第6章 直流有刷驱动板电压温度电流采集
本章我们主要来学习直流有刷驱动板的电压、温度、电流采集原理，并实现相关的采集实验。
本章分为如下几个小节：
6.1 电压温度电流采集原理
6.2 硬件设计
6.3 程序设计
6.4 下载验证
6.1 电压温度电流采集原理
1）电压采集原理
由于直流有刷电机驱动板的电源电压远超STM32内部ADC所能采集的范围，我们并不能直接使用ADC进行电压采集，而是需要使用一些硬件电路对电源电压进行处理，使其减小到ADC采集范围，具体原理图如图6.1.1所示：
图6.1.1 电压采集电路
图6.1.1中电压采集电路的实现原理如下：
① 电阻分压，利用三个电阻（R13、R17、R21）对电源电压POWER进行分压，可得a点的电压Va = POWER /（12+12+1）；
② 电压跟随电路，其作用就是让VBUS = Va，即VBUS = POWER /（12+12+1）= POWER/25；
通过这两部分电路的处理，我们就可以直接使用ADC采集VBUS的电压，再根据公式：POWER= 25 * VBUS，即可算出电源电压。
2）电流采集原理
由于STM32内部ADC并不能直接对电流进行采集，所以我们需要先把电流的信号转换为电压的信号，具体的原理图如图6.1.2所示：
图6.1.2 采样电路
图6.1.2中，我们在H桥的回路中串接一个20mR的采样电阻，这样就可以得到一个采样电压I-V = 0.02R * 实际电流I，但是这个采样电压太小了，直接用ADC进行采集的话偏差较大，我们需要对它进行差分放大，具体的原理图如图6.1.3所示：
图6.1.3 电流采集电路
图6.1.3中，差分放大倍数= 12 /（1+1）=6倍，参考电压为1.27V，由此可得输出电压Iout（即CURT点的电压）=6 * 0.02R * 实际电流I + 1.27V，我们只需要采集Iout的电压，再根据公式：实际电流I=（输出电压Iout-1.27）/0.12A，即可算出实际电流。
3）温度采集原理
本实验中我们采集的是驱动板的温度，同样需要用到ADC进行采集，具体的原理图如图6.1.4所示：
图6.1.4温度采集电路
图6.1.4中，我们利用NCP18XH103F03RB热敏电阻对温度进行检测，该热敏电阻是负温度系数电阻，温度越高，其电阻值越低。温度采集电路的原理实现如下：
① 电阻分压，利用热敏电阻和R35电阻（4.7K）对VCC3.3进行分压，可得a点的电压Va = 4.7 * 3.3 V /（4.7 + 热敏电阻阻值Rt）；
② 电压跟随电路，其作用就是让VTEMP = Va，即VTEMP = 4.7 * 3.3 V /（4.7 + 热敏电阻阻值Rt）；
通过这两部分电路的处理，我们就可以直接使用ADC采集VTEMP的电压，再通过公式即可算出热敏电阻阻值Rt。最后我们再根据厂家给出的公式，即可算出该阻值所对应的实际温度值，具体的换算公式将会在代码注释中介绍。
注意：我们所使用的温度换算公式以及相关参数均来自《NCP18XH103F03RB 热敏电阻.pdf》这个数据手册，路径：A盘→6，硬件资料 →2，芯片资料 文件夹下可以找到。
6.2 硬件设计
1. 例程功能
1、本实验以电机开发板的直流有刷电机驱动接口1为例，基于基础驱动代码功能，加入多通道ADC采集，利用ADC1_CH4（由PA3复用）、ADC1_CH6（由PC0复用）和ADC1_CH7由PC1复用）三个通道，分别检测电压、温度和电流采集电路对应的输出电压，然后进一步算出电压、电流和温度值。
2、当按键0按下，就增大PWM的比较值变量，当按键1按下，就减小PWM的比较值变量。比较值变量的绝对值越大，电机速度越快。当比较值变量为正数时电机正转，反之电机反转，按下按键2则马上停止电机。
3、屏幕显示按键功能信息。
4、串口1打印驱动板电压、电流、温度信息。
5、LED0闪烁指示程序运行。
2. 硬件资源
1）LED灯
LED0 – PE0
2）独立按键
KEY0 – PE12
KEY1 – PE13
KEY2 – PE14
3）定时器1
TIM1正常输出通道 PA8
TIM1互补输出通道 PB13
4）SD（刹车）信号输出 PC13
5）ADC1
ADC1通道4 PA3（电压）
ADC1通道6 PC0（温度）
ADC1通道7 PC1（电流）
6）串口1
USART1_TX PB6（发送）
USART1_RX PB7（接收）
3. 原理图
图6.2.1 直流有刷电机接口1原理图
图6.2.1就是我们DMG474电机开发板的直流有刷电机接口1原理图，本实验我们只需要用到了PM1_PWM_UH（PA8）、PM1_PWM_UL（PB13）、PM1_CTRL_SD（PC13）、PM1_VBUS（PA3）、PM1_AMPU（PC1）和PM1_VTEMP（PC0）这6个引脚，其中PA8和PB13用于输出所需的PWM控制信号，PC13用于输出刹车信号，PA3、PC0和PC1分别用于检测电源电压、温度和电流采集电路对应的输出电压。
本实验的硬件接线部分和基础驱动实验基本一致，这里需要用一根USB-C数据线连接串口1到电脑，才可以在串口调试助手查看数据，接线如图6.2.2所示：
图6.2.2 串口1连接电脑示意图
6.3 程序设计
