如何实现STM32三个ADC同步规则采样？

同步采样一般应用于交流信号中，是指多个ADC的采集时刻完全同步。在电力测量领域，经常会遇到需要同步采样的情况，比如同步采样电压电流信号，计算其相位差。阻抗分析时，也需要对输入输出信号进行同步采集，分析其相位差和幅度，计算阻抗。
多通道的同步ADC一般价格比较高，STM32内部的ADC可以灵活配置，实现同步采样。部分型号的STM32有2个ADC，也有部分型号有3个ADC，今天将以STM32F407为例介绍3个ADC同步采样的实现方法。

硬件环境：STM32F407ZGT6
软件环境：STM32CubeMX v5.5.0
HAL库版本：STM32CubeF4 Firmware Package V1.24.0

1.STM32CubeMX配置
时钟等基础配置这里不再赘述。
首先使能三个ADC，每个ADC选择一个不同的通道。首先配置ADC1，使能DMA传输，数据宽度为Half Word半字。
其它参数配置如下：
1.Mode选择为三重同步规则模式。
2.使能DMA连续请求。
3.外部触发源选择TIM2触发事件。
配置完成后，打开ADC2和ADC3的配置，可以看到，Mode已经自动配置为三重同步规则模式，且外部触发源也已经隐藏无法选择，因为三重同步规则模式下，三个ADC必须使用同一个外部触发源。同时ADC2和ADC3的DMA也不需要配置，使用同一个DMA。ADC2配置如下：
ADC配置完成后，打开TIM2定时器，用于触发ADC采样。TIM2时钟选择内部时钟（84MHz），选择触发事件为Update Event，用于触发ADC。配置其分频系数和计数周期如下，则ADC的采样率为84MHz÷(83+1) ÷(199+1)=5000Hz。
配置完成后，打开一个串口，用于发送采样的数据到上位机。然后生成代码。      

2.程序编写


    首先定义一个AD采样完成的标志，编写AD转换完成回调函数，在回调函数中将标志置1。


uint8_t DMA_Flag = 0;

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



在主函数中添加采样和数据上传的程序。初始化完成后，首先启动三个ADC、DMA和TIM2，DMA会自动将采集的数据填充到adcbuf1的数组中。在主函数中判断AD转换完成的标志，转换完成后先停止采样、发送数据，然后重新启动采样。程序如下：      


  HAL_ADC_Start(&hadc1);
  HAL_ADC_Start(&hadc2);
  HAL_ADC_Start(&hadc3);//启动ADC
  HAL_ADCEx_MultiModeStart_DMA(&hadc1,(uint32_t*)adcbuf1,300);//启动同步规则模式及DMA，3个ADC，每次采样100个点*3
  HAL_TIM_Base_Start(&htim2);//启动TIM2，用于触发ADC采样
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
      if(DMA_Flag == 1)//AD转换完成标准
      {
           DMA_Flag = 0;
           HAL_TIM_Base_Stop(&htim2);
           HAL_ADCEx_MultiModeStop_DMA(&hadc1);
           HAL_ADC_Stop(&hadc1);
           HAL_ADC_Stop(&hadc2);
           HAL_ADC_Stop(&hadc3);//停止采样
           for(uint8_t i=0;i<100;i++)< span="">
           {
                  sprintf(str,"$,%d,%d,%d",adcbuf1[0],adcbuf1[1],adcbuf1[2]);
                  HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t*)str,strlen(str),100);//串口发送到上位机
           }
           HAL_ADC_Start(&hadc1);
           HAL_ADC_Start(&hadc2);
           HAL_ADC_Start(&hadc3);
           HAL_ADCEx_MultiModeStart_DMA(&hadc1,(uint32_t*)adcbuf1,300);
           HAL_TIM_Base_Start(&htim2);//重新启动采样
        }
    /* USER CODE END WHILE */
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
这里采样的是一个100Hz的正弦信号，三个通道采样同一个信号。上位机采用SerialView查看数据波形，以下为采样一次的三个通道的波形。可以看到，三个通道的波形几乎完全重合，说明采样是同步的。程序设置的采样率为5000Hz，每通道采样100个点，对于100Hz的信号，正好是2个周期，也没有错误。



这里需要说明一下，连续测试时发现，SerialView软件查看数据时经常会有错误的数据，且出现概率很大，刚开始以为是程序问题，后来将数据用串口助手保存下来，在Excel中自己绘制波形，发现数据无误。这就排除了程序的问题，可能是SerialView软件本身或者自己使用不当导致的。

3.总结
    本篇文章介绍的是3个ADC同步采样，2个ADC同步采样的配置基本一样，感兴趣的朋友可以自己尝试修改。