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用 STM32 HAL/LL + Arduino 混合编程

news 2025/7/21 16:54:07

💡 用 STM32 HAL/LL + Arduino 混合编程，这样可以在 Arduino 简易框架下实现 STM32 的底层高级功能（比如高性能 ADC、DMA、PWM 等）。下面梳理一下步骤、注意事项和示例代码。**

🚀 混合编程的核心思路

在 Arduino_Core_STM32 环境里，你可以直接写：
✅ HAL API（例如 HAL_ADC_Start()）
✅ LL API（例如 LL_ADC_Enable()）
✅ 直接操作寄存器

👉 因为底层 HAL 和 LL 库都已经集成到 Arduino Core 里了，你只需包含对应头文件并调用。

🛠 具体步骤

① 在 Arduino 代码中包含 HAL/LL 库头文件

根据芯片型号，包含对应头文件。例如：

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "stm32f1xx_ll_adc.h"

如果是 F4 芯片就是 stm32f4xx_hal.h 等。

② 在 `setup()` 中初始化你的外设（用 HAL 或 LL 配置）

void setup() {Serial.begin(115200);HAL_Init(); // 通常 Arduino Core 已自动调用，但可再次确保// 初始化 ADC__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();  // 打开 ADC1 时钟__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 打开 GPIOA 时钟 (假设你用 PA0)// 配置 PA0 为模拟输入GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 配置 ADCADC_HandleTypeDef hadc1;hadc1.Instance = ADC1;hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;HAL_ADC_Init(&hadc1);// 配置通道ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_55CYCLES_5;HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);// 启动 ADCHAL_ADC_Start(&hadc1);
}

③ 在 `loop()` 中采样数据

void loop() {// 开始转换HAL_ADC_Start(&hadc1);// 等待转换完成HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10);// 获取值uint32_t value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);Serial.println(value);delay(100);
}

🌟 关键点

✅ 可以在 setup() 中配置所有 HAL / LL 外设。
✅ loop() 中可以混合 HAL、LL 或 Arduino 函数（例如 Serial.print）。
✅ 如果用 LL，可以直接写：

LL_ADC_Enable(ADC1);
LL_ADC_REG_StartConversionSWStart(ADC1);

✅ HAL/LL 底层配置能获得更高性能和灵活性（比如 DMA、定时触发、内部通道等）。

⚠ 注意事项

⚠ HAL 对象（如 ADC_HandleTypeDef hadc1）如果在多个函数中用，最好声明成全局变量或静态变量。
⚠ 如果用 DMA，要初始化对应的 DMA 通道和 NVIC 配置。
⚠ HAL_Init() 一般 Arduino Core 已经调用，不要重复初始化系统时钟。

💡 完整 Arduino + HAL 混合 ADC 示例 (STM32F103 PA0)

#include "stm32f1xx_hal.h"ADC_HandleTypeDef hadc1;void setup() {Serial.begin(115200);__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);hadc1.Instance = ADC1;hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;HAL_ADC_Init(&hadc1);ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_55CYCLES_5;HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);
}void loop() {HAL_ADC_Start(&hadc1);HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10);if (HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1), HAL_ADC_STATE_REG_EOC)) {uint32_t adcVal = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);Serial.println(adcVal);}delay(100);
}

STM32 Arduino + HAL 混合编程多通道 ADC + DMA 示例。

🎯 目标

✅ 使用 ADC1 多通道采样（例如 PA0 和 PA1）
✅ 用 DMA 自动传输数据到内存
✅ Arduino 环境里可以通过 Serial.println 打印结果
✅ 高效连续采样

⚡ 代码示例：STM32F103 多通道 ADC + DMA

#include "stm32f1xx_hal.h"#define ADC_BUFFER_LENGTH 2ADC_HandleTypeDef hadc1;
DMA_HandleTypeDef hdma_adc1;
uint16_t adcBuffer[ADC_BUFFER_LENGTH];void setup() {Serial.begin(115200);// 启用时钟__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();// 配置 GPIO (PA0 PA1 -> ADC)GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 配置 ADChadc1.Instance = ADC1;hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_ENABLE;   // 启用扫描模式多通道hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE;      // 连续模式hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;hadc1.Init.NbrOfConversion = ADC_BUFFER_LENGTH;HAL_ADC_Init(&hadc1);// 配置每个通道ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_55CYCLES_5;HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_2;HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);// 配置 DMAhdma_adc1.Instance = DMA1_Channel1;hdma_adc1.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;hdma_adc1.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;hdma_adc1.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;hdma_adc1.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_HALFWORD;hdma_adc1.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_HALFWORD;hdma_adc1.Init.Mode = DMA_CIRCULAR;  // 循环模式hdma_adc1.Init.Priority = DMA_PRIORITY_HIGH;HAL_DMA_Init(&hdma_adc1);__HAL_LINKDMA(&hadc1, DMA_Handle, hdma_adc1);// 启动 ADC DMAHAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adcBuffer, ADC_BUFFER_LENGTH);
}void loop() {// 打印 ADC DMA 采集数据Serial.print("PA0: ");Serial.print(adcBuffer[0]);Serial.print("\tPA1: ");Serial.println(adcBuffer[1]);delay(500);
}

📝 说明

✅ 这段代码用 DMA 自动把 ADC1 的转换数据搬运到 adcBuffer[]
✅ 配置了两个通道：PA0（ADC_CHANNEL_0），PA1（ADC_CHANNEL_1）
✅ ADC 连续扫描两个通道，循环 DMA 不断更新
✅ loop() 里直接读缓冲区，几乎实时打印

⚠ 注意

1️⃣ 如果用的是 F4/F3/F7，需要换成对应头文件（如 stm32f4xx_hal.h），并调整 DMA 通道（F4 是 DMA2_Stream0 等）。
2️⃣ 如果要支持更多通道，只需配置更多通道和缓冲区长度。
3️⃣ 确保 ADC 引脚输入电压 < Vref（一般3.3V）。
4️⃣ 可增加滤波或计算平均值提升稳定性。