本实验是基于基础驱动实验实现的，其中所用到的HAL库驱动请回顾高级定时器以及ADC章节的内容。下面介绍一下电压电流温度采集相关的ADC、DMA配置步骤。
ADC、DMA配置步骤
1）开启ADCx和输入通道的GPIO时钟，配置该IO口的模拟输入功能。
首先开启ADCx的时钟，然后配置GPIO为模拟输入模式。本实验我们默认用到ADC1通道4、6、7，对应IO是PA3、PC0和PC1，它们的时钟开启方法如下：
__HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLE (); /* 使能ADC1时钟 */ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE (); /* 开启GPIOA时钟 */ __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE (); /* 开启GPIOC时钟 */
IO口模拟输入功能是通过函数HAL_GPIO_Init来配置的。
2）初始化ADCx，设置ADCx的参数。
通过HAL_ADC_Init函数来设置ADCx时钟分频系数、分辨率、模式、扫描方式、对齐方式等信息。
注意：该函数会调用：HAL_ADC_MspInit函数，但是为了方便代码管理和移植，我们就直接在adc_nch_dma_init函数中，使能ADC时钟和GPIO时钟，初始化通道对应IO引脚等。
3）配置ADC通道
通过HAL_ADC_ConfigChannel函数来配置ADC的通道，根据需求设置通道、序列、采样时间，等等。
4）配置DMA
首先开启DMA的时钟，然后通过HAL_DMA_Init函数配置DMA，包括：通道、通道、外设地址、存储器地址、传输方向，等等。
HAL库为了处理各类外设的DMA请求，在调用相关函数之前，需要调用一个宏定义标识符，来连接DMA和外设句柄。这个宏定义为__HAL_LINKDMA。
5）使能DMA对应通道中断，配置DMA中断优先级，使能ADC和DMA
通过HAL_NVIC_EnableIRQ函数使能DMA通道中断。
通过HAL_NVIC_SetPriority函数设置中断优先级。
通过HAL_ADC_Start_DMA函数开启ADC转换和DMA传输。
6）编写中断服务函数
DMA的每个通道都有一个对应的中断服务函数，比如DMA1_Channel1的中断服务函数为DMA1_Channel1_IRQHandler。如果使用HAL库的中断回调机制，可以在相关中断服务函数中直接调用DMA中断公共处理函数HAL_DMA_IRQHandler，然后我们直接重定义相关的中断回调函数来编写中断程序即可。
6.3.1 程序流程图
图6.3.1.1 电压、温度、电流采集程序流程图
6.3.2 程序解析
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。定时器驱动相关源码与基础驱动章节一致，这里不再赘述。我们先看ADC相关的程序，ADC驱动源码包括两个文件：adc.c和adc.h。
首先看adc.h头文件的几个宏定义：
/* ADC及引脚 定义 */
#define ADC_ADCX_CH0_GPIO_PORT GPIOA
#define ADC_ADCX_CH0_GPIO_PIN GPIO_PIN_3
#define ADC_ADCX_CH0_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PA口时钟使能 */
#define ADC_ADCX_CH1_GPIO_PORT GPIOC
#define ADC_ADCX_CH1_GPIO_PIN GPIO_PIN_0
#define ADC_ADCX_CH1_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PC口时钟使能 */
#define ADC_ADCX_CH2_GPIO_PORT GPIOC
#define ADC_ADCX_CH2_GPIO_PIN GPIO_PIN_1
#define ADC_ADCX_CH2_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); }while(0) /* PC口时钟使能 */
#define ADC_ADCX ADC1
#define ADC_ADCX_CH0 ADC_CHANNEL_4 /* 电压测量通道 */
#define ADC_ADCX_CH1 ADC_CHANNEL_6 /* 温度测量通道 */
#define ADC_ADCX_CH2 ADC_CHANNEL_7 /* 电流测量通道 */
#define ADC_ADCX_CHY_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLE(); }while(0) /* ADC1时钟使能 */
#define ADC_CH_NUM 3 /* 需要转换的通道数目 */
#define ADC_COLL 1000 /* 单采集次数 */
/* 总采集次数 */
#define ADC_SUM ADC_CH_NUM*ADC_COLL
