基于STM32F103ZET6芯片的采样+滤波程序源码

forcaowu · 发表于 2020-3-2 00:37:50

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例程介绍

这个例子演示如何使用ADC以及如何对ADC采样值进行滤波处理。

Systick中断服务程序每个1ms启动并采集一次ADC值(PC4口线，可调电阻)，并且对最近的20个样本进行求平均值。

平均值保存在全局变量g_usAdcValue中。主程序定时读取这个变量，并将值打印到串口1。

实际测试数据：

（1）程序在CPU内部Flash或者内部RAM执行时，样本个数取20个，则采样值非常稳定(1个字跳动)

（2）程序在外部SRAM运行时，由于3.3V电源波动，因此采样值跳动较大。

请用串口线将开发板的COM1口连接到PC机的串口（或者USB串口），然后打开超级终端软件（XP自带的或者SecureCRT

软件），可以在PC软件界面看到例程的运行信息。

程序具有如下功能：

- 复位后打印例程基本信息

- 主程序定时将ADC值打印到串口1

- 调节开发板上的可调电阻，超级终端界面上会显示一个不断旋转的字符 + 实时的ADC平均值

程序执行结果如下：

*************************************************************

* 例程名称 : ADC采样和滤波例程

* 例程版本 : 2.0

* 发布日期 : 2011-10-16

* 固件库版本 : 3.5.0

*************************************************************

请调节开发板上的精密可调电阻，观察ADC采样值的变化

/ PC4口线ADC采样值 = 2149 , 电压 = 1731mV

对于Keil MDK，为了避免中文字符串告警，需要在C/C++编译选项中增加 --diag_suppress=870 参数。

单片机源程序如下:

