7 ADDA模块

M1sty · 2026 年5 月 13 日 15:31

ADDA 模块

定位问题：ADC 和 DAC 分别解决什么问题？三种 ADC 采集方式的 CPU 占用为什么不同？正弦波为什么用查表而不是实时算？

走进 AD/DA 的奇妙世界

很多东西都可以通过电压反映——温度、光照、声音、压力，传感器把物理量变成电压，单片机要读懂这个电压，就需要 ADC。反过来，单片机要控制模拟器件，就需要 DAC 把数字值变回电压。

ADC（模数转换）：把连续变化的模拟电压 → 离散的数字值，让单片机能处理
DAC（数模转换）：把数字值 → 模拟电压，让单片机能驱动模拟器件

ADC 基础概念

模拟 vs. 数字

模拟：像音量旋钮，可以连续变化，有无限多个可能的值
数字：像计算器按键，只有有限的离散状态（0, 1, 2…）

ADC 的任务就是把模拟信号"采样"并"量化"成数字值。

分辨率

分辨率决定 ADC 能把模拟电压"切"成多少份，用"位"表示。

分辨率越高，测量越精确，但转换速度可能越慢，成本也越高。

GD32 ADC 支持 12 位 → 2¹² = 4096 个级别 → 最小分辨电压 = 3.3V / 4096 ≈ 0.8mV

参考电压 Vref

ADC 的"标尺"，定义了能测的最大电压。输入电压不能超过 Vref。

 数字值 = 输入电压 / Vref × (2^分辨率 - 1)

GD32 通常 Vref = 3.3V（连接到 Vdda）。

采样率

ADC 每秒进行多少次转换，单位 SPS（Samples Per Second）。

做信号测量需要考虑——奈奎斯特采样定理：采样率必须至少是被测信号最高频率的 2 倍，否则信号失真（混叠）。

硬件连接：捕捉模拟信号

ADC引脚连接示意图

上图：ADC 引脚在开发板上的位置。

ADC引脚标注

上图：引脚编号与 ADC 通道对应关系（如 PA0 → ADC1_IN0）。

找到 ADC 输入引脚：查阅开发板原理图或引脚定义，在 CubeMX 中可配置为 ADC 输入通道。

ADC连接方式示意

上图：电位器分压接法，模拟信号源连接到 ADC 引脚的典型方式。

GND共地连接示意

上图：GND 共地连接，模拟信号源的地线必须和单片机地线接在一起。

连接模拟信号源：将信号源（电位器、传感器分压电路等）连接到选定的 ADC 引脚。

连接地线（GND）：模拟信号源的地线必须与 GD32 共地，这是保证测量准确的基础。

（可选）连接 Vref：通常直接用板子的 3.3V 供电即可。

注意：输入电压绝对不能超过 0V ~ Vref（3.3V）范围。GND 必须接！

ADC 轮询法：最直接的读取方式

蓝桥杯单片机就是轮询读取，是最简单的方案。

想象去楼下信箱取信：

你走到信箱旁 → HAL_ADC_Start(&hadc1) 启动一次转换
你站那一直等，直到邮递员把信投进去 → HAL_ADC_PollForConversion 循环检查完成标志，直到超时
投完后你打开信箱取出信件 → adc_val = HAL_ADC_GetValue(&hadc1) 读取结果

等待期间 CPU 基本被"卡住"了，不能干别的事。简单但效率低，只适合简单验证场景。

代码实现

先说代码再说配置：

 void adc_read_by_polling(void)
 {
     // 1. 启动 ADC 转换
     HAL_ADC_Start(&hadc1);
 
     // 2. 等待转换完成（阻塞式，最多等 1000ms）
     if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 1000) == HAL_OK)
     {
         // 3. 读取数字结果（12位：0-4095）
         adc_val = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
 
         // 4. 换算电压（可选）
         voltage = (float)adc_val * 3.3f / 4096.0f;
 
         my_printf(&huart1, "ADC Value: %lu, Voltage: %.2fV\n", adc_val, voltage);
     }
     else
     {
         // 转换超时处理
     }
 