/* DMA传输相关 定义 */
#define ADC_ADCX_DMASx DMA1_Channel1 /* ADC1_DMA通道 */
#define ADC_ADCX_DMASx_REQUEST DMA_REQUEST_ADC1
#define ADC_ADCX_DMASx_IRQn DMA1_Channel1_IRQn
#define ADC_ADCX_DMASx_IRQHandler DMA1_Channel1_IRQHandler
可以把上面的宏定义分成两部分，第一部分是ADC通道的IO口以及采集次数的宏定义。第二部分则是ADC相关的DMA宏定义。
下面看adc.c的程序，首先是ADC初始化函数。
/**
* @brief ADC初始化函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void adc_init(void)
{
g_adc_nch_dma_handle.Instance = ADC_ADCX;
/* 4分频，ADCCLK = SYSCLK/4 = 170/4 = 42.5Mhz */
g_adc_nch_dma_handle.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
/* 12位模式 */
g_adc_nch_dma_handle.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
/* 不需要增益补偿 */
g_adc_nch_dma_handle.Init.GainCompensation = 0;
/* 右对齐 */
g_adc_nch_dma_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
/* 扫描模式 */
g_adc_nch_dma_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_ENABLE;
/* 规则序列转换结束标志 */
g_adc_nch_dma_handle.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SEQ_CONV;
/* 禁用低功耗延迟模式 */
g_adc_nch_dma_handle.Init.LowPowerAutoWait = DISABLE;
/* 使能连续转换 */
g_adc_nch_dma_handle.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;
/* 3个转换在规则序列中 */
g_adc_nch_dma_handle.Init.NbrOfConversion = 3;
/* 禁止不连续采样模式 */
g_adc_nch_dma_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
/* 不连续采样通道数为0 */
g_adc_nch_dma_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0;
/* 软件触发 */
g_adc_nch_dma_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
g_adc_nch_dma_handle.Init.ExternalTrigConvEdge =
ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE; /* 使用软件触发 */
/* 开启DMA请求 */
g_adc_nch_dma_handle.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE;
/* 数据溢出时覆盖ADC数据 */
g_adc_nch_dma_handle.Init.Overrun = ADC_OVR_DATA_OVERWRITTEN;
/* 禁用过采样功能 */
g_adc_nch_dma_handle.Init.OversamplingMode = DISABLE;
HAL_ADC_Init(&g_adc_nch_dma_handle); /* 初始化 */
/* 以单端模式运行ADC校准 */
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_nch_dma_handle, ADC_SINGLE_ENDED);
}
/**
* @brief ADC底层驱动，引脚配置，时钟使能
* @param hadc:ADC句柄
* @retval 无
*/
void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef *hadc)
{
if(hadc->Instance == ADC_ADCX)
{
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};
/* 设置ADC的时钟源 */
PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC12;
PeriphClkInit.Adc12ClockSelection = RCC_ADC12CLKSOURCE_SYSCLK;
HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit);
/* 使能ADCx时钟 */
ADC_ADCX_CHY_CLK_ENABLE();
/* 开启GPIO时钟 */
ADC_ADCX_CH0_GPIO_CLK_ENABLE();
ADC_ADCX_CH1_GPIO_CLK_ENABLE();
ADC_ADCX_CH2_GPIO_CLK_ENABLE();
/* AD采集引脚模式设置,模拟输入 */
gpio_init_struct.Pin = ADC_ADCX_CH0_GPIO_PIN;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
gpio_init_struct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(ADC_ADCX_CH0_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
gpio_init_struct.Pin = ADC_ADCX_CH1_GPIO_PIN;
HAL_GPIO_Init(ADC_ADCX_CH1_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
gpio_init_struct.Pin = ADC_ADCX_CH2_GPIO_PIN;
HAL_GPIO_Init(ADC_ADCX_CH2_GPIO_PORT, &gpio_init_struct);
}
}
ADC初始化函数通过HAL_ADC_Init和HAL_ADC_ConfigChannel配置ADC1的相关参数，这一部分的原理和多通道ADC采集（使用DMA）实验是一样的，这里不再赘述。
注意：代码中所使用的ADC通道是通过宏定义传入的，其中的ADC_ADCX_CH0、ADC_ADCX_CH1、ADC_ADCX_CH2实际上分别对应的是ADC1_CH4、ADC1_CH6和ADC1_CH7。
接下来看ADC相关的DMA传输初始化函数：
/**
* @brief ADC DMA读取 初始化函数
* @note 本函数还是使用adc_init对ADC进行大部分配置,有差异的地方再单独配置
* @param par : 外设地址
* @param mar : 存储器地址
* @retval 无
*/
void adc_nch_dma_init(void)
{
__HAL_RCC_DMAMUX1_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();
/* DMA配置 */
g_dma_nch_adc_handle.Instance = ADC_ADCX_DMASx; /* 设置DMA通道 */
/* 设置DMA请求 */
g_dma_nch_adc_handle.Init.Request= ADC_ADCX_DMASx_REQUEST;
/* DIR = 1,外设到存储器模式 */
g_dma_nch_adc_handle.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;
/* 外设非增量模式 */
g_dma_nch_adc_handle.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;
/* 存储器增量模式 */
g_dma_nch_adc_handle.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;
/* 外设数据长度:16位 */
g_dma_nch_adc_handle.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;
/* 存储器数据长度:16位 */
g_dma_nch_adc_handle.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;
/* 外设流控模式 */
g_dma_nch_adc_handle.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;
/* 中等优先级 */
g_dma_nch_adc_handle.Init.Priority = DMA_PRIORITY_MEDIUM;
HAL_DMA_Init(&g_dma_nch_adc_handle); /* 初始化DMA */
adc_init(); /* 初始化ADC */
/* 配置对应ADC通道 */
adc_channel_set(&g_adc_nch_dma_handle , ADC_ADCX_CH0, ADC_REGULAR_RANK_1,
ADC_SAMPLETIME_640CYCLES_5);
