在STM32F407系列微控制器的开发中，结合定时器、ADC（模数转换器）与DMA（直接存储器访问）控制器，能够显著提升数据采集与传输的效率。本文将指导你如何使用STM32 HAL库，通过定时器触发ADC1的单通道采集，利用DMA传输数据，累加的方式计算正弦波的平均值、均方根、最大值、最小值、峰峰值，最终通过串口将电压值打印出来，仅显示简单演示运算原理，精度不高。具体实现中，我们将读取ADC1的通道5（对应引脚PA5），并将转换得到的电压值发送到串口助手上进行显示。无需DSP库。

 一、开发环境

硬件：正点原子探索者 V3 STM32F407开发板

单片机：STM32F407ZGT6

Keil版本：5.32

STM32CubeMX版本：6.9.2

STM32Cube MCU Packges版本：STM32F4xx_DFP.2.14.0

  二、配置STM32CubeMX

  1. 启动STM32CubeMX，新建STM32CubeMX项目：​
  2. 选择MCU：在软件中选择你的STM32型号-STM32F407ZGT6。​

  3. 选择时钟源：

  4. 配置时钟：
  5. ​使能Debug功能：Serial Wire
  6. ​HAL库时基选择：SysTick
  7. USART1配置：选择异步模式。

  8. 开启外部时钟：配置系统时钟，确保ADC和串口的外部时钟已开启。

  9. 配置ADC：

1）选择ADC1作为采集模块。

2）设置ADC1的通道5（对应引脚PA5）为采集通道。

3）配置采样时间和分辨率。通常，采样时间越长，ADC的转换精度越高，但也会增加转换时间。

4）启用连续禁用模式。

5）禁用扫描模式，因为我们只采集一个通道。

10.配置定时器3：

  • 时钟源频率：84 MHz
  • 预分频器（Prescaler）的值：0
  • 周期（Period）的值：840 - 1 = 839（因为是从0开始计数，所以实际周期是840个时钟周期，但寄存器中存储的是839）
  • 定时器时钟频率 = 时钟源频率 / (预分频器值 + 1) = 84 MHz / (1 + 1) = 84 MHz / 1 = 84 MHz
  • 定时器输出频率 = 定时器时钟频率 / (周期值 + 1) = 假设的定时器时钟频率 84 MHz / 840 = 100 kHz

11.配置工程参数：在Project标签页中，配置项目名称和位置，选择工具链MDK-ARM。​ 12.生成代码：在Code Generator标签页中，配置工程外设文件与HAL库，勾选头文件.c和.h文件分开，然后点击Project > Generate Code生成代码。 

三、代码实现与部署

  1.  main.c增加代码：​​​​​ADC电压换算时用到公式：待测电压=(ADC的返回值/4095​)∗3.3V​.

    #include "math.h"
#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
#define ADC_DMA_BUF_SIZE        4096     /* ADC DMA采集 BUF大小, 应等于ADC通道数的整数倍 */
uint16_t g_adc_dma_buf[ADC_DMA_BUF_SIZE];   /* ADC DMA BUF */
//测量类型
float *g_RMSBUF;
/* 波形通道相关的数据结构 */
typedef struct
{
	float   WaveMean;              /* 平均值 */
	float   WavePkPk;              /* 峰峰值 */
	float   WaveFreq;              /* 频率值 */
	float   WaveMax;               /* 最大值 */
	float   WaveMin;               /* 峰峰值 */
	float   WaveRMS;               /* 均方根 */
	
}DATA_T;
DATA_T data;

void WaveProcess(void);//WaveProcess 功能说明: 波形通道最大值，最小值，平均值，峰峰值和RMS的计算
extern __IO uint8_t g_adc_dma_sta;               /* DMA传输状态标志, 0,未完成; 1, 已完成 */
// 当前ADC值的索引  
volatile uint16_t adc_index = 0;  
/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_TIM3_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_TIM_Base_Start(&htim3);                           //开启定时器3
    // 启动ADC采集并通过DMA传输数据到缓冲区  
   HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)g_adc_dma_buf, ADC_DMA_BUF_SIZE);
	 while (!g_adc_dma_sta);                                   //等待转换完毕
    
	for (uint16_t i = 0; i < ADC_DMA_BUF_SIZE; i++)
	{
    printf("%.3f\r\n", g_adc_dma_buf[i] * 3.3 / 4095); //数据打印，查看结果
	}
	WaveProcess();
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
	}
  /* USER CODE END 3 */
}
    /* USER CODE BEGIN 4 */
/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: DSO1_WaveProcess
*	功能说明: 波形通道1的最大值，最小值，平均值，峰峰值，RMS的计算
*	形    参: 无。
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void WaveProcess(void)
{
	
	
	unsigned short    i; 
	unsigned           int   uiCycle, uiCount = 0;
  data.WaveMin = 4095;
	/* 自动触发模式才计算FFT */
	