     // 5. 若 CubeMX 配置为连续转换模式，读完需要手动停止
     // HAL_ADC_Stop(&hadc1);
 }

逻辑分解：

HAL_ADC_Start：通知 ADC 硬件启动一次转换
HAL_ADC_PollForConversion：不断检查 EOC（End of Conversion）标志位，阻塞函数，等待期间 CPU 卡在这里
HAL_ADC_GetValue：转换完成后从数据寄存器读结果（0~4095）
电压换算：adc_val / 4096.0 × 3.3V
单次转换模式 ADC 完成后自动停止，连续模式需手动调 HAL_ADC_Stop

关键变量：

__IO uint32_t adc_val：__IO 即 volatile，提示编译器不要优化这个变量（中断/DMA 模式下很重要）
__IO float voltage：浮点电压值
extern ADC_HandleTypeDef hadc1：所有 ADC 操作通过这个句柄进行

轮询法的局限性：等待期间反复检查状态，无法执行其他任务。只适用于实时性要求不高的简单场景。

CubeMX 配置

CubeMX ADC基础配置界面

上图：ADC 基础参数配置界面，分辨率选 12 bits，数据对齐选 Right alignment，转换模式选 Single。

配置要点（课件补充）：

ADC 模式与分辨率：

分辨率选 12 bits（最精确）
数据对齐选 Right alignment（右对齐，读出值即为 0~4095）
- Left alignment：数据存在高位，读出后需右移 4 位
转换模式：Single（单次）适合轮询；Continuous（连续）适合 DMA

ADC 时钟配置：

ADCCLK = ADC 时钟源 / 预分频值
频率越高转换越快，但不能超过芯片手册规定的最大值
- F1 系列最大 14MHz，F4 系列可达 36MHz
- GD32F470 查手册确认，参数不能照抄
总转换时间 = 采样时间 + N × (1/ADCCLK)，N 为分辨率位数

ADC 采样时间：

信号源阻抗越高，需要越长的采样时间让内部电容充电
- 低阻抗（运放输出 <1kΩ）：1.5 或 7.5 cycles
- 中阻抗（电位器 1k~50kΩ）：28.5 或 55.5 cycles
- 高阻抗（>50kΩ）：71.5 或 239.5 cycles，或加前置运放跟随器
采样时间过短 → 结果偏低；过长 → 降低最大采样率

然后 Generate Code：

CubeMX生成代码

上图：点击 Generate Code 后 CubeMX 生成工程代码。

运行结果

轮询法串口输出结果

上图：串口助手显示 ADC 数值和对应电压，轮询法运行结果。

ADC DMA + 定时处理：解放 CPU 的初步尝试

无脑的转化，无脑的搬运。这是适合打控制的方案（电赛测控类场景很常用）。

请出强大帮手 DMA（Direct Memory Access）。思路是：

配置 ADC 工作在连续转换模式
配置 DMA 通道，ADC 每完成一次转换后自动将结果搬运到内存缓冲区
DMA 配置为循环模式（Circular Mode），缓冲区写满后自动从头覆盖
不启用中断，CPU 在自己的定时任务中定期读取缓冲区
对缓冲区中的多个采样值求平均得到更稳定的读数

代码实现（单通道）

 #define ADC_DMA_BUFFER_SIZE 32
 uint32_t adc_dma_buffer[ADC_DMA_BUFFER_SIZE]; // 推荐 uint32_t 而非 uint16_t
 __IO uint32_t adc_val;
 __IO float    voltage;
 
 // 初始化（调用一次，DMA 后台持续运行）
 void adc_dma_init(void)
 {
     HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_dma_buffer, ADC_DMA_BUFFER_SIZE);
 }
 
