[應用] 以 STM32 晶片的 ADC 為基礎, 設計一個簡易示波器
目的
以 ADC 模組為基礎，設計一個簡易示波器觀察訊號變化，同時能記錄每筆資料以便數值分析。
設計
使用 STM32 系列晶片內的 ADC 模組，將類比訊號轉換成數位資料，然後將整筆數據從網路傳送到 PC 端，再由 PC 程式接收後繪製成曲線圖。開發過程，利用前面一文「以 STM32 晶片的 DAC 為架構設計一個訊號產生器」所產生的方波當做待測訊號源，此訊號源輸入到 ADC 接腳，如下圖一所示。
 |
| 圖一：設計完整示波器的方塊圖 STM32F207 |
下圖是程式碼設定 ADC 的參數，第一個要先設定 ADC 取樣率的刻度，再來設定取樣率，如下面紅線標示。取樣率跟晶片的 operating clock 有關，從系統的高速時脈降頻到 ADC 的取樣率。第二個是選定 ADC 轉換資料的精密度，精密度越高，資料量則越大。最後，設定 ADC 轉換完畢後產生中斷通知 CPU，每次 ADC 轉換資料後，中斷的 IRQ 便會把數值從暫存器搬到記憶體裡。在設計裡，我們宣告兩塊 buffer 存放數值。
 |
| 圖二：ADC 參數設定 |
下圖是在 PC 端寫一個網路接收資料的程式，並把資料繪製成曲線圖。當 ADC 取樣率為 15.2KHz時，從PC端看到的圖形比較像弦波，當我把 ADC 取樣率提高為 48KHz 時，PC端看到的圖形就像一個方波了。不過，取樣率高低對設計來說是一項架構問題，取樣率越高，代表資料量越高，傳輸速率越大，所需要的網路頻寬要夠，還要晶片的CPU有足夠的效能才行。
 |
| 圖三-1：ADC 取樣率 15.2K 所顯示的方波 |
 |
| 圖三-2：ADC 取樣率為 48K 所顯示的方波 |
問題
DMA資料搬運過程不穩定，當取樣率越高的時候，DMA搬運出現資料錯亂的情況。將這個問題放到 StackOverflow 網站尋求解答，連結如下「ADC 與 DMA 資料搬運的問題」。所以，在上面的測試過程，我們都採用 ADC 中斷的方式搬運資料到記憶體，而不是 DMA。
留言