HAL库教程13：AD+DMA采集数据的滤波

雨点打透心脏的1/2处 2022-02-19 08:45 605阅读 0赞

借助DMA可以快速采集大量数据，如果数据采集过来却不使用就是浪费。在我的板子上，AD值代表温度，如果系统检测到温度过高，可能会采取一些强制的保护措施。而AD采样是容易受干扰的，所以要对采样数据进行滤波，减少噪声对系统的干扰。接下来我们采用计算平均值的算法来滤波。  
  我们从每256个数据中，提取出1个算数平均值。2个通道，每个通道采集256个数据的话，共需要采集512个数据。由于DMA转换数据是循环进行的，如果等512个数据全部采集完，再做算数平均的话，新的数据已经采集完毕，旧的数据被覆盖，发生了改变。因此可以采用分两段处理的思想。  
  开启一个1024大小的数组，在前半段转化完成时，也就是前512个数据个数据已经处理完毕的时候，遍历前512个数据，计算算数平均值。此时DMA正在处理后512个数据，并且需要保证在后半段数据处理完之前，计算完前半段数据的平均值。然后等DMA处理完所有的数据以后，会从头开始，重新转换数据。我们要赶在DMA处理前半段数据的期间，计算出后半段数据的平均值。  
  HAL库提供了HAL\_ADC\_ConvHalfCpltCallback函数，在转换完成一半时会调用。另外，由于前512个数据包含了两个通道的AD值，所以要分开计算平均值。函数HAL\_ADC\_ConvCpltCallback在转换完成时调用。为了区分是前半段还是后半段的数据处理，可以新增标志位。

//AD.c
    u8 DMA_FLG = 0;
    uint32_t ADC1_RANK1_AVG = 0;
    uint32_t ADC1_RANK2_AVG = 0;
    
    /** * @brief 获取不同通道的平均值 * @param DMA转换进度，是前一半还是后一半 * @retval None */
    void Get_ADC_Avg(u8 flg)
    { 
      int start,end;
      int ADC1_RANK1_SUM = 0;
      int ADC1_RANK2_SUM = 0;
      if(flg)//DMA后半段
      { 
        start = ADC_CHANNEL_CNT>>1;
        end = ADC_CHANNEL_CNT;
      }
      else
      { 
        start = 0;
        end = ADC_CHANNEL_CNT>>1;
      }
      for(int i = start; i < end;i++)
      { 
        if(0 == i%2)//偶数
        { 
          ADC1_RANK1_SUM += AD_Buf[i];
        }
        else
        { 
          ADC1_RANK2_SUM += AD_Buf[i];
        }
      }
      ADC1_RANK1_AVG = ADC1_RANK1_SUM/(ADC_CHANNEL_CNT>>2);
      ADC1_RANK2_AVG = ADC1_RANK2_SUM/(ADC_CHANNEL_CNT>>2);
    }
    
    
    /** * @brief ADC通道转化结束以后触发回调函数 * @param 触发转换完成中的的ADC句柄 * @retval None */    
    void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
    { 
      if(hadc==(&hadc1))
      { 
        DMA_CNT++;
        DMA_FLG = 1;
        Get_ADC_Avg(DMA_FLG);  
      }    
    }
    
    /** * @brief ADC通道转化完成一半时触发回调函数 * @param 触发转换完成中的的ADC句柄 * @retval None */    
    void HAL_ADC_ConvHalfCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
    { 
      if(hadc==(&hadc1))
      { 
        DMA_FLG = 0;
        Get_ADC_Avg(DMA_FLG);  
      }
    }

在main函数中，打印平均AD值，并区分是前/后半段处理的结果。

//main()
      while (1)
      { 
        HAL_Delay(1000);
        printf("采样次数： %d\n",ADC_CHANNEL_CNT/2);
        printf("TempA均值 %d ;TempB均值 %d. \n",ADC1_RANK1_AVG,ADC1_RANK2_AVG);
        if(DMA_FLG)
          printf("当前是后半段\n");
        else
          printf("当前是前半段\n");
        printf("DMA采集数据的次数是 %d\n",DMA_CNT);
        DMA_CNT=0;
      }

观察现象可以发现，当1s的时间到达的时候，刚刚处理的是DMA的前半段数据还是后半段，并不能确定。但不论是前后半段，由于这种类似于“互斥”做法，在读取数据计算平均值的时候，可以保证数据没有被“篡改”。