 // 任务中定期调用
 void adc_task(void)
 {
     uint32_t adc_sum = 0;
     for(uint16_t i = 0; i < ADC_DMA_BUFFER_SIZE; i++)
         adc_sum += adc_dma_buffer[i];
 
     adc_val = adc_sum / ADC_DMA_BUFFER_SIZE;
     voltage  = ((float)adc_val * 3.3f) / 4096.0f;
     my_printf(&huart1, "Average ADC: %lu, Voltage: %.2fV\n", adc_val, voltage);
 }

问：能写成 sizeof(adc_dma_buffer) 吗？

 HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_dma_buffer, sizeof(adc_dma_buffer)); // ❌

不行。HAL_ADC_Start_DMA 第三个参数是元素个数，不是字节数。sizeof(adc_dma_buffer) 返回字节数（uint32_t[32] = 128 字节），而不是 32 个元素。应该用 ADC_DMA_BUFFER_SIZE。

为什么缓冲区用 uint32_t 而不是 uint16_t：

STM32/GD32 的 ADC 数据寄存器（DR）是 32 位的，即使有效数据只有 12 位。DMA 以 Word（32位）传输可以最高效地匹配硬件，保证内存对齐。如果用 uint16_t 缓冲区：DMA 每次写 32 位会覆盖相邻两个 uint16_t 元素，通常能工作但严格来说是未定义行为。推荐定义为 uint32_t，处理时取低16位：

 uint32_t adc_dma_buffer[ADC_DMA_BUFFER_SIZE];
 // 处理时只用低16位
 adc_sum += (uint16_t)adc_dma_buffer[i];

如果坚持用 uint16_t 缓冲区，则需在 CubeMX 中将 DMA 内存宽度改为 Half Word（16位）。

CubeMX 配置

CubeMX DMA模式ADC配置

上图：ADC DMA Settings 配置界面，添加 DMA 请求并设置参数。

ADC DMA 配置要点（课件补充）：

在 ADC 的 DMA Settings 标签页点 Add 添加 DMA 请求
Mode：Circular（连续采样核心配置，自动循环）
Increment Address：Memory 勾选，Peripheral 不勾选
Data Width：Peripheral: Word，Memory: Word（推荐）
DMA 配置与触发方式、连续转换模式、NVIC 设置紧密关联，需协同配置

记得回到之前配置图片所示（DMA 模式和轮询法的 CubeMX 配置有区别）：

DMA模式与轮询法配置区别

上图：与轮询法配置对比，DMA 模式需要额外启用 DMA 通道。

关键变量说明：

adc_dma_buffer：DMA 持续写入 ADC 结果的内存区域，CPU 定期读这里
adc_val：对缓冲区求平均后的值
voltage：换算后的电压

优缺点：相比轮询极大降低 CPU 占用，无需处理中断，实现简单。但数据处理不是实时的，读取时缓冲区中混合了不同时刻的采样值——拿来求均值没问题，但不知道这批数据对应哪个时间窗口，不能做频率分析。

运行结果

DMA轮询法运行结果

上图：Mode 2 串口输出平均 ADC 值和电压，数据相对稳定。

ADC 精准采样：定时器触发 + DMA + 块处理

信号和电源题就用这种方案。

轮询法效率低，DMA+定时处理法数据处理不够实时。当需要以固定频率采样并对一批数据块集中处理时，结合定时器、DMA 和中断。

32 里的定时器不单单做定时器使用，它还可以作为 ADC/DAC 的触发源（TRGO 信号）。

思路：

定时器以固定频率产生触发信号（TRGO），启动 ADC 转换序列
DMA在每次 ADC 转换完成后，将结果从 ADC 数据寄存器搬到内存缓冲区，设置为 Normal 模式（采满 BUFFER_SIZE 个点后停止）
DMA 采满后触发 TC 中断（Transfer Complete）
中断回调里：停止 DMA，设置标志位 AdcConvEnd = 1
后台任务检测到标志位后：处理数据 → 清除标志 → 重启 DMA

