STM32ADC同步采样
本文主要讲解如何实现STM32ADC同步采样。
所需工具：
- 开发板:STM32F103RCT6
- STM32CubeMX
- IDE: Keil-MDK
模式简介
同步采样可以让多个ADC同时采集它们各自的输入信号，并且保留它们之间的相位关系，这有助于更有效地捕捉信号的动态变化，特别是对于相位频率分析来说，它具有重要的应用价值。
实现方式1
STM32 的 ADC 有一种同步模式，但配置较复杂，信号处理也不直接。已经有可用的教程，写得不错，所以我就不重复造轮子了。
- 两个的ADC同步：STM32 进阶教程 16 - ADC1与ADC2同步采样张十三的博客的博客-CSDN博客adc同步采样
- 三个的ADC同步：STM32三个ADC同步规则采样天外飞仙CUG的博客-CSDN博客同步采样
实现方式2
有一个非常简单的思想，可以用来实现两个ADC的同步采样，即ADC1和ADC3分别进行交流采样，并且使用同一个定时器作为触发源。
编程起来非常简单，只需要先开启两个ADC采样，然后开启定时器触发，这样定时器产生的触发信号同时到达两个ADC，两个ADC在接收到触发信号后，随即同一时刻进行采样，就可以实现同步采样啦！
是否很简单？如果有思路了，就不用再看下面的内容了。下面是具体实现步骤，因为同步采样是提高的功能，一些ADC采样基础的配置，比如：基础的ADC采集交流、建立工程等操作，我就不再赘述了。（不会的话可以参考我的相关博客，写了我好久，非常非常详细）
STM32F103RCT6 的 ADC2 不支持 DMA，因此我只能演示 ADC1 和 ADC3 的同步。对于其他型号，例如 F4 和 H7，可以实现三个 ADC 的同步。
原理讲解
两个ADC可以选择同一个触发源，这样当触发源发出触发信号时，两个ADC同时接收触发，并且同时开始采样。
工程建立
ADC1的配置
ADC2的配置
定时器配置
代码编写
#define SAMP_NUM 1024 //采样点数
uint16_t ADC1_BUFF_16[SAMP_NUM]; // ADC1的数据缓冲区
uint16_t ADC3_BUFF_16[SAMP_NUM]; // ADC1的数据缓冲区
__IO uint8_t ADC_con_flag = 0;//ADC采集完成标志
和单个ADC采集交流一样。
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1); // AD校准，f4不支持
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc3); // AD校准，f4不支持
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t *)ADC1_BUFF_16, SAMP_NUM);
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc3, (uint32_t *)ADC3_BUFF_16, SAMP_NUM);
HAL_TIM_Base_Start(&htim8);//一定要在ADC开启后在开启触发
可以分为下面两步走，顺序不能乱。
- ADC开启采样
- 开启定时器
注意，这里的顺序非常重要：先开启ADC采样，然后再开启定时器。如果定时器没有开启，则没有触发信号来触发ADC采样，因此两个ADC都必须等待定时器开启后才开始采样。
如果先开启定时器，即这样编写代码。
由于ADC启动顺序不同，当ADC1启动后，立即开始采样，而ADC3仍在启动过程中，导致ADC3开始采样时，ADC1已经采集了一部分点，这也就导致采集到的数据不同步，或者说没对齐。
这就好比同时开两盏灯，拉上电闸后，无论我们手速多快，分别去按两个灯的开关总归会有先后，无法做到同步；但是我们可以不拉电闸，而是先把两盏灯的开关打开，因为电闸没拉没有通电，灯泡不亮，电闸一拉下来，通电了，两盏灯便会同时亮起。此处两个ADC好比两盏灯，定时器的开启，则是电闸。
下面我们举例来理解下:
ADC1和ADC3都捕获同一个正弦信号的5个点，分别存储在数组A和B中。首先，启动定时器，然后先后启动ADC1和ADC3。
当启动ADC1时，它会收到定时器传来的采样触发信号，并开始采样。但是，ADC3尚未启动，因此当它被启动时，ADC1已经捕获了一个数据点，并将其存储在A[0]中。
当ADC3启动时，两个ADC开始同步采样。考虑到ADC1已经捕获了一个信号，因此会产生一个偏移。A[1]和B[0]是同步的，A[2]和B[1]也是同步的。
在这种情况下，由于已知存在一个数据点的偏差，可以忽略首位，把A[1]-A[4]和B[0]-B[3]视为有效的同步信号。实际使用中，可以测量出数据点的偏差数，再进行去头去尾的操作实现“同步”。
extern uint8_t ADC_con_flag;
ADC_con_flag = 1;
因为ADC1和ADC3是同时采集完成的。所以只需要在其中任意一个ADC的DMA的采集完成中断位置把标志位置一表示采集完成即可。我这里选择的是ADC1的DMA中断。
同步采样的作用
萌新宝宝第一次听到同步采样可能会有些困惑。下面我来介绍下这个模式有什么作用。
很多电路系统都有一套属于自己的幅频和相频曲线，这点在电分、模电等课本中都有提到，已经是常客了。
我们测量幅频的时候比较简单，测量不同频率下输入信号的幅度，再测量输出信号的幅度，两个幅度的比值就是幅频曲线。
而相位则是比较输入和输出信号的相位差来计算。输入信号的相位每一个时刻去测量都是不一样的。例如，前1ms是0°，而后1ms就是45°。但是输入和输出信号的相位差是固定的。
我如果先去测量输入信号，测完后，再去测量输出信号，或者先后顺序反过来便不能得到输入输出信号的相位差。只有同时对信号进行测量才能“锁存”住两个信号的相位差。
如下图所示，无论是在T1时间段还是T2时间段同步采集，两个信号的相位差是固定的，均是45°。试想如果不同步采样会是如何呢？显然T1时间段的输入信号和T2时间段的输出信号信号相位差就是不“稳定”的，取决于两个时间段之间的时间间隔，不是输入输出本身的45°相位差。
同步采样把相位信息“锁存”到了单片机里面。下面就可以采用各种方式，比如FFT变换等分析信号之间的相位相位差了。如果没有同步，相位信息就“丢失”了，无论使用什么方法，都无法计算信号的相位差。
如果理解不了，好好做下练习1，实践感受一下，我相信你可以懂的。
练习
- 用信号发生器产生两个相差30°、45°、90°的信号，让单片机分别去采集，打印导VOFA上，观察波形的相位差。每一个信号都多测几次，好好体会下博客中讲解的同步采样的作用。
- 有F4、H7的可以尝试开启三个ADC的同步采样。
后记
配套工程：
电赛培训资料: 整理了电赛培训过程中的例程代码 - Gitee.com
更新日志：文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-412802.html
2023-2-18：修改了文中的错别字和语句不通顺的地方，增加了例子来说明不按照顺序开启定时器，产生的数据偏移。对“同步采样的作用”进行了更加详尽的描述。
2023-4-19：增加了电闸同时开灯的类比。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-412802.html
到了这里，关于STM32ADC同步采样的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
