STM32ADC采样交流信号

在STM32上使用ADC采样交流信号的步骤如下：

1. 信号调理电路设计

偏置电路：由于STM32的ADC仅支持0至VREF（通常3.3V）的输入，需将交流信号抬升至中间电压（如1.65V）。可使用运放电路实现，例如电压跟随器或同相加法器。
幅度调整：确保信号峰值在偏置后不超过ADC量程。例如，若信号峰值为±1V，偏置后范围为0.65V~2.65V，适配3.3V ADC。
滤波与保护：添加RC低通滤波（抗混叠）和钳位二极管（防止过压）。

2. ADC配置

模式选择：
- 连续转换模式：适合高速采样。
- 扫描模式：多通道采样时使用。
触发方式：使用定时器触发（如TIM_TRGO），确保等间隔采样，满足奈奎斯特定理（采样率≥2倍信号最高频率）。
采样时间：根据信号频率调整，高频信号需更短采样时间（如ADC_SAMPLETIME_3CYCLES）。
分辨率：通常选择12位（4096级）以平衡速度与精度。

3. DMA配置

启用DMA：在连续采样或大批量数据传输时，减少CPU开销。
循环模式：实现环形缓冲区，持续存储数据。

4. 定时器配置

触发频率计算：定时器频率 = 采样率。例如，1kHz采样率需配置TIM触发频率为1kHz。
PWM或更新事件触发：通过配置TIM的TRGO输出触发ADC。

5. 软件处理

去除直流偏置：减去ADC采样的中间值（如1.65V对应值）。

int16_t raw_adc = ADC_VALUE;
float voltage = (raw_adc * 3.3f / 4095) - 1.65f; // 12-bit ADC示例

数字滤波：应用移动平均、FIR或IIR滤波降低噪声。

有效值计算：对采样点进行均方根运算。

float rms = 0;
for (int i=0; i<NSAMPLES; i++) rms += samples[i]*samples[i];
rms = sqrt(rms / NSAMPLES);

6. 校准与验证

ADC自校准：启动前执行内部校准（HAL_ADCEx_Calibration_Start()）。
硬件验证：用示波器对比原始信号与ADC输入引脚波形，确保无失真或削波。
数据输出：通过串口或LCD实时显示波形及参数（如频率、幅值）。

示例代码片段（HAL库）

// ADC配置
ADC_HandleTypeDef hadc;
hadc.Instance = ADC1;
hadc.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
hadc.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
hadc.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
hadc.Init.ExternalTrigConv = ADC_EXTERNALTRIGCONV_T2_TRGO; // TIM2触发
HAL_ADC_Init(&hadc);

// DMA配置
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc, (uint32_t*)adc_buffer, BUFFER_SIZE);

// 定时器配置（1kHz触发）
TIM_HandleTypeDef htim;
htim.Instance = TIM2;
htim.Init.Prescaler = 84-1; // 84MHz APB1时钟，分频后1MHz
htim.Init.Period = 1000-1;  // 1kHz更新频率
HAL_TIM_Base_Start(&htim);
HAL_TIM_OC_Start(&htim, TIM_CHANNEL_1);