类比：你命令机器人（DMA+ADC）去收集 1000 个样本。收集完毕后机器人举起牌子（设置 Flag）并停下来。你（CPU）看到牌子后走过去取走所有样本进行处理，处理完再命令机器人开始新一轮。

这种方式允许在采集间隙处理数据，但处理和重启 DMA 期间可能丢失连续信号，适合对数据块进行分析处理而非严格连续实时场景。

定时器基础与配置

定时器时钟源

通常选内部时钟（Internal Clock），频率与 APB 总线时钟有关（如 APB1 是 72MHz，TIM3 时钟基频通常也是 72MHz）。

预分频器（PSC）

 Counter Clock = Timer Clock / (PSC + 1)

为什么是 PSC+1：计数器从 0 数到 PSC，共数了 PSC+1 次才产生一个计数周期，所以实际分频比是 PSC+1。

例：Timer Clock = 72MHz，PSC = 71 → Counter Clock = 72MHz / 72 = 1MHz（每 1µs 计一次数）

自动重装载寄存器（ARR）

 触发频率 = Counter Clock / (ARR + 1)

为什么是 ARR+1：计数器从 0 数到 ARR，到达 ARR 时产生更新事件（UEV），随即重新从 0 开始，共数了 ARR+1 次。

例：Counter Clock = 1MHz，想每 10ms 触发一次（100Hz）：

 100 = 1,000,000 / (ARR + 1)  →  ARR = 9999

通过组合 PSC 和 ARR 可以精确配置出所需触发频率。课件里有对应的计算器工具。

触发输出（TRGO）

将定时器的更新事件（UEV）输出为 TRGO 信号，触发 ADC 或 DAC 外设转换。CubeMX 中设置 Trigger Output 为 “Update Event”。

ADC 时钟配置补充（课件扩充内容）：

ADC 有独立的时钟配置：

 ADCCLK = ADC 时钟源 / 预分频值
 转换时间 = 采样时间 + N × (1/ADCCLK)

ADCCLK 越高转换越快，但不能超过芯片手册的 fADC_max。GD32F470 参数查手册，不能直接用 STM32 F4 系列参数。

ADC 外部触发配置（课件补充）：

Software Trigger：软件调用 HAL_ADC_Start() 手动触发（轮询/简单中断用）
Timer x Trigger Out event：定时器 TRGO 触发（精确固定频率采样用）
使用定时器触发时：Continuous Conversion Mode 必须设为 Disabled，否则外部触发只在第一次生效
触发边沿：定时器触发通常选 Rising edge

ADC 与 DMA 配置

CubeMX 配置步骤：

CubeMX Mode3 ADC外部触发配置

上图：ADC 外部触发配置，选择定时器 TRGO 作为触发源，边沿选上升沿。

CubeMX Mode3 DMA Normal模式配置

上图：DMA 配置为 Normal 模式（非 Circular），采满后停止触发 TC 中断。

CubeMX Mode3 NVIC中断配置

上图：NVIC 配置，启用 ADC 全局中断和 DMA 通道中断。

CubeMX Mode3 ADC通道配置

上图：ADC 配置为多通道扫描，Rank1 和 Rank2 分别对应两个采集通道。

CubeMX Mode3 完整配置截图

上图：Mode 3 完整 CubeMX 配置概览。

ADC 扫描模式设置（课件补充）：

Scan Conversion Mode：多通道扫描时设为 Enabled，单通道设为 Disabled
Number Of Conversion：扫描通道数（本工程配了 2 个通道）
EOC Selection：配合 DMA 读整个序列时选 End of sequence conversion
多通道配置后，DMA 缓冲区中数据交错存储：[ch1, ch2, ch1, ch2, ...]