/*
*********************************************************************************************************
*
* 模块名称 : 主程序模块。
* 文件名称 : main.c
* 版本 : V2.0
* 说明 : ADC采样和滤波例程。
* 修改记录 :
* 版本号日期作者说明
* v1.0 2011-08-27 armfly ST固件库V3.5.0版本。
* v2.0 2011-10-16 armfly 优化工程结构。
*
*********************************************************************************************************
*/
#include "stm32f10x.h" /* 如果要用ST的固件库，必须包含这个文件 */
#include <stdio.h> /* 因为用到了printf函数，所以必须包含这个文件 */
#include "bsp_usart.h" /* printf函数定向输出到串口，所以必须包含这个文件 */
#include "bsp_led.h" /* LED指示灯驱动模块 */
#include "bsp_button.h" /* 按键驱动模块 */
#include "bsp_timer.h" /* systick定时器模块 */
/* 定义例程名和例程发布日期 */
#define EXAMPLE_NAME "ADC采样和滤波例程"
#define EXAMPLE_DATE "2011-10-16"
#define DEMO_VER "2.0"
#define SAMP_COUNT 20 /* 样本个数，表示200ms内的采样数据求平均值 */
/*
实际测试数据：
（1）程序在CPU内部Flash或者内部RAM执行时，样本个数取20个，则采样值非常稳定
（2）程序在外部SRAM运行时，由于3.3V电源波动，因此采样值跳动较大。
*/
/* 仅允许本文件内调用的函数声明 */
static void InitBoard(void);
static void PrintfLogo(void);
static uint16_t GetADC(void);
static void ADC_Configuration(void);
uint16_t g_usAdcValue; /* ADC 采样值的平均值 */
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: main
* 功能说明: c程序入口
* 形参：无
* 返回值: 错误代码(无需处理)
*********************************************************************************************************
*/
int main(void)
{
uint16_t usValue;
/*
由于ST固件库的启动文件已经执行了CPU系统时钟的初始化，所以不必再次重复配置系统时钟。
启动文件配置了CPU主时钟频率、内部Flash访问速度和可选的外部SRAM FSMC初始化。
系统时钟缺省配置为72MHz，如果需要更改，可以修改：
\Libraries\CMSIS\CM3\DeviceSupport\ST\STM32F10x\system_stm32f10x.c
中配置系统时钟的宏。
*/
InitBoard(); /* 为了是main函数看起来更简洁些，我们将硬件初始化的代码封装到这个函数 */
PrintfLogo(); /* 打印例程Logo到串口1 */
printf("请调节开发板上的精密可调电阻，观察ADC采样值的变化\r\n");
ADC_Configuration(); /* 配置PC4 为ADC1_IN14 */
bsp_StartTimer(1, 300); /* 定时器0周期 200毫秒 */
/* 进入主程序循环体 */
while (1)
{
CPU_IDLE(); /* 这个宏在bsp_timer.h 中定义，目前定义为空。用户可以修改这个宏实现CPU休眠和喂狗 */
if (bsp_CheckTimer(1)) /* 定时到 */
{
bsp_StartTimer(1, 300); /* 启动下个定时周期 */
usValue = GetADC();
/* 注意：末尾只有 \r回车, 没有\n换行，可以使PC超级终端界面稳定在1行显示 */
{
/* 超级终端界面上会显示一个不断旋转的字符
增加这个功能，是为了避免程序死机的假象，因为ADC采样值很稳定
*/
static uint8_t pos = 0;
if (pos == 0)
printf("|");
else if (pos == 1)
printf("/");
else if (pos == 2)
printf("-");
else if (pos == 3)
printf("\\"); /* 注意：这个特殊字符需要转义 */
if (++pos >= 4)
{
pos = 0;
}
printf(" PC4口线ADC采样值 = %5d , 电压 = %4dmV\r",
usValue, ((uint32_t)usValue * 3300) / 4095);
}
}
/* 这个地方可以插入 GetKey(), 扩充对按键的响应代码 */
}
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: ADC_Configuration
* 功能说明: 配置ADC, PC4模式
* 形参：无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void ADC_Configuration(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
__IO uint16_t ADCConvertedValue;
/* 使能 ADC1 and GPIOC clock */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
/* 配置PC4为模拟输入(ADC Channel14) */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
/* 配置ADC1, 不用DMA, 用软件触发 */
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;
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);
/* 配置ADC1 规则通道14 channel14 configuration */
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_14, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
/* 使能ADC1 DMA功能 */
ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
/* 使能 ADC1 */
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
/* 使能ADC1 复位校准寄存器 */
ADC_ResetCalibration(ADC1);
/* 检查ADC1的复位寄存器 */
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
/* 启动ADC1校准 */
ADC_StartCalibration(ADC1);
/* 检查校准是否结束 */
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
/* 软件启动ADC转换 */
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: AdcPro
* 功能说明: ADC采样处理，插入1ms systick中断进行调用
* 形参：无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void AdcPro(void)
{
static uint16_t buf[SAMP_COUNT];
static uint8_t write;
uint32_t sum;
uint8_t i;
buf[write] = ADC_GetConversionValue(ADC1);
if (++write >= SAMP_COUNT)
{
write = 0;
}
/* 下面这段代码采用求平均值的方法进行滤波
也可以改善下，选择去掉最大和最下2个值，使数据更加精确
*/
sum = 0;
for (i = 0; i < SAMP_COUNT; i++)
{
sum += buf[i];
}
g_usAdcValue = sum / SAMP_COUNT; /* ADC采样值由若干次采样值平均 */
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); /* 软件启动下次ADC转换 */
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: GetADC
* 功能说明: 读取ADC采样的平均值
* 形参：无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static uint16_t GetADC(void)
{
uint16_t ret;
/* 因为 g_AdcValue 变量在systick中断中改写，为了避免主程序读变量时被中断程序打乱导致数据错误，因此需要
关闭中断进行保护 */
/* 进行临界区保护，关闭中断 */
__set_PRIMASK(1); /* 关中断 */
ret = g_usAdcValue;
__set_PRIMASK(0); /* 开中断 */
return ret;
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: InitBoard
* 功能说明: 初始化硬件设备
* 形参：无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void InitBoard(void)
{
/* 配置串口，用于printf输出 */
bsp_InitUart();
/* 配置LED指示灯GPIO */
bsp_InitLed();
/* 配置按键GPIO, 必须在bsp_InitTimer之前调用 */
bsp_InitButton();
/* 初始化systick定时器，并启动定时中断 */
bsp_InitTimer();
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函数名: PrintfLogo
* 功能说明: 打印例程名称和例程发布日期, 接上串口线后，打开PC机的超级终端软件可以观察结果
* 形参：无
* 返回值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void PrintfLogo(void)
{
printf("*************************************************************\n\r");
printf("* 例程名称 : %s\r\n", EXAMPLE_NAME); /* 打印例程名称 */
printf("* 例程版本 : %s\r\n", DEMO_VER); /* 打印例程版本 */
printf("* 发布日期 : %s\r\n", EXAMPLE_DATE); /* 打印例程日期 */
/* 打印ST固件库版本，这3个定义宏在stm32f10x.h文件中 */
printf("* 固件库版本 : %d.%d.%d\r\n", __STM32F10X_STDPERIPH_VERSION_MAIN,
__STM32F10X_STDPERIPH_VERSION_SUB1,__STM32F10X_STDPERIPH_VERSION_SUB2);
printf("* \n\r"); /* 打印一行空格 */
printf("* QQ : 1295744630 \r\n");
printf("* Email : armfly@qq.com \r\n");
printf("* Copyright www.armfly.com 安富莱电子\r\n");
printf("*************************************************************\n\r");
}