stm32 ADC采集音频信号_stm32f103采集声音

前言：最近在做一个关于采集音频信号的小项目，在这里做下记录和总结

1、实现的功能

最终我们需要的功能是：通过ADC模块对音频信号进行采集，利用DMA进行数据的搬运，TIMER定时器触发ADC采集，最终在LCD屏幕上展示出采集信号的波形。

最终效果就是这种。

文章中我没有用到TIMER定时器触发采集，用的是软件触发的方式，屏显我选择了VOFA+软件进行代替。

2、ADC简介

ADC是Analog to Digital Convert的简称。翻译过来也就是模数转换器，它可以将模拟信号转换为数字信号。
什么是模拟信号呢?
模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度，或频率，或相位随时间作连续变化，或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。日常生活中，我们常见的模拟信号有，如电压、温度、压力、电压、电流等等。
什么是数字信号呢？
数字信号，是指自变量是离散的、因变量也是离散的信号，这种信号的自变量用整数表示，因变量用有限数字中的一个数字来表示。在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。
STM32F103 系列芯片拥有 3 个 ADC（C8T6 只有 2 个），这些 ADC 可以独立使用，其中ADC1 和 ADC2 还可以组成双重模式（提高采样率）。STM32 的 ADC 是 12 位逐次逼近型的模拟数字转换器。它有 18 个通道，可测量 16 个外部和 2 个内部信号源，其中 ADC3 根据 CPU 引脚的不同其通道数也不同，一般有 8 个外部通道。ADC 中的各个通道的 A/D 转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC 的结果可以以左对齐或者右对齐存储在 16 位数据寄存器中。
STM32F103 的 ADC 主要特性我们可以总结为以下几条：
1、12 位分辨率；
2、转换结束、注入转换结束和发生模拟看门狗事件时产生中断
3、单次和连续转换模式
4、自校准
5、带内嵌数据一致性的数据对齐
6、采样间隔可以按通道分别编程
7、规则转换和注入转换均有外部触发选项
8、间断模式
9、双重模式（带 2 个或以上 ADC 的器件）
10、ADC 转换时间：时钟为 72MHz 为 1.17us
11、ADC 供电要求：2.4V 到 3.6V
12、ADC 输入范围：VREF–≤VIN≤VREF+
13、规则通道转换期间有 DMA 请求产生
下面这张图是ADC通道表，不同的通道对应不同的IO口，配置ADC的时候需要注意。

3、直接上代码了

3.1 GPIO初始化（配置PC1为模拟信号输入口）

void ADCx_GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
   
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE ); // 打开 ADC IO端口时钟    
    // 配置 ADC IO 引脚模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    
    // 初始化 ADC IO
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);                
}
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3.2 ADC和DMA初始化（PC1对应的ADC通道为11）

void ADCx_Mode_Config(void)
{
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
           
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE); // 打开DMA时钟
 
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE ); // 打开ADC时钟
        
    DMA_DeInit(DMA1_Channel1);// 复位DMA控制器
    
    // 配置 DMA 初始化结构体
    
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = ( uint32_t ) ( & ( ADCx->DR ) );// 外设基址为：ADC 数据寄存器地址
       
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)&ADC_ConvertedValue; // 存储器地址，实际上就是一个内部SRAM的变量
       
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; // 数据源来自外设
        
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1;// 缓冲区大小为1，缓冲区的大小应该等于存储器的大小
        
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;// 外设寄存器只有一个，地址不用递增
        
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; // 存储器地址固定
    
    
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;// 外设数据大小为半字，即两个字节
        
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;// 存储器数据大小也为半字，跟外设数据大小相同
       
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;    // 循环传输模式
    
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;// DMA 传输通道优先级为高，当使用一个DMA通道时，优先级设置不影响
        
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;// 禁止存储器到存储器模式，因为是从外设到存储器
       
    DMA_Init(ADC_DMA_CHANNEL, &DMA_InitStructure); // 初始化DMA
        
    DMA_Cmd(ADC_DMA_CHANNEL , ENABLE);// 使能 DMA 通道
    
    // ADC 模式配置
    
    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;// 只使用一个ADC，属于单模式
       
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE ;  // 禁止扫描模式，多通道才要，单通道不需要
       
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; // 连续转换模式
       
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; // 不用外部触发转换，软件开启即可
       
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; // 转换结果右对齐
       
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; // 转换通道1个
    
    // 初始化ADC
    ADC_Init(ADCx, &ADC_InitStructure);
       
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);  // 配置ADC时钟为PCLK2的8分频，即9MHz
       
    ADC_RegularChannelConfig(ADCx, ADC_CHANNEL, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); // 配置 ADC 通道转换顺序为1，第一个转换，采样时间为55.5个时钟周期
       
    ADC_DMACmd(ADCx, ENABLE); // 使能ADC DMA 请求
        
    ADC_Cmd(ADCx, ENABLE);// 开启ADC ，并开始转换
   
         
    ADC_ResetCalibration(ADCx);// 初始化ADC 校准寄存器  
   
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADCx)); // 等待校准寄存器初始化完成
        
    ADC_StartCalibration(ADCx);// ADC开始校准
  
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADCx));  // 等待校准完成
       
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADCx, ENABLE); // 由于没有采用外部触发，所以使用软件触发ADC转换 
}
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主函数里面只需要调用上面两个初始化函数，while循环中，直接打印ADC通道采集到的数据即可。

4、串口打印电压（音频）值

这是串口打印的数据并显示波形。不过这个波形感觉很奇怪，正常的波形应该是有上下浮动的，这个只有向上浮动的数据，没有向下的数据。我用LCD屏幕显示波形的话，就是正常的。如下图所示。项目用到的ADC采集模块和这个实验用到的不一样，但ADC采集音频信号这一块的代码逻辑基都是相同的，没有做任何更改。这个原因还不知道是哪里造成的。