ADC 中断配置（课件补充）：

轮询法：无需启用中断
DMA + 定时处理（Mode 2）：通常无需启用中断
TIM + DMA + 中断（Mode 3）：需启用 ADC 全局中断 + DMA 通道中断
- HAL_ADC_ConvCpltCallback：由 DMA TC（全传输完成）中断触发，在此处设标志位
- 回调内只做快速操作，耗时处理放主循环

代码实现

参考工程代码（ADC_MODE == 3）：

 #define BUFFER_SIZE 1000
 
 extern DMA_HandleTypeDef hdma_adc1;
 
 uint32_t      dac_val_buffer[BUFFER_SIZE / 2];
 __IO uint32_t adc_val_buffer[BUFFER_SIZE];
 __IO uint8_t  AdcConvEnd = 0;
 
 void adc_tim_dma_init(void)
 {
     HAL_TIM_Base_Start(&htim3);                                         // 启动触发定时器
     HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_val_buffer, BUFFER_SIZE); // 启动 DMA 采集
     __HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_adc1, DMA_IT_HT);                       // 禁用半传输中断
 }
 
 // DMA 全传输完成回调（中断里自动触发）
 void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
 {
     UNUSED(hadc);
     if(hadc == &hadc1)
     {
         HAL_ADC_Stop_DMA(hadc);  // 停止采集（Normal 模式也会自动停，这里显式停）
         AdcConvEnd = 1;          // 通知后台任务
     }
 }
 
 void adc_task(void)
 {
     // 一次转换 3 + 12.5 = 15.5 个 ADC 时钟周期
     // 一次转换 15.5 / 22.5 ≈ 0.68µs
     // 1000 个点 ≈ 0.68ms，但定时器触发间隔更长，实际约 10ms
     if(AdcConvEnd)
     {
         // 多通道交错数据，取通道2（奇数索引）
         for(uint16_t i = 0; i < BUFFER_SIZE / 2; i++)
             dac_val_buffer[i] = adc_val_buffer[i * 2 + 1];
 
         for(uint16_t i = 0; i < BUFFER_SIZE / 2; i++)
             my_printf(&huart1, "{dac}%d\r\n", (int)dac_val_buffer[i]);
 
         memset(dac_val_buffer, 0, sizeof(uint32_t) * (BUFFER_SIZE / 2));
 
         // 重启下一批采集
         HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_val_buffer, BUFFER_SIZE);
         __HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_adc1, DMA_IT_HT);
         AdcConvEnd = 0;
     }
 }

i*2+1 的原因：ADC 配了 2 个通道扫描，DMA 数据交错存储：

 adc_val_buffer[0] → 通道1（如外部输入）
 adc_val_buffer[1] → 通道2（如 DA 回采）← i*2+1 取的是这个
 adc_val_buffer[2] → 通道1
 adc_val_buffer[3] → 通道2
 ...

调度器可以改成 10 了，之前 100 是因为什么？

之前做 UART、GPIO 等任务时，没有 ADC 采集需求，100ms 任务周期足够。现在 1000 个点每次约 0.68ms 采完，需要更快处理频率，改成 10ms 更合适。

注意事项：

DMA 必须设 Normal 模式，采满停止才能触发 TC 中断
adc_task 处理时间必须小于数据块采集间隔，否则会延迟下一次采集
处理和重启 DMA 期间 ADC 不在采集，数据会不连续——不适合需要无缝数据流的场景