adc_channel_set(&g_adc_nch_dma_handle , ADC_ADCX_CH1, ADC_REGULAR_RANK_2,
ADC_SAMPLETIME_640CYCLES_5);
adc_channel_set(&g_adc_nch_dma_handle , ADC_ADCX_CH2, ADC_REGULAR_RANK_3,
ADC_SAMPLETIME_640CYCLES_5);
__HAL_LINKDMA(&g_adc_nch_dma_handle,DMA_Handle,g_dma_nch_adc_handle);
/* 设置DMA中断优先级为3，子优先级为3 */
HAL_NVIC_SetPriority(ADC_ADCX_DMASx_IRQn, 3, 3);
HAL_NVIC_EnableIRQ(ADC_ADCX_DMASx_IRQn); /* 使能DMA中断 */
/* 开启ADC的DMA传输 */
HAL_ADC_Start_DMA(&g_adc_nch_dma_handle,(uint32_t *)g_adc_value,ADC_SUM);
}
该函数首先配置ADC采集相关IO，然后调用adc_init函数对ADC进行初始化，接着开启DMA的时钟以及初始化相关的DMA。最后把ADC和DMA关联，使能DMA中断，并开启ADC和DMA。
下面我们来看ADC采集中断服务回调函数。
/**
* @brief ADC 采集中断服务回调函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
if (hadc->Instance == ADC_ADCX)
{
HAL_ADC_Stop_DMA(&g_adc_nch_dma_handle); /* 关闭DMA转换 */
calc_adc_val(g_adc_val); /* 计算ADC的平均值 */
HAL_ADC_Start_DMA(&g_adc_nch_dma_handle, (uint32_t *)&g_adc_value,
(uint32_t)(ADC_SUM)); /* 启动DMA转换 */
}
}
在ADC中断回调函数中，先关闭DMA转换，然后调用calc_adc_val函数计算ADC平均值（滤波），calc_adc_val函数我们后面再介绍。滤波后的ADC值存储到g_adc_val这个数组当中，我们将通过滤波后的ADC值来进行电压、温度以及电流的计算。计算完ADC平均值后，再次启动DMA转换。
接下来看电压、电流以及温度计算相关的程序，包括两个文件：dc_motor.c和dc_motor.h，我们这里只介绍本实验新增的内容。
首先看dc_motor.h头文件的几个宏定义：
/* 电流计算公式： * I=（最终输出电压-初始参考电压）/（6*0.02）A * ADC值转换为电压值：电压=ADC值*3.3/4096，这里电压单位为V，我们换算成mV,4096/1000=4.096，后面就直接算出为mA * 整合公式可以得出电流 I= （当前ADC值-初始参考ADC值）* （3.3 / 4.096 / 0.12） */ #define ADC2CURT (float)(3.3f / 4.096f / 0.12f) /* 电压计算公式： * V_POWER = V_BUS * 25 * ADC值转换为电压值：电压=ADC值*3.3/4096 * 整合公式可以得出电压V_POWER= ADC值 *（3.3f * 25 / 4096） */ #define ADC2VBUS (float)(3.3f * 25 / 4096)
这里定义的是电流、电压计算相关的宏，其中涉及的公式是根据我们前面介绍的电流、电压采集电路原理得出的，当我们需要计算电流和电压的时候，直接调用相应的宏定义即可，具体的公式推导过程大家可以直接看代码的注释。
下面看dc_motor.c的程序，首先看ADC平均值计算函数。
/**
* @brief 计算ADC的平均值（滤波）
* @param * p ：存放ADC值的指针地址
* @note 此函数对电压、温度、电流对应的ADC值进行滤波，
* p[0]-p[2]对应的分别是电压、温度和电流
* @retval 无
*/
void calc_adc_val(uint16_t * p)
{
uint32_t temp[3] = {0,0,0};
int i;
for(i=0;i<ADC_COLL;i++) /* 循环ADC_COLL次取值，累加 */
{
temp[0] += g_adc_value[0+i*ADC_CH_NUM];
temp[1] += g_adc_value[1+i*ADC_CH_NUM];
temp[2] += g_adc_value[2+i*ADC_CH_NUM];
}
temp[0] /= ADC_COLL; /* 取平均值 */
temp[1] /= ADC_COLL;
temp[2] /= ADC_COLL;
p[0] = temp[0]; /* 存入电压ADC通道平均值 */
p[1] = temp[1]; /* 存入温度ADC通道平均值 */
p[2] = temp[2]; /* 存入电流ADC通道平均值 */
