APM32E030 温度传感器不同频率周期性采样问题

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APM32E030 内置温度传感器，尽管其精度不及外置传感器，但可满足温度趋势判断的使用需求。目前我们的项目中已启用 ADC 采样功能，其中电压、电流的采样周期较高（约 5KHz），而温度采样周期较低（仅 2Hz）。针对这种不同频率的周期性采样需求，该如何实现呢？

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APM32E030多频率ADC采样实现方案
针对APM32E030内置温度传感器与外部电压电流采样的不同频率需求，我提供几种实用的实现方案：

方案一：定时器触发 + ADC扫描模式（推荐）
这是最高效的硬件解决方案，利用APM32E030的定时器和ADC扫描功能。

1. // 配置定义
   
2. #define VOLTAGE_CHANNEL    0   // 电压采样通道
   
3. #define CURRENT_CHANNEL    1   // 电流采样通道  
   
4. #define TEMP_CHANNEL       16  // 内置温度传感器通道
   
5. #define SAMPLE_BUFFER_SIZE 100
   
6. 
   
7. // 采样缓冲区
   
8. uint16_t voltage_buffer[SAMPLE_BUFFER_SIZE];
   
9. uint16_t current_buffer[SAMPLE_BUFFER_SIZE];
   
10. uint16_t temp_buffer[10];  // 温度缓冲区较小
    
11. volatile uint32_t voltage_current_count = 0;
    
12. volatile uint32_t temp_count = 0;
    
13. volatile uint8_t temp_sampling_flag = 0;
    
14. 
    
15. // 定时器配置
    
16. void TIM_Config(void)
    
17. {
    
18.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    
19.    
    
20.     // 5kHz定时器 - 用于电压电流采样
    
21.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    
22.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (SystemCoreClock / 5000) - 1;  // 5kHz
    
23.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    
24.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    
25.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    
26.     TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
    
27.    
    
28.     // 2Hz定时器 - 用于温度采样
    
29.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6, ENABLE);
    
30.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (SystemCoreClock / 2) - 1;  // 2Hz
    
31.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    
32.     TIM_TimeBaseInit(TIM6, &TIM_TimeBaseStructure);
    
33.    
    
34.     // 启用定时器中断
    
35.     TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);
    
36.     TIM_ITConfig(TIM6, TIM_IT_Update, ENABLE);
    
37.    
    
38.     NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);
    
39.     NVIC_EnableIRQ(TIM6_IRQn);
    
40.    
    
41.     TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
    
42.     TIM_Cmd(TIM6, ENABLE);
    
43. }
    
44. 
    
45. // ADC配置
    
46. void ADC_Config(void)
    
47. {
    
48.     ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
    
49.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
50.    
    
51.     // 启用ADC时钟
    
52.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
    
53.    
    
54.     // 配置ADC通道对应的GPIO（外部传感器）
    
55.     RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE);
    
56.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;  // PA0, PA1
    
57.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
    
58.     GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    
59.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
60.    
    
61.     // ADC基本配置
    
62.     ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
    
63.     ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;  // 单通道模式
    
64.     ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;  // 单次转换
    
65.     ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
    
66.     ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    
67.     ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;
    
68.     ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
    
69.    
    
70.     // 启用温度传感器
    
71.     ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE);
    
72.    
    
73.     // 启用ADC
    
74.     ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
    
75.    
    
76.     // 等待ADC稳定
    
77.     Delay_ms(1);
    
78. }
    
79. 
    
80. // 定时器3中断 - 5kHz电压电流采样
    
81. void TIM3_IRQHandler(void)
    
82. {
    
83.     if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)
    
84.     {
    
85.         TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
    
86.         
    
87.         // 交替采样电压和电流
    
88.         static uint8_t vc_alternate = 0;
    
89.         
    
90.         if(vc_alternate == 0)
    
91.         {
    
92.             // 采样电压
    
93.             ADC_RegularChannelConfig(ADC1, VOLTAGE_CHANNEL, 1, ADC_SampleTime_239_5Cycles);
    
94.             ADC_StartConversion(ADC1);
    
95.             while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);
    
96.             voltage_buffer[voltage_current_count % SAMPLE_BUFFER_SIZE] = ADC_GetConversionValue(ADC1);
    
97.         }
    
98.         else
    
99.         {
    
100.             // 采样电流  
     
101.             ADC_RegularChannelConfig(ADC1, CURRENT_CHANNEL, 1, ADC_SampleTime_239_5Cycles);
     
102.             ADC_StartConversion(ADC1);
     
103.             while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);
     
104.             current_buffer[voltage_current_count % SAMPLE_BUFFER_SIZE] = ADC_GetConversionValue(ADC1);
     
105.             
     
106.             voltage_current_count++;
     
107.         }
     
108.         
     
109.         vc_alternate = !vc_alternate;
     
110.     }
     
111. }
     
112. 
     
113. // 定时器6中断 - 2Hz温度采样
     
114. void TIM6_IRQHandler(void)
     
115. {
     
116.     if (TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET)
     
117.     {
     
118.         TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update);
     
119.         temp_sampling_flag = 1;  // 设置标志，在主循环中处理
     
120.     }
     
121. }
     
122. 
     