DAC 基础概念

DAC 把单片机的数字值转换为模拟电压，就像"乐谱演奏家"，把数字乐谱变成实际声波。

分辨率

12 位 DAC 将数字值（0~4095）映射到输出电压的 4096 个等级，点数越多输出越平滑。

参考电压 Vref

 输出电压 = Vref × 数字值 / 2^分辨率

对于 12 位 DAC，Vref = 3.3V：

数字值 0 → 输出 ≈ 0V
数字值 4095 → 输出 ≈ 3.3V
数字值 2048 → 输出 ≈ 3.3 × 2048/4096 = 1.65V

建立时间

DAC 将数字值变成电压需要一定时间稳定，这限制了最高输出频率。

输出缓冲

DAC 内置运放缓冲器，开启后：

提高驱动能力：可直接驱动小阻抗负载而电压不跌落
降低输出阻抗：输出更稳定

CubeMX 中通常选 Enable。

DAC + DMA 输出正弦波

作业内容包含这一部分。

思路（查表法）

实时调 sinf() 是浮点运算，CPU 越忙频率越难保证，时序抖动大。查表法：

提前算好一个周期 100 个点的正弦值存进数组（查找表 LUT）
定时器以固定频率产生 TRGO 信号（“节拍器”）
DAC 每次接收到触发就从查找表取下一个点输出
DMA 配置为 Circular 模式，自动循环喂数据
一旦启动，CPU 完全不需要干预，硬件自动循环输出

类比：你把一首歌的乐谱（查找表）交给自动翻页机（DMA），设置一个节拍器（Timer）控制演奏机器人（DAC）。节拍器每响一次，翻页机就把下一个音符喂给机器人，机器人立刻演奏。整个过程自动化，你只需启动它们。

频率控制

 正弦波频率 = 定时器触发频率 / 每周期采样点数

想输出 1kHz，查找表 100 个点：

 定时器触发频率 = 1kHz × 100 = 100kHz（每 10µs 触发一次）

改频率的两种方法：改定时器频率，或改查找表点数。

代码实现

 #define SINE_SAMPLES  100
 #define DAC_MAX_VALUE 4095
 
 uint16_t SineWave[SINE_SAMPLES];
 
 // 生成查找表
 void Generate_Sine_Wave(uint16_t* buffer, uint32_t samples,
                         uint16_t amplitude, float phase_shift)
 {
     float step = 2.0f * 3.14159f / samples;
 
     for(uint32_t i = 0; i < samples; i++)
     {
         float sine_value = sinf(i * step + phase_shift); // sinf 比 sin 更快（单精度）
 
         // 映射到 DAC 范围（0~4095）：
         // 1. sine_value(-1~1) × amplitude → (-amp ~ +amp)
         // 2. 加上中心值(4095/2≈2047.5) → 整体上移到 0~4095
         buffer[i] = (uint16_t)(sine_value * amplitude + DAC_MAX_VALUE / 2.0f);
 
         // 钳位：浮点误差可能略超边界
         if(buffer[i] > DAC_MAX_VALUE) buffer[i] = DAC_MAX_VALUE;
     }
 }
 
 // 初始化（调用一次，硬件自动循环输出）
 void dac_sin_init(void)
 {
     // 生成最大幅度的正弦波（0~4095）
     Generate_Sine_Wave(SineWave, SINE_SAMPLES, DAC_MAX_VALUE / 2, 0.0f);
 
     HAL_TIM_Base_Start(&htim6);  // 启动节拍定时器
 
     // 启动 DAC DMA 循环输出
     HAL_DAC_Start_DMA(&hdac, DAC_CHANNEL_1,
                       (uint32_t*)SineWave, SINE_SAMPLES,
                       DAC_ALIGN_12B_R);
 }
 // 无需后台任务，硬件自动循环

CubeMX 配置

DAC输出缓冲和触发配置

上图：DAC 配置界面，Output Buffer 选 Enable，Trigger 选对应定时器的 TRGO。

DAC DMA配置界面

上图：DAC DMA Settings，Direction 为 Memory to Peripheral，Mode 为 Circular。

DAC DMA数据宽度配置

上图：DMA 数据宽度配置，外设和内存均选 Half Word（匹配 uint16_t 的查找表）。

定时器TIM6配置用于DAC触发

上图：TIM6 配置，PSC 和 ARR 决定触发频率，TRGO 设为 Update Event。

DAC定时器完整配置

上图：定时器和 DAC 联动配置完整截图，确认 TRGO 与 DAC Trigger 匹配。

DAC 输出与触发（课件补充）：

Output Buffer：推荐 Enable（提高驱动能力）
Trigger：手动输出固定电压选 None；DMA 波形输出选定时器 TRGO

DAC DMA 配置（课件补充）：

Direction：Memory to Peripheral（内存→外设，与 ADC 方向相反）
Mode：Circular（循环读取查找表）
Data Width：Peripheral: Half Word，Memory: Half Word（匹配 uint16_t SineWave[]）
- 注意：DAC 用 Half Word，ADC 用 Word，两者不同
Memory 地址递增，Peripheral 地址固定
纯 DAC 输出通常不需要启用中断