}
这个函数非常简单，它的功能就是把电压、温度以及电流采集通道的ADC值分别累计1000次，然后取平均值（滤波），最后再把ADC平均值存入相应的数组元素中。
接下来看温度值计算函数，其定义如下：
/*
Rt = Rp *exp(B*(1/T1-1/T2))
Rt 是热敏电阻在T1温度下的阻值；
Rp是热敏电阻在T2常温下的标称阻值；
exp是e的n次方，e是自然常数，就是自然对数的底数，近似等于 2.7182818；
B值是热敏电阻的重要参数，教程中用到的热敏电阻B值为3380；
这里T1和T2指的是开尔文温度，T2是常温25℃，即(273.15+25)K
T1就是所求的温度
*/
const float Rp = 10000.0f; /* 10K */
const float T2 = (273.15f + 25.0f); /* T2 */
const float Bx = 3380.0f; /* B */
const float Ka = 273.15f;
/**
* @brief 计算温度值
* @param para: 温度采集对应ADC通道的值（已滤波）
* @note 计算温度分为两步：
1.根据ADC采集到的值计算当前对应的Rt
2.根据Rt计算对应的温度值
* @retval 温度值
*/
float get_temp(uint16_t para)
{
float Rt;
float temp;
/*
第一步：
Rt = 3.3 * 4700 / VTEMP - 4700 ,其中VTEMP就是温度检测通道采集回来的电压值,VTEMP = ADC值* 3.3/4096
由此我们可以计算出当前Rt的值：Rt = 3.3f * 4700.0f / (para * 3.3f / 4096.0f ) - 4700.0f;
*/
Rt = 3.3f * 4700.0f / (para * 3.3f / 4096.0f ) - 4700.0f;
/* 第二步：根据当前Rt的值来计算对应温度值：Rt = Rp *exp(B*(1/T1-1/T2)) */
temp = Rt / Rp; /* 解出exp(B*(1/T1-1/T2)) ，即temp = exp(B*(1/T1-1/T2))*/
temp = log(temp); /* 解出B*(1/T1-1/T2) ，即temp = B*(1/T1-1/T2) */
temp /= Bx; /* 解出1/T1-1/T2 ，即temp = 1/T1-1/T2 */
temp += (1.0f / T2); /* 解出1/T1 ，即temp = 1/T1 */
temp = 1.0f / (temp); /* 解出T1 ，即temp = T1 */
temp -= Ka; /* 计算T1对应的摄氏度 */
return temp; /* 返回温度值 */
}
代码中首先定义了一些关于热敏电阻的参数，各参数的含义我们在代码注释中已经详细介绍，它们的值是根据实际的热敏电阻型号来确定的，详见《NCP18XH103F03RB 热敏电阻.pdf》这个数据手册，路径：A盘→6，硬件资料 →2，芯片资料 文件夹下可以找到。
温度计算函数的实现分为两个步骤：
第一步：根据采集到的ADC值计算出当前热敏电阻阻值Rt，公式如下：
Rt = 3.3 * 4700 / VTEMP - 4700
公式中VTEMP是温度检测通道对应的电压值，结合ADC换算公式VTEMP = ADC值* 3.3/4096可得Rt= 3.3 * 4700/ (ADC值 * 3.3 / 4096 ) - 4700。
第二步：根据当前Rt的值来计算对应温度值，公式如下：
Rt = Rp * exp( B * ( 1/T1 - 1/T2 ) )
公式中的T1就是所求的温度，它的默认单位是华氏度，我们最后还需要将其转换成摄氏度。温度计算函数的实现本质上就是这两个公式的代码体现，大家一定要跟着公式去理解代码。
在main.c里面编写如下代码：
int main(void)
{
uint8_t key;
uint16_t t;
int32_t motor_pwm = 0; /* PWM比较值 */
uint16_t init_adc_val;
HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */
sys_stm32_clock_init(85, 2, 2, 4, 8); /* 设置时钟,170Mhz */
delay_init(170); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */
led_init(); /* 初始化LED */
lcd_init(); /* 初始化LCD */
key_init(); /* 初始化按键 */
/* 170 000 000 / 1 = 170 000 000 170Mhz的计数频率，计数8500次为50us */
atim_timx_cplm_pwm_init(8500 - 1, 0);
dcmotor_init(); /* 初始化电机 */
adc_nch_dma_init(); /* ADC DMA传输初始化 */
