ADC/DMA多通道采集例程 - 基于STM32F411

1. 为什么要用 ADC + DMA？

核心原理：解放 CPU！
正常情况下，CPU 需要死等 ADC 转换完成，再把数据读出到内存。如果 ADC 通道多、采样频率高，CPU 就会被耗死在“等待-读取”的枯燥操作中。
引入 DMA（直接内存访问，硬件搬运工） 后，ADC 每转换完一个通道的数据，会直接触发 DMA 硬件，由 DMA 自动将外设数据搬运到我们指定的内存数组里，整个过程 CPU 完全不需要插手。

2. STM32CubeMX 配置指南 (基于 F411)

假设我们需要连续采集两个模拟传感器的数据（例如接入 PA0 和 PA1）。

第一步：配置 ADC 引脚

1. 侧边栏打开 Analog -> ADC1
2. 勾选 IN0 和 IN1，对应的 PA0 和 PA1 引脚会自动配置为模拟模式。

第二步：配置 ADC 参数

打开 Parameter Settings 面板：

• Scan Conversion Mode (扫描模式)：Enable（多通道采集必须开启）。
• Continuous Conversion Mode (连续转换)：Enable（开启后 ADC 会自动一直采，不需要 CPU 每次去触发）。
• Number of Conversion (转换数量)：改为 2（因为我们用了两个输入通道）。
• 在下方的 Rank 中，将 Rank 1 和 Rank 2 分别绑定为 Channel 0 和 Channel 1（这决定了数据存进数组的先后顺序）。

第三步：配置 DMA

打开 DMA Settings 面板，点击 Add 添加 ADC1 的 DMA 请求：

• Mode (模式)：改为 Circular (循环模式，搬运满一轮后自动回到数组开头继续搬，实现自动刷新)。
• Data Width (数据宽度)：
  • Peripheral (外设) 选择 Half Word (16位，因为 STM32F411 的 ADC 结果是12位)。
  • Memory (内存) 也选择 Half Word。
• Increment Address (地址自增)：
  • Peripheral 保留不勾选 (ADC永远只有那一个数据寄存器，地址固定)。
  • Memory 必须 勾选 (每次搬运自动放到数组的下一个位置，否则后采的数据会覆盖前面)。

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3. 代码实战 (HAL 库)

CubeMX 配置并生成代码后，我们只需要手动添加不超过 10 行代码就能让它跑起来。

1. 定义存储数组

在 main.c 的全局变量定义区域（/* USER CODE BEGIN PV */），预留出接收数据的数组：

/* USER CODE BEGIN PV */
uint16_t adc_values[2]; // 存放两个通道的 ADC 结果，类型必须与 DMA 配的 Half Word 一致
/* USER CODE END PV */

2. 启动 ADC 与 DMA

在 main() 函数中，各种外设初始化完成后（/* USER CODE BEGIN 2 */），开启自动采集：

/* USER CODE BEGIN 2 */
// 一条语句：同时启动外设ADC并开启DMA搬运
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)adc_values, 2);
/* USER CODE END 2 */

注：代码执行到此处后，adc_values[0] 和 adc_values[1] 里的值就会被硬件在后台悄悄且源源不断地更新，主循环里的代码直接当成普通变量读取即可，再也不需要去管底层的调用。

3. (进阶) 处理转换回调

如果想在 DMA 每完整搬运完一轮（集齐2个数据）时立即做点什么运算，可以在 main.c 的最底下写回调函数：

/* USER CODE BEGIN 4 */
// DMA 中断回调：搬运完成指定数量的数据后自动触发
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
    if(hadc->Instance == ADC1)
    {
        // 此时一轮数据采集已经完成
        // 你可以通过标志位通知主函数去处理 adc_values 里的最新数据
    }
}
/* USER CODE END 4 */

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4. 核心函数剖析

HAL_ADC_Start_DMA(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t* pData, uint32_t Length)

1. hadc：ADC 句柄指针，传入 &hadc1 即可。
2. pData：目标内存的首地址。底层参数类型设定的是32位指针，为了不报警告，用 (uint32_t *)adc_values 强转一下。
3. Length：传输的数据长度。DMA 搬运多少次判定为“完成一整轮任务”。我们有 2 个通道，所以填 2。此数值通常等同于你的数组大小和开启的通道数。

避坑指南
在多通道 ADC 配合 DMA 时，初学者最容易遇到的情况是读取的数据错位（通道乱套）。如果你发现 adc_values[0] 里的数值似乎是 PA1 的，那一定是因为在 CubeMX 排列 Rank 顺序时排反了，记住：数组索引永远严格对应 Rank 序列配置的先后顺序。

/* USER CODE BEGIN PV */
uint16_t adc_values[2]; // 存放两个通道的 ADC 结果
/* USER CODE END PV */

int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* Enable the CPU Cache */

  /* Enable I-Cache---------------------------------------------------------*/
  SCB_EnableICache();

  /* Enable D-Cache---------------------------------------------------------*/
  SCB_EnableDCache();

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Update SystemCoreClock variable according to RCC registers values. */
  SystemCoreClockUpdate();
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Update SystemCoreClock variable */
  SystemCoreClockUpdate();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  SystemIsolation_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();   // 必须先初始化 DMA
  MX_ADC1_Init();  // 再初始化 ADC1

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  // 启动 ADC 和 DMA，指定目标缓冲区地址和长度
  HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)adc_values, 2);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    // 在这里可以直接读取 adc_values[0] 和 adc_values[1] 的最新值
    // 硬件会自动在后台刷新这些值，CPU 零负载
    
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}