DAC 内建波形（课件补充，了解即可）：

部分 STM32/GD32 支持硬件直接生成噪声波（LFSR 伪随机）和三角波
需要定时器触发，不能同时用 DMA 自定义波形
需要复杂波形（正弦、任意波）时，禁用内建波形，用 DMA 模式

多通道采集配置

多通道采集CubeMX配置

上图：ADC 配置两个通道，Rank1 和 Rank2 分别接 DA 回采和外部输入。

DA 回采结构：把 DA 输出引脚（PA4）和 AD 输入引脚（PA5）用导线短接，AD 采集自己 DA 发出的信号。这样可以验证波形频率、幅度，做信号分析。

记得把 PA4 和 PA5 短接了。

Mode 3 的完整 adc_task（含 DA 回采）

 void adc_task(void)
 {
     // 一次转换 3 + 12.5 = 15.5 个 ADC 时钟周期
     // 一次转换 15.5 / 22.5 ≈ 0.68µs
     // 1000 个点 ≈ 0.68ms
     if(AdcConvEnd)
     {
         for(uint16_t i = 0; i < BUFFER_SIZE / 2; i++)
             dac_val_buffer[i] = adc_val_buffer[i * 2 + 1]; // 取通道2（DA回采）
 
         for(uint16_t i = 0; i < BUFFER_SIZE / 2; i++)
             my_printf(&huart1, "{dac}%d\r\n", (int)dac_val_buffer[i]);
 
         memset(dac_val_buffer, 0, sizeof(uint32_t) * (BUFFER_SIZE / 2));
         HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_val_buffer, BUFFER_SIZE);
         __HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_adc1, DMA_IT_HT);
         AdcConvEnd = 0;
     }
 }

运行结果与问题

串口打印波形数据（不连续）

上图：串口助手显示采集到的正弦波数据，可以看到波形不连续。

为什么数据不是连续的？

因为：

 my_printf(&huart1, "{dac}%d\r\n", (int)dac_val_buffer[i]);

每次打印都需要时间（UART 串行发送），500 个点连续打印耗时远超采集时间，所以串口看到的是一段一段的数据，不是平滑连续的波形。这是串口打印本身的限制，不是采集的问题。

如果需要看连续波形，应该：用示波器直接看 PA4（DAC 输出引脚），或采集足够多周期的数据后用上位机绘图。

只要能打出两个周期以上的数据，就可以分析频率、幅度等特性。

问：改成 %.1f 打印浮点数会发生什么？

 my_printf(&huart1, "{dac}%.1f\r\n", (float)dac_val_buffer[i]); // ❌

浮点格式化比较消耗栈，容易卡死，不建议打印浮点数。 浮点 printf 会调用软件浮点库，栈消耗大，加上串口本来就慢，容易导致调度器超时或栈溢出。用整数打印，需要时在上位机处理换算。

深入 HAL 库 API

ADC 相关

函数	用途
`HAL_ADC_Start`	启动一次 ADC 转换（轮询/中断用）
`HAL_ADC_Stop`	停止转换（连续模式需要）
`HAL_ADC_PollForConversion`	阻塞等待转换完成，超时返回 TIMEOUT
`HAL_ADC_GetValue`	读取转换结果（0~4095）
`HAL_ADC_Start_DMA`	DMA 模式启动，第三参数是元素个数不是字节数
`HAL_ADC_Stop_DMA`	停止 DMA 模式采集
`HAL_ADC_ConvCpltCallback`	DMA TC 中断或转换完成回调，用户重写此函数
`__HAL_DMA_DISABLE_IT`	宏，禁用指定 DMA 中断（如 `DMA_IT_HT` 半传输中断）