		
	/* 求4096个数值的最大值和最小值 */
	for (i = 0; i < ADC_DMA_BUF_SIZE; i++) 
	{
		data.WaveMean += g_adc_dma_buf[i];
	
		data.WaveRMS  += g_adc_dma_buf[i]*g_adc_dma_buf[i];
		
		if(g_adc_dma_buf[i] < data.WaveMin)
		{
			data.WaveMin = g_adc_dma_buf[i];
		}
		
		if(g_adc_dma_buf[i] > data.WaveMax)
		{
			data.WaveMax = g_adc_dma_buf[i];
		}
	}	
	/* 求RMS */
	data.WaveRMS = sqrt(data.WaveRMS/ADC_DMA_BUF_SIZE) * 3.3f / 4095;
	
	/* 求平均值 */
	data.WaveMean = data.WaveMean / ADC_DMA_BUF_SIZE *3.3f / 4095;
	
	/* 求最大值 */
	data.WaveMax =  data.WaveMax * 3.3f / 4095;
	
	/* 求最小值 */
	data.WaveMin = data.WaveMin *3.3f / 4095;
	
	/* 求峰峰值 */
	data.WavePkPk = data.WaveMax - data.WaveMin;		
	
	printf("WaveRMS:%.3f\r\n", data.WaveRMS); //数据打印，查看RMS结果
	printf("WaveMean:%.3f\r\n",data.WaveMean);//数据打印，查看平均值
	printf("WaveMax:%.3f\r\n", data.WaveMax);//数据打印，查看最大值
	printf("WaveMin:%.3f\r\n", data.WaveMin);//数据打印，查看最小值 
	printf("WavePkPk:%.3f\r\n", data.WavePkPk);//数据打印，查看峰峰值
}
/* USER CODE END 4 */
  2. stm32f4xx_it.c增加代码：

    ADC（模数转换器）负责进行数据采集，而DMA（直接存储器访问）则负责将这些数据高效地搬运到指定的内存区域。当DMA完成数据的搬运任务后，整个ADC的采集过程也随之宣告结束。此时，DMA会触发一个中断信号，通知CPU搬运操作已经完成。

    响应这个DMA中断的是DMA2_Stream0_IRQHandler函数。一旦此函数被调用，它便会执行一系列操作来告知CPU：ADC的采集工作已经全部完成。在程序层面，我们可以通过检查一个名为g_adc_dma_sta的标志位的状态变化，来确认ADC的采集过程是否已经结束。

    /* USER CODE BEGIN 0 */
__IO uint8_t g_adc_dma_sta =0;  
/* USER CODE END 0 */
    /**
  * @brief This function handles DMA2 stream0 global interrupt.
  */
void DMA2_Stream0_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN DMA2_Stream0_IRQn 0 */

  /* USER CODE END DMA2_Stream0_IRQn 0 */
  HAL_DMA_IRQHandler(&hdma_adc1);
  /* USER CODE BEGIN DMA2_Stream0_IRQn 1 */
   g_adc_dma_sta = 1;    
  /* USER CODE END DMA2_Stream0_IRQn 1 */
}
  3.  usart.c增加代码：usart.c的第1行添加头文件#include <stdio.h>
    #include <string.h>，在末尾用户代码区增加如下代码。printf调用“fputc()”,“fgetc()”，该函数会使用HAL_UART_Transmit发送数据。 
    /*
* 添加如下代码，可不在工程设置中勾选Use MicroLIB
*/
#pragma import(__use_no_semihosting)

struct __FILE
{
	int a;
};

FILE __stdout;
FILE __stdin;

void _sys_exit(int x)
{
}


/*****************************************************
*function: 写字符文件函数
*param1: 输出的字符
*param2: 文件指针
*return: 输出字符的ASCII码
******************************************************/
int fputc(int ch, FILE *f)
{
	HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)&ch, 1, 10);
	return ch;
}
/*****************************************************
*function: 读字符文件函数
*param1: 文件指针
*return: 读取字符的ASCII码
******************************************************/
int fgetc(FILE *f)
{
	uint8_t ch = 0;
	HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t*)&ch, 1, 10);
	return (int)ch;
}
  4. 连接USART1：用USB转TTL工具连接当前硬件USART1的PA9、PA10，GND。​​
  5. 打开串口助手：​​
  6. 编译代码：Keil编译生成的代码。

  7. 烧录程序：将编译好的程序用ST-LINK烧录到STM32微控制器中。

四、运行结果

观察结果：一旦程序烧录完成并运行，串口助手打印出PA5的电压，当接地的时候得出的电压值是0，当输入50hz，幅度1v，偏置0.5V正弦波得到如下结果。

当输入50hz，幅度1v，偏置0.5V正弦波得到如下结果。

​导入excel看波形

​五、注意事项

1.确保你的开发环境和工具已经正确安装和配置。

2.如果没有打印电压值，按一下复位键，检查连接和电源是否正确，注意根据你所用的硬件来接线，不要接错线。
3.在串口打印数据时，要确保波特率等参数与串口助手设置一致。

通过上述步骤，你就可以在STM32F407上实现基于定时器触发的单通道ADC采集与DMA数据传输，并通过累加的方式计算正弦波的平均值、均方根、最大值、最小值、峰峰值，最终通过串口将电压值打印出来，代码尚有不完善的地方，仅显示简单演示运算原理，精度不高，仅供参考。

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