为何STM32H7的ADC数据不变？

有人使用STM32H7系列的ADC模块，定时器触发ADC，数据通过DMA传输到内存。对某通道连续转换几次后求个平均值。他却发现ADC结果虽没有什么问题，但一批数据出来后就纹丝不动了。DMA传输本来设计成的Circular模式，感觉好像工作在Normal模式，结果显然有点不合理。

鉴于这个现象和所用芯片，估计是因为Cache使用方面的原因,客户也的确使能了Cache。具体怎么回事呢？我们一起来看看。

我这边使用H743Nucleo板和ST免费的STM32CubeIDE。STM32H743片内有个Vrefint信号，电压一般在1.2v左右，用它做ADC的输入信号来测试。用LPTIM触发ADC转换，每读到5个数据就求个平均值。

我这里定义了一个6字大小的数组，uint32_t  AdcDataViaDMA [6];前5个位置放实时ADC数据，第6个位置即AdcDataViaDMA [5]存放换算后的最终Vrefint电压平均值，单位是mv。

我们使用STM32CubeMx进行配置。重点看下ADC的配置：[注：ADC是16位的]

生成初始化代码后，添加用户代码。我把数组AdcDataViaDMA【】指定在片内RAM2区域。

__attribute__((section(".AdcDataViaDMA")))   uint32_t AdcDataViaDMA [6];

HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc3, ADC_CALIB_OFFSET, ADC_SINGLE_ENDED );

HAL_ADC_Start_DMA(&hadc3,(uint32_t*)&AdcDataViaDMA [0], 5);

HAL_LPTIM_PWM_Start(&hlptim2, Period, Pulse);

然后编译调试。同样出现数据纹丝不动的现象。我每次在传输完成中断回调函数里做数据处理。相关处理代码如下图所示：

TIMER不停触发ADC，DMA传输也是循环的，按理数据应该动态改变。即使变化不大，也不至于纹丝不动。【除AdcDataViaDMA [5]外，其它均为AD转换值。】

那是什么原因呢？目前我们是开启了Cache的。

现在数据的大致流程就是，ADC转换结果出来后，DMA将数据写入SRAM，然后CPU读取SRAM里的数据。因为开启了D-Cache，当CPU针对SRAM做读操作时发生读Allocate，相应内存地址的数据被拷贝一份到Cache里。下次CPU再去相应SRAM地址去读取时，因D-Cache里已经有了一份有效数据，即发生Cache命中事件，CPU就直接从Cache读数据，而不读取SRAM了。

所以，尽管后面时间里ADC因TIMER不停触发而产生新数据并被DMA传输到SRAM，但CPU除了第一次外总是从D-Cache取数据，导致该数据永远就是第一次读到的数据而不变。

既然这样，我们可以在CPU每次针对SRAM做了读操作后，对D-Cache相应内容做无效处理，迫使CPU每次要取数据时因Cache Miss而发生读Allocate操作并更新Cache数据，进而保证CPU读到跟内存SRAM里一致的Cache数据。

我在DMA完成中断回调函数里加上一句针对D-Cache作无效操作的代码。如下图红线标注的代码。

然后进行测试，立即可以看到不断实时变化的数据了。【下图我随机截取的几个结果】

不过，请注意这里针对D-Cache相应地址做了无效化处理的代码要放在最前面。你可以将该句试着放在对AdcDataViaDMA [5]赋0语句的后面验证下，看看会有什么现象，要看细致点，不然发现不了问题。顺便提醒，目前所用SRAM区域在没有做MPU配置的情况下，默认为write back加write allocate Cache属性，我在前面贴图时已经圈出来了。有兴趣的话，可以基于上述代码自行进一步探究下，此处就不延伸了。

另外，除了上面的解决办法外，还有就是将上面内存数组所在区域做MPU设置，关闭那部分区域的Cacheable属性。

当这样配置后，之前那句针对Cache无效化的代码就不需要了。生成代码进行测试，结果跟预期一致，数据保持实时动态变化，结果也正常。

上面主要就开启D-Cache后，发生了主设备数据读取不一致的问题给出了些解决办法及思路，同时也算是给出些应用提醒，以后碰到类似问题时可以参考。当然，有人或许会说，完全不开启芯片的D-Cache功能也可以解决问题。诚然，但我们需要综合考虑开发便利性和芯片的性能发挥，尽量就问题做些针对性的处理以充分发挥芯片性能。

　　审核编辑：汤梓红