HAL_ADC_Start_DMA 参数说明：

pData：uint32_t* 类型（即使缓冲区是 uint16_t 也需要强转）
Length：元素个数，不是字节数

HAL_ADC_ConvCpltCallback：

非 DMA 模式：由 ADC EOC 中断触发
DMA 模式：由 DMA **TC（全传输完成）**中断触发，这是 DMA 模式处理整块数据的主要入口

__HAL_DMA_DISABLE_IT(&hdma_adc1, DMA_IT_HT)：禁用半传输中断，只用全传输中断，防止意外触发回调。

DAC 相关

函数	用途
`HAL_DAC_Start`	启动指定 DAC 通道（非 DMA 模式）
`HAL_DAC_Stop`	停止指定 DAC 通道
`HAL_DAC_SetValue`	手动设置 DAC 输出值（hdac, Channel, Alignment, Data）
`HAL_DAC_Start_DMA`	DMA 模式启动 DAC，循环输出查找表
`HAL_DAC_Stop_DMA`	停止 DMA 模式 DAC 输出

HAL_DAC_Start_DMA 参数说明：

Alignment：数据对齐方式，常用 DAC_ALIGN_12B_R（12位右对齐）
pData：同样需要 uint32_t* 强转（即使是 uint16_t 查找表）

TIM 相关

函数	用途
`HAL_TIM_Base_Start`	启动定时器，开始产生 TRGO 信号

一旦定时器启动并以配置频率产生 UEV（更新事件），TRGO 信号就会触发 ADC 采集或 DAC 输出。

作业

 1. DA 可以发送正弦波、方波、三角波
 2. 按键可以控制波形的周期
 3. 旋钮可以控制波形的峰峰值
 4. 串口最少可以打印出两个周期的波形（可以启动/暂停）
 5. 可以通过串口查询指令进行参数查询：
    - 波形类型（通过 DA 发送的模式变量读取，或通过 AD 数据分析）
    - 频率（不能从定时器直接读出，必须通过 AD 采集数据计算）
    - 峰峰值（不能从定时器直接读出，必须通过 AD 采集数据计算）
 6. 可以通过串口控制指令进行模式切换和参数设置（波形、周期、峰峰值，指令集自定）

这节课对后续比赛/工程的价值

PT100 采样板用的就是 ADC + DMA，这节学完能看懂采样板的软件驱动逻辑
TIM + DMA + 中断是工业数据采集的标准模式，后续做频率测量、FFT 分析都要用到
DAC 正弦波 + ADC 回采是信号验证的经典手段，比赛里可能直接考这个结构
查表法是嵌入式节省 CPU 的通用思路，不只适用于正弦波
Mode 2（DMA + 定时处理）适合电赛测控类（慢变化信号、只需均值）
Mode 3（块处理）适合分析类（需要对一批数据做整体处理）

速查卡

关键点	一句话
ADC 轮询	Start → PollForConversion（阻塞）→ GetValue
ADC DMA Circular	一次启动，DMA 持续循环填充，CPU 定期取均值，适合测控
ADC TIM+DMA Normal	采满停，TC 中断设标志，任务处理后重启，适合信号分析
sizeof 陷阱	`HAL_ADC_Start_DMA` 第三参数是元素个数，不是字节数
多通道交错	`i2` 取通道1，`i2+1` 取通道2
DAC 正弦波	查表 + 定时器触发 + DMA Circular，CPU 启动一次不用管
正弦波频率	= 定时器触发频率 / 每周期点数
DA 回采	PA4（DAC）短接 PA5（ADC），自测信号
不用浮点打印	float printf 耗栈容易卡死，用整数打印
PSC/ARR 公式	Counter Clock = TimerClk/(PSC+1)，触发频率 = CC/(ARR+1)

M1sty · 2026 年5 月 14 日 07:32

更正timer6配置