STM32外设AD-DMA+定时读取模板

一，方法引入

轮询法虽然简单，但 CPU 一直在忙着等待，效率太低。为了让 CPU 能在 ADC 转换的同时处理其他任务，我们可以请出强大的帮手——DMA (Direct Memory Access)。

这种方法的思路是：

1. 配置 ADC 工作在连续转换模式。
2. 配置 DMA 通道，让它像一个勤劳的"搬运工"，在 ADC 每完成一次转换后，自动将结果从 ADC 数据寄存器搬运到内存中的一个指定缓冲区（比如一个数组）。
3. DMA 通常配置为循环模式 (Circular Mode)，这样当缓冲区写满后，它会自动回到缓冲区的开头继续写入，覆盖旧的数据。
4. 不启用 ADC 或 DMA 的中断来触发数据处理。
5. CPU 在自己的主循环或一个定时任务中，定期地去读取这个 DMA 缓冲区的内容。
6. 为了获得更稳定的读数，通常会对缓冲区中的多个样本值求平均。

类比： 就像你在门口放了一个大容量的自动收信篮 (DMA 缓冲区)。邮递员 (ADC) 不停地把信投进去，篮子满了就从头开始覆盖旧信 (循环模式)。你 (CPU) 不需要每次来信都跑去看，而是每隔一段时间（比如每天下午）去信箱里翻看一下最近的一批信件 (读取缓冲区)，然后根据这些信件综合判断情况 (求平均)。

这种方式相比纯轮询，大大降低了 CPU 占用，因为等待和数据搬运都由 DMA 在后台完成了。CPU 只需在需要数据时去读取即可。

二，CubeMX配置

使能循环转换和DMA请求

在DMA设置中，选择循环模式，Word字节

三，变量声明

uint16_t adc_dma_buffer[ADC_DMA_BUFFER_SIZE];

“DMA 自动收信篮”: DMA 持续写入 ADC 转换结果的内存区域。CPU 会定期读取这里的数据。

__IO uint32_t adc_val;

“平均读数”: 用于存储通过对 DMA 缓冲区数据求平均计算得到的 ADC 值。

__IO float voltage;

“平均电压”: 用于存储根据平均 ADC 值计算得到的电压。

优点与缺点： 相比轮询，极大降低了 CPU 占用。实现相对简单，无需处理中断。但缺点是数据处理不是实时的，存在一定的延迟（取决于处理任务的调用周期）；直接读取循环缓冲区进行平均，混合了新旧数据，可能不够精确；如果需要精确控制采样和处理的同步，这种方法不够灵活。

四，代码实现 (单通道)

假设我们只关心一个 ADC 通道的连续采样，并希望获得一个平均值。

// --- 全局变量 --- 
#define ADC_DMA_BUFFER_SIZE 32 // DMA缓冲区大小，可以根据需要调整
uint16_t adc_dma_buffer[ADC_DMA_BUFFER_SIZE]; // DMA 目标缓冲区
__IO uint32_t adc_val;  // 用于存储计算后的平均 ADC 值
__IO float voltage; // 用于存储计算后的电压值

// --- 初始化 (通常在 main 函数或外设初始化函数中调用一次) ---
void adc_dma_init(void)
{
    // 启动 ADC 并使能 DMA 传输
    // hadc1: ADC 句柄
    // (uint32_t*)adc_dma_buffer: DMA 目标缓冲区地址 (HAL库通常需要uint32_t*)
    // ADC_DMA_BUFFER_SIZE: 本次传输的数据量 (缓冲区大小)
    HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_dma_buffer, ADC_DMA_BUFFER_SIZE);
}

// --- 处理任务 (在主循环或定时器回调中定期调用) ---
void adc_task(void)
{
    uint32_t adc_sum = 0;
    
    // 1. 计算 DMA 缓冲区中所有采样值的总和
    //    注意：这里直接读取缓冲区，可能包含不同时刻的采样值
    for(uint16_t i = 0; i < ADC_DMA_BUFFER_SIZE; i++)
    {
        adc_sum += adc_dma_buffer[i];
    }
    
    // 2. 计算平均 ADC 值
    adc_val = adc_sum / ADC_DMA_BUFFER_SIZE; 
    
    // 3. (可选) 将平均数字值转换为实际电压值
    voltage = ((float)adc_val * 3.3f) / 4096.0f; // 假设12位分辨率, 3.3V参考电压

    // 4. 使用计算出的平均值 (adc_val 或 voltage)
    // my_printf(&huart1, "Average ADC: %lu, Voltage: %.2fV\n", adc_val, voltage);
}

