STM32 ADC+定时器+DMA+FFT

本次实现的功能为单片机DAC输出一个正弦波，然后ADC定时采样用DMA输出，最后对DAC输出的波形进行FFT。

单片机STM32F103ZET6

内部时钟

一、配置ADC

ADC端口为PA1，采用DMA输出，定时器3触发

定时器时钟64M，分频后为102.4KHz

ADC采样时间为102.4KHz/100=1.024KHz

二、配置DAC

DAC端口PA4

DMA传输

定时器6

定时器时钟64M，分频后为1MHz

三、配置DSP

四、配置时钟

四、代码

注意生成的代码里初始化中DMA要在ADC之前

FFT需要#include "arm_math.h"头文件

需添加include

在define后面补全USE_HAL_DRIVER,STM32F103xE,ARM_MATH_CM4,__CC_ARM,ARM_MATH_MATRIX_CHECK,ARM_MATH_ROUNDING,__FPU_PRESENT=1

main中加入ADC、DAC与FFT代码

uint16_t ad_value;          
uint16_t adc_buffer[1] = {0};

HAL_TIM_Base_Start(&htim3);
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1,(uint32_t *)&adc_buffer,1);

HAL_TIM_Base_Start(&htim6);
SineWave_Data(n,DualSine12bit,1.6);
HAL_DAC_Start_DMA(&hdac,DAC_CHANNEL_1,(uint32_t *)DualSine12bit,n,DAC_ALIGN_12B_R);

arm_cfft_radix4_instance_f32 scfft;        //FFT对应结构体变量
arm_cfft_radix4_init_f32(&scfft,fft_adc_n,0,1); //初始化scfft结构体，设置FFT相关参数

SineWave_Data是产生正弦波的点（子函数）

#include "math.h"
#define n 100
uint16_t DualSine12bit[n];
//num:要在一个正弦波中采集多少点
//*D:创建的一个数组用来存放正弦波各个点的数值的
//U:输出电压的峰值(0~1.5V)
//Pi:3.1415926 自己定义
void SineWave_Data( uint16_t num,uint16_t *D,float U)
{
    uint16_t i;
    for( i=0;i<num;i++)
    {
        D[i]=(uint16_t)((U*sin(( 1.0*i/(num-1))*2*3.14159265358979)+U)*4095/3.3);
    }
}

FFT定义

#define fft_adc_n 1024    // 采1024个点
uint16_t i;
float adc_data[fft_adc_n*2]={0};        // 存ADC值
float fft_in_adc_data[fft_adc_n*2]={0}; // FFT输入，实部是ADC值，虚部补0
float fft_out_adc_data[fft_adc_n]={0};  // FFT输出

/*********************************************************************
    Name          : FFT_deal0(short int *data, float *fft_in,int data_length)
    Funcation ：对波形数据进行补零操作
    Parameter :    short int *data        波形信号
                float *fft_in            输入信号（信号长度应是输出信号的2倍）
                int data_length        输出信号长度（与波形信号长度保持一致）
    Return    无
********************************************************************/
void FFT_deal0(float *data, float *fft_in,int data_length)
{
        for(int i = 0;i < data_length;i++)
        {
            fft_in[2*i] = data[i];
            fft_in[2*i+1]=0;
        }
}

在ADC回调函数中加入标志位

void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
    ad_flag=1;
}

主函数

        while(i<fft_adc_n)  //等待1024个点
        {
            if(ad_flag==1)
            {
                i++;
                ad_flag=0;
                ad_value=HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
                adc_data[i]=ad_value;
            }
        }
        
        for(i=0;i<fft_adc_n;i++)   //打印采集到得ADC值
        {
            printf("%.2f\r\n",adc_data[i]);
        }
        
        //FFT
        FFT_deal0(adc_data,fft_in_adc_data,fft_adc_n);                                //对采集后的数据进行补0，补足虚部
        arm_cfft_radix4_f32(&scfft,fft_in_adc_data);                                            //FFT计算（基4）
        arm_cmplx_mag_f32(fft_in_adc_data,fft_out_adc_data,fft_adc_n);            //把计算结果复数求模得幅值 
        
        printf("ffffffffffffffffffff\r\n");
        //打印FFT输出
        for(i=0;i<fft_adc_n;i++)
        {
            fft_out_adc_data[i]=fft_out_adc_data[i]*0.0008056640625;
            printf("%.2f\r\n",fft_out_adc_data[i]);
        }
        while(1);

将采集到得ADC放入Excel打印出来

波形频率50Hz

1.024KHz采样频率采集1024个点，刚好50个波形