【BUG】记STM32F030多通道ADC DMA读取乱序问题

STM32F0多通道ADC的校准顺序与DMA乱序问题的本质

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• 问题描述
  通过 uint16_t ConvData[8]保存DMA搬运的ADC转换数值，但是这个数组数值的顺序总是和ADC不是顺序对应的。比如用7个通道的ADC，

  • 当设置ADC_InitStructure.ADC_ScanDirection = ADC_ScanDirection_Backward，是对应顺序是：0->0,1->7,2->6…7->1 ；
  • 当设置ADC_InitStructure.ADC_ScanDirection = ADC_ScanDirection_Upward，是对应顺序是：0->7,1->0,2->1…7->6 。

• 问题原因
  F0的ADC在使用之前需要校准。这个7位的校准值也是放在ADC_DR中的，它也会触发DMA请求。
  可以参照F0的ADC-DMA例程，先做ADC校准、然后再设置DMA，再使能ADC的DMA。

• 实例代码

void ADC1_DMA_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;

    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = 0x00ff;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);

    ADC_DeInit(ADC1); //ADC恢复默认设置

    ADC_StructInit(&ADC_InitStructure); //初始化ADC结构

    ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b; //12位精度
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; //规定模式装换工作在连续模式
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //数据对其为右对齐
    ADC_InitStructure.ADC_ScanDirection = ADC_ScanDirection_Upward; // ADC_ScanDirection_Backward; //ADC的扫描方向
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

    ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */
    ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */
    ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */
    ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */
    ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_4, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */
    ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_5, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */
    ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_6, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */
    ADC_ChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_7, ADC_SampleTime_239_5Cycles); /* Convert the ADC1 Channel 11 with 239.5 Cycles as sampling time */

    ADC_GetCalibrationFactor(ADC1); /* ADC Calibration */
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); /* Enable ADCperipheral[PerIdx] */
    while (!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_ADRDY))
        ; /* Wait the ADCEN falg */

    //设置DMA要在校准ADC之后
    DMA_DeInit(DMA1_Channel1); /* DMA1 Channel1 Config */
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t) 0x40012440; //ADC1->DR; //外设地址
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t) RegularConvData_Tab; //内存地址
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //外设作为数据传输的来源
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 8; //
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外设地址寄存器不变
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //内存地址寄存器不变
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; //数据宽度为16位
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord; //数据宽度为16位
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; //DMA_Mode_Circular;
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; //DMA_Priority设定DMA通道x的软件优先级
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //DMA通道x没有设置为内存到内存传输
    DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);

    DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);/* DMA1 Channel1 enable */
    DMA_ITConfig(DMA1_Channel1, DMA_IT_TC, ENABLE);
    ADC_DMARequestModeConfig(ADC1, ADC_DMAMode_Circular); /* Enable ADC_DMA */
    ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);

    ADC_StartOfConversion(ADC1); /* ADC1 regular Software Start Conv */

}

原问题现象与深层原因

1. DMA在ADC中的应用

   • ADC多通道扫描时，DMA用于自动搬运转换结果。但STM32F0系列的ADC包含校准值存储机制。
   • 校准阶段：调用ADC_GetCalibrationFactor()时，会将一个7位的校准值写入ADC_DR寄存器（与转换结果共用同一地址），并触发DMA请求。

2. DMA乱序的成因

   • 过早启用DMA（如在校准前）会导致DMA将校准值当做首个有效数据搬运，后续通道数据依次错位。
   • 数值错位实例：
     • 若ADC通道0的值在ADC_DR中的实际存储顺序应为第1个，但因校准值的介入，DMA搬运时该值会出现在数组的第二个位置。

3. 解决方案的工程意义

   • 校准后配置DMA：确保DMA仅搬运有效转换结果。关键代码如下：

     ADC_GetCalibrationFactor(ADC1);   // 先校准
     DMA_Init(DMA1_Channel1, ...);     // 后配置DMA
     ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);         // 最后使能ADC的DMA请求
     

4. ADC扫描方向的补充解释
   ADC_ScanDirection参数定义通道扫描的物理顺序：

   • Upward模式：从通道编号低到高扫描（如0→1→2）。
   • Backward模式：从编号高到低扫描（如2→1→0）。
     此参数需要与DMA数组的预期存储顺序一致，否则需软件层调整数组索引。

扩展思考：其他引发DMA错位的可能

1. 未清除DMA缓存：DMA传送前后未重置缓存区，残留数据可能导致混淆。
2. 中断抢占冲突：若ADC中断优先级低于其他中断，可能因响应延迟导致数据覆盖。

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总结

1. 编码规范的重要性：结构体声明的位置不仅是语法问题，更影响代码可移植性。
2. 硬件机制的深度理解：结合芯片手册分析异常（如STM32F0校准值特性），能快速定位隐蔽问题。