逻辑分解：

1. 定义缓冲区: uint16_t adc_dma_buffer[ADC_DMA_BUFFER_SIZE]; 创建一个数组作为 DMA 的目标地址。大小 ADC_DMA_BUFFER_SIZE 决定了我们一次平均多少个采样点。
2. 启动 DMA: HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_dma_buffer, ADC_DMA_BUFFER_SIZE); 这是关键函数。它会配置 ADC 开始连续转换，并指示 DMA 控制器将每次转换的结果自动存入 adc_dma_buffer。因为 DMA 配置为循环模式，这个过程会一直进行下去，无需再次调用 Start。
3. 定时处理 (adc_task): 这个函数需要被定期调用。
   3.1 求和: 遍历整个 DMA 缓冲区，将所有值累加到 adc_sum。
   3.2 求平均: 用总和除以缓冲区大小，得到平均 ADC 读数 adc_val。
   3.3 计算电压: (可选) 根据平均 ADC 值计算出对应的电压。
   3.4 使用结果: 将计算得到的 adc_val 或 voltage 用于后续逻辑。

思考时间
为何是 (uint32_t*)adc_dma_buffer变量是32位 ，CubeMX配置为Word 传输？
您可能注意到，即使我们的 ADC 缓冲区 adc_dma_buffer 定义为 uint16_t 类型（因为 12 位或 16 位 ADC 的结果适合用 16 位整数存储），在调用 HAL_ADC_Start_DMA 时（形参adc_dma_buffer 是32位，我们却将其强制转换为了 uint32_t*。同时，在 CubeMX 中配置 DMA 时，内存和外设的数据宽度 (Memory/Peripheral Data Width) 通常都设置为 Word (32位)。这是为什么呢？
1，ADC 数据寄存器是 32 位的： 关键在于，STM32 的 ADC 数据寄存器 (DR) 本身通常是一个 32 位宽的寄存器。虽然实际有效的转换结果可能只占低 12 位或 16 位，但硬件层面，它位于一个 32 位的"容器"中。
2，DMA 传输效率与对齐： DMA 控制器按配置的数据宽度进行传输。将外设和内存的数据宽度都设置为 Word (32位)，可以简化 DMA 配置，并且通常能更好地利用总线带宽和保证内存对齐，从而提高传输效率。DMA 每次直接从 32 位的 ADC 数据寄存器搬运一个 32 位的数据到内存中的 32 位对齐地址。
3，HAL 函数形参的统一性： HAL 库的 DMA 相关函数为了通用性，其缓冲区指针参数通常设计为 uint32_t* 类型。因此，即使我们的目标是存储 16 位的数据，也需要进行类型转换 (uint32_t*)adc_dma_buffer 来匹配函数形参。
4，数据如何存储？ 当 DMA 以 Word 宽度传输时，它会将 ADC 的 32 位数据寄存器内容完整地搬运到 adc_dma_buffer 数组的每个 uint16_t 元素所占的内存空间。由于我们定义的是 uint16_t 数组，实际上 DMA 每次写入会覆盖两个相邻的 uint16_t 元素（因为一个 32 位 Word 包含两个 16 位 Half-Word）。但是，因为 ADC 的有效数据通常在低 16 位，所以我们访问 adc_dma_buffer[i] 时，通常能正确获取到需要的转换结果（存储在内存的低 16 位部分）。
更推荐的做法： 为了避免潜在的混乱和未定义行为（特别是在不同架构或编译器优化下），更清晰和安全的方法是将 DMA 缓冲区也定义为 uint32_t 类型：

uint32_t adc_dma_buffer[ADC_DMA_BUFFER_SIZE];
// ...
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, adc_dma_buffer, ADC_DMA_BUFFER_SIZE);
// ...
// 处理时，仍然只关心低16位
adc_sum += (uint16_t)adc_dma_buffer[i];

或者，在 CubeMX 中将 DMA 的内存数据宽度 (Memory Data Width) 配置为 Half Word (16位)，与外设宽度（如果也配置为 Half Word）或实际数据大小匹配。这样，DMA 每次只传输 16 位，可以与 uint16_t 缓冲区完美对应，也无需类型转换（但需确认 HAL 函数是否仍需 uint32_t* 并相应调整）。不过，将外设和内存宽度都设为 Word 是更常见且通常推荐的配置。

结论： 将 DMA 配置为 Word 传输并使用 (uint32_t*) 转换是为了匹配硬件寄存器宽度、提高效率和满足 HAL 函数签名。虽然直接使用 uint16_t 缓冲区在很多情况下能工作，但定义为 uint32_t 缓冲区或精确配置 DMA 宽度为 Half Word 是更严谨的做法。

HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_dma_buffer, ADC_DMA_BUFFER_SIZE);的实参ADC_DMA_BUFFER_SIZE是否可以换成sizeof(adc_dma_buffer))