关于STN32多重采样频率

Question

想用STM32F407ZGT6的ADC开启双重交替采样模式，请问采样频率、采样率怎么计算？有什么限制？比如采样频率需要高于信号频率的两倍，采样率需要高于被测信号频率的五倍之类的吗？是不是和独立模式一样的计算方式？

例如：

Timer8的频率为144MHz/（14-1）/（10-1）
ADC的时钟频率为72MHz/2=36MHz

那么它们的采样频率、采样率分别为多少？如果我要采样1024个点

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Answer 1

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• 以下回答由chatgpt基于相关博客总结生成:

  关于STM32F407ZGT6的ADC双重交替采样模式的采样频率和采样率计算方法和限制

  在STM32F407ZGT6的ADC中启用双重交替采样模式可以提高采样速度和精度，但需要注意一些限制和计算方法。下面是对这些问题的回答：

  1. 采样频率和采样率的计算方法

  在STM32F407ZGT6的ADC中，双重交替采样模式的采样频率和采样率的计算方法与独立模式不同。

  1.1. 采样频率的计算方法

  采样频率等于ADC的时钟频率除以采样周期。

  采样频率 = ADC时钟频率 / 采样周期

  其中，ADC时钟频率可以由外部时钟或内部时钟源提供。在此问题中，假设ADC的时钟频率为36MHz。

  1.2. 采样率的计算方法

  采样率等于采样频率乘以采样周期数。

  采样率 = 采样频率 * 采样周期数

  其中，采样周期数是指在每个采样周期中进行的采样次数。在双重交替采样模式中，采样周期数通常是2。

  2. 采样频率和采样率的限制

  在使用双重交替采样模式时，请注意以下限制：

  • 采样频率必须小于或等于ADC时钟频率的一半。这是由Nyquist-Shannon采样定理确定的，确保信号的充分采样和重建。
  • 采样速率必须小于ADC转换时间。转换时间是指从开始转换到转换完成所需的时间。在STM32F407ZGT6的ADC中，转换时间由采样时间和转换周期决定。采样时间和转换周期是ADC寄存器的设置项，可以根据需要进行调整。

  3. 代码示例

  下面是一个使用STM32CubeMX配置和启用双重交替采样模式的示例代码（以STM32Cube HAL库为例）：

  ADC_HandleTypeDef hadc;
  
  void MX_ADC_Init(void)
  {
    hadc.Instance = ADC1;
    hadc.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2;
    hadc.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
    hadc.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;
    hadc.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
    hadc.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
    hadc.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
    hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
    hadc.Init.NbrOfConversion = 1;
    hadc.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;
    hadc.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV;
  
    if (HAL_ADC_Init(&hadc) != HAL_OK) {
      Error_Handler();
    }
  
    ADC_ChannelConfTypeDef sConfig;
    sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;
    sConfig.Rank = 1;
    sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
    sConfig.Offset = 0;
  
    if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig) != HAL_OK) {
      Error_Handler();
    }
  }
  
  void StartSampling(void)
  {
    MX_ADC_Init();
  
    // 配置双重交替采样模式
    hadc.Instance->CR1 |= ADC_CR1_DUALMOD_12_10;
  
    // 启动ADC转换
    HAL_ADC_Start(&hadc);
  }
  
  uint32_t GetSampleRate(void)
  {
    uint32_t adcClockFreq = 36000000; // 假设ADC时钟频率为36MHz
    uint32_t samplingPeriod = (adcClockFreq / 2); // 采样周期为2个ADC时钟周期
  
    return (adcClockFreq / samplingPeriod);
  }
  
  uint32_t GetSamplingFrequency(void)
  {
    uint32_t adcClockFreq = 36000000; // 假设ADC时钟频率为36MHz
    uint32_t samplingPeriod = (adcClockFreq / 2); // 采样周期为2个ADC时钟周期
  
    return (adcClockFreq / samplingPeriod);
  }
  
  void Main(void)
  {
    StartSampling();
  
    // 采样1024个点
    uint32_t numSamples = 1024;
    uint16_t samples[numSamples];
  
    for (int i = 0; i < numSamples; i++) {
      HAL_ADC_PollForConversion(&hadc, HAL_MAX_DELAY);
      samples[i] = HAL_ADC_GetValue(&hadc);
    }
  }
  

  在这个示例代码中，我们使用STM32CubeMX和HAL库初始化和配置ADC，然后启动双重交替采样模式。我们还提供了获取采样频率和采样率的函数。在Main()函数中，我们使用HAL_ADC_PollForConversion()函数进行阻塞式转换，并使用HAL_ADC_GetValue()获取采样结果。

  请注意，这只是一个示例代码，具体的配置和使用可能会因为应用场景的不同而有所变化，请根据需要进行相应的调整。

  希望以上解答对你有帮助，如果有任何疑问，请随时提出。

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