123. // 主循环中的温度采样处理
     
124. void ProcessTemperatureSampling(void)
     
125. {
     
126.     if(temp_sampling_flag)
     
127.     {
     
128.         temp_sampling_flag = 0;
     
129.         
     
130.         // 采样温度
     
131.         ADC_RegularChannelConfig(ADC1, TEMP_CHANNEL, 1, ADC_SampleTime_239_5Cycles);
     
132.         ADC_StartConversion(ADC1);
     
133.         while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);
     
134.         uint16_t temp_raw = ADC_GetConversionValue(ADC1);
     
135.         
     
136.         // 温度转换（需要根据芯片手册校准）
     
137.         float temperature = ConvertToTemperature(temp_raw);
     
138.         
     
139.         temp_buffer[temp_count % 10] = temp_raw;
     
140.         temp_count++;
     
141.         
     
142.         // 温度数据处理
     
143.         ProcessTemperatureData(temperature);
     
144.     }
     
145. }
     

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方案二：DMA + 定时器触发（高效率方案）
如果APM32E030支持，使用DMA可以进一步提高效率：

1. // DMA配置（如果芯片支持）
   
2. void ADC_DMA_Config(void)
   
3. {
   
4.     DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
   
5.    
   
6.     // 启用DMA时钟
   
7.     RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);
   
8.    
   
9.     // 配置DMA
   
10.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;
    
11.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)voltage_buffer;
    
12.     DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
    
13.     DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = SAMPLE_BUFFER_SIZE;
    
14.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
    
15.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
    
16.     DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;
    
17.     DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;
    
18.     DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
    
19.     DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
    
20.     DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
    
21.     DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);
    
22.    
    
23.     // 启用DMA
    
24.     DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
    
25.    
    
26.     // ADC配置为DMA模式
    
27.     ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);
    
28. }
    

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方案三：软件定时方案（简单实用）
如果硬件资源有限，可以使用单个定时器配合软件计数：

1. 
   
2. // 软件计数方案
   
3. #define VC_SAMPLE_INTERVAL  200   // 5kHz = 200us
   
4. #define TEMP_SAMPLE_INTERVAL 500000  // 2Hz = 500ms
   
5. 
   
6. void TIM_Software_Config(void)
   
7. {
   
8.     // 配置一个1kHz的基础定时器
   
9.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
   
10.    
    
11.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    
12.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (SystemCoreClock / 1000) - 1;  // 1kHz
    
13.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;
    
14.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    
15.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    
16.     TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
    
17.    
    
18.     TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);
    
19.     NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn);
    
20.     TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
    
21. }
    
22. 
    
23. void TIM3_IRQHandler(void)
    
24. {
    
25.     static uint32_t vc_counter = 0;
    
26.     static uint32_t temp_counter = 0;
    
27.    
    
28.     if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)
    
29.     {
    
30.         TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
    
31.         
    
32.         // 电压电流采样计数
    
33.         vc_counter++;
    
34.         if(vc_counter >= VC_SAMPLE_INTERVAL)
    
35.         {
    
36.             vc_counter = 0;
    
37.             StartVoltageCurrentSampling();
    
38.         }
    
39.         
    
40.         // 温度采样计数
    
41.         temp_counter++;
    
42.         if(temp_counter >= TEMP_SAMPLE_INTERVAL)
    
43.         {
    
44.             temp_counter = 0;
    
45.             temp_sampling_flag = 1;
    
46.         }
    
47.     }
    
48. }
    

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温度传感器使用注意事项

1. // 温度传感器校准和转换
   
2. float ConvertToTemperature(uint16_t adc_value)
   
3. {
   
4.     // APM32E030温度传感器典型参数（参考数据手册）
   
5.     const float V25 = 0.76f;    // 25°C时的电压（典型值）
   
6.     const float Avg_Slope = 2.5f; // mV/°C（典型值）
   
7.     const float VREF = 3.3f;    // 参考电压
   
8.    
   
9.     // 将ADC值转换为电压
   
10.     float voltage = (adc_value * VREF) / 4095.0f;
    
11.    
    
12.     // 计算温度
    
13.     float temperature = ((V25 - voltage) * 1000.0f / Avg_Slope) + 25.0f;
    
14.    
    
15.     return temperature;
    
16. }

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推荐方案
推荐使用方案一，理由如下：

硬件独立性：两个定时器独立工作，互不干扰

精确计时：硬件定时器确保采样间隔准确

低CPU开销：中断处理简单高效

易于扩展：可以方便地调整采样频率

关键优化建议
中断优先级：设置电压电流采样的中断优先级高于温度采样

缓冲区管理：使用循环缓冲区防止数据丢失

温度滤波：对温度数据进行滑动平均滤波，提高趋势判断的可靠性

错误处理：添加ADC采样超时检测等容错机制

这种架构既能满足高频电压电流采样的实时性要求，又能实现低频温度采样的趋势监测，非常适合您的应用场景。

中影

看了半天，的确方案一可行，楼主很厉害啊。

发财树

确实有点东西。