lcd_show_string(10, 10, 200, 24, 24, "DcMotor Test", RED);
lcd_show_string(10, 40, 200, 24, 24, "KEY0:Forward", RED);
lcd_show_string(10, 70, 200, 24, 24, "KEY1:Backward", RED);
lcd_show_string(10, 100, 200, 24, 24, "KEY2:Stop", RED);
delay_ms(20);
/* init_adc_val存储电流测量对应的参考电压ADC值，这里进行滤波 */
init_adc_val = g_adc_val[2]; /* 取出第一次得到的值 */
for(t=0;t<1000;t++)
{
init_adc_val += g_adc_val[2]; /* 现在的值和上一次存储的值相加 */
init_adc_val /= 2; /* 取平均值 */
delay_ms(1);
}
while (1)
{
key = key_scan(0); /* 按键扫描 */
if(key == KEY0_PRES) /* 当key0按下 */
{
/* 因为不同的电机最小启动电压不同，可能在第一次增加的时候电机还不能转起来 */
motor_pwm += 400;
if (motor_pwm == 0)
{
dcmotor_stop(); /* 停止则立刻响应 */
motor_pwm = 0;
}
else
{
dcmotor_start(); /* 开启电机 */
if (motor_pwm >= 8200) /* 限速 */
{
motor_pwm = 8200;
}
}
motor_pwm_set(motor_pwm); /* 设置电机PWM的占空比 */
}
else if(key == KEY1_PRES) /* 当key1按下 */
{
motor_pwm -= 400;
if (motor_pwm == 0)
{
dcmotor_stop(); /* 停止则立刻响应 */
motor_pwm = 0;
}
else
{
dcmotor_start(); /* 开启电机 */
if (motor_pwm <= -8200) /* 限速 */
{
motor_pwm = -8200;
}
}
motor_pwm_set(motor_pwm); /* 设置电机PWM的占空比 */
}
else if(key == KEY2_PRES) /* 当key2按下 */
{
LED1_TOGGLE();
dcmotor_stop(); /* 关闭电机 */
motor_pwm = 0;
motor_pwm_set(motor_pwm); /* 设置电机PWM的占空比 */
}
delay_ms(10);
t++;
if(t % 20 == 0)
{
LED0_TOGGLE(); /*LED0(红灯) 翻转*/
printf("KEY0：增加比较值，KEY1：减小比较值，KEY2：停止电机\r\n\r\n");
printf("Valtage:%.1fV \r\n", g_adc_val[0]*ADC2VBUS);
printf("Temp:%.1fC \r\n", get_temp(g_adc_val[1]));
printf("Current:%.1fmA \r\n\r\n", abs(g_adc_val[2]-
init_adc_val)*ADC2CURT); /* 打印电流值 */
}
}
}
初始化的内容和基础驱动章节基本相同，只是多了adc_nch_dma_init()这个语句，对ADC以及DMA进行初始化。
注意：在电流采集电路的原理介绍中，我们有提到参考电压的值为1.27V。在实际的应用中，为了获取更精确的参考值，我们不直接使用1.27V作为参考电压，而是采用以下方式获得参考电压：在进入while循环之前（此时电机没有启动），读取1000次电流采集通道对应的ADC值，然后取平均值，进而计算出参考电压。
在while循环里面，除了基础驱动的内容，我们还利用串口1来打印电压、温度以及电流的值，它们的计算过程如下：
数组元素g_adc_val [0]~ g_adc_val [2]所存储的数据分别对应的是电压、温度、电流采集通道的ADC平均值，我们取出相应的ADC平均值，代入公式即可算出结果。值得注意的是，电流是没有负数的，因此需要调用abs函数对电流值取绝对值。
6.4 下载验证
下载代码后，可以看到LED0在闪烁，说明程序已经正常在跑了，LCD显示一些按键功能提示信息，当我们按下KEY0，比较值变量motor_pwm将增大；按下KEY1，比较值变量motor_pwm将减小；按下KEY2，电机将停止。比较值变量motor_pwm为正数时，电机正转，反之电机反转，其绝对值越大，电机的速度越快。我们再打开串口调试助手，选择对应的串口端口，我这边是COM3，可以看到串口打印的按键信息、电压、温度以及电流值，如图6.4.1所示：
图6.4.1 串口打印按键信息、电压、温度以及电流值
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