    

    int sum = 0;     

　　　 unsinged short i;    

　　　 for(i = 0; i < N; ++i)     

　　　 {        

　　　     sum += HAL_ADC_GetValue(&hadc1);      

　　　 }     

　　　 return sum/N;

}

这里取值时候，需要根据被控对象进行选择，N值取值过大，会导致响应过慢，数据的灵敏度过低，所以采用算术平均值滤波时候，需要我们格外的注意；
6.4:滑动滤波算法
把连续取N个采样值看成一个队列，队列的长度固定为N。每次采样到一个新数据放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据(先进先出原则)。把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果；

复制

#define N 10

int value_buf[N];

int sum=0;　//数据总和

int Num=0; //当前队列中数组下标

int movedataFilter()

{      

    if(Num < N)      

    {          

        value_buf[Num] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);          

        sum += value_buf[Num];          

        Num++;          

        return sum/Num;      

    }      

    else      

    {          

       sum -= sum/N;          

       sum += HAL_ADC_GetValue(&hadc1);          

       return sum/N;      

    }

}