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STM32江科大————DMA数据转运（实现AD多通道）

时间：2025-01-19 23:32:31浏览次数：3  
标签：DMA 存储器 多通道 STM32 地址 InitStructure ADC 外设

声明：本人跟随b站江科大学习，本文章是观看完视频后的一些个人总结和经验分享，也同时为了方便日后的复习，如果有错误请各位大佬指出，如果对你有帮助可以点个赞小小鼓励一下，本文章建议配合原视频使用❤️

如果你也正在学习STM32可以订阅本专栏，后续将不定期更新( ˘ ³˘)❤️
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文章目录

前言

还是在观看文章之前给大家留下几个问题，你可以在读完文章后问问自己有没有弄清楚这几个问题，如若清楚了，那么恭喜你已经基本了解了DMA的使用

  • 外设和存储器概念
  • DMA的作用
  • DMA的转运实际上是地址的转运，为什么
  • 软件触发与外部中断的软件触发的区别
  • 什么是特定的硬件触发
  • 站点的三个参数如何选择
  • 如何根据实际情况配置DMA

理论部分

1.DMA简介

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  • 可以直接访问运行内存SRAM，程序存储器Flash，寄存器等存储器
  • 外设：一般是数据寄存器DR（Digital Register）
  • 存储器：内存SRAM，程序存储器Flash
  • 外设到存储器的转运：由于外设的数据是有时机的，所以这里不能够随便转运，我们要采取硬件触发，例如要等ADC转换完成，串口收到数据，定时时间到之后硬件触发一次DMA才能使用DMA转运，触发一次转运一次。（类似中断的更新事件）
  • 存储器到存储器的转运：一般使用软件触发
  • 特定的硬件触发：对应的硬件触发有固定的通道，等下具体介绍
  • 这里的软件触发和外部中断以及ADC的软件触发不一样，等下解释
  • 该芯片只有DMA1

2.存储器映像

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  • 计算机的组成：运算器，控制器，存储器，输入和输出设备五个部分，其中运算器和控制器合称CPU，其中核心部分是CPU和存储器。存储器中的核心部分是存储器的内容和存储器的地址，上述表就是STM32中所具有的所有类型的存储器和其地址
  • 起始地址：就是给存储器分配的固定开头地址，起始地址后面的地址都是存储器内存的扩展
  • STM32的ROM存储器的存储介质其实都是FLASH，但是我们一般说的Flash指的是主闪存，也就是程序储存器Flash
  • 选项字节：主要存储的是Flash的读保护，写保护和看门狗等等配置
  • 临时变量：定义的变量，数组，结构体等等统称为临时变量
  • 内核外设：NVIC，SysTick等等

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  • STM32F103的CPU是32位的，其存储器有4G的寻址空间，但是存储器都是KB级别的，所以就有很多空间没有使用到，图中灰色部分[Reserved]都是没有使用到的地址
  • 中间一列是ROM，左边一列是RAM，右边一列是Peripherals外设
  • 可以发现外设的地址都是0x4000开头，然后后面的地址再分是哪一个寄存器，这样每一个外设寄存器包括其存储内容都有对应地址了，其他的存储器也都是一样的
  • BOOT引脚的选择控制启动区域
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3.DMA框图

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  • 核心：包括CPU和内核外设
  • 红色：主动单元，拥有访问存储器的权限，其中Dcode是专门用来访问Flash的，系统总线是用来访问APB1，APB2，AHBx等等总线上的存储器的，DMA总线什么都可以访问，有3个DMA分支通向DMA总线，用绿色标记
  • 褐色：被动单元，只能被主动单元读写
  • 紫色：仲裁器，由于DMA总线只有一条，所以所有的分支都只能分时复用这一条总线，如果产生冲突就由仲裁器决定先后使用顺序，红色的总线矩阵里面也有仲裁器，如果DMA总线和系统总线都要访问同一个目标，那么DMA就会让CPU停止访问，仲裁其会将总线一半的带宽给CPU，使CPU正常工作
  • 黄色：AHB从设备也就是DMA的寄存器，DMA作为一个外设也有自己的配置寄存器，这个寄存器连接在了AHB总线上，用粉色标记
  • DAM既是总线矩阵的主动单元，读写其他寄存器，也是AHB总线的被动单元，被读写
  • Flash特殊情况下可以写，一般只能读，SRAM可以读写，外设寄存器是否能够读写要看手册，不过一般都是操作数据寄存器，可以读写

4.DMA基本结构

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  • 图中红色框框就是我们的站点，一个是外设站点，一个是存储器站点，站点是存储要交换的数据的地方，究竟是外设到存储器还是存储器到外设，这个方向我们也有参数可以控制。我们也可以存储器到存储器，但是由于Flash是只读存储器，所以只能Flash到SRAM或者SRAM到SRAM。
  • 站点都有三个参数：起始地址，数据宽度，地址是否自增。起始地址是前面讲的每个存储器特有的地址，用来确认数据从哪里来，到哪里去；数据宽度就是被交换数据的大小，这里宽度有三种，分别是字节Byte，半字Half Word，字Word，大小分别为8位，16位，32位，例如我们的AD值是12位的，这里就要选择半字的宽度；地址是否自增是指每次转运完成之后，起始地址是否自增，比如说我们的ADC_DR（ADC数据寄存器），这个转运后肯定不能自增吧，改了地址可能下次就去转运其他寄存器了，但是存储器肯定要自增吧，不然这次存在存储器这个地址，下次还是存在这个地址，上一次存进来的值就会被覆盖了，数据寄存器本来就不用担心被覆盖，它的值已经转运到存储器部分被记录下来了，直接读取存储器就能知道上一次存的值是什么。
  • 这个外设站点的起始地址也不一定非要是外设寄存器的，写存储器的也行，只要改变一下控制方向的参数就行了，而且进行存储器之间的转运的话，两个站点就都是存储器了
  • 传输寄存器是用来控制转运次数的，我们可以给该寄存器一个值，这个值会自减，减到0之后DMA就不会再转运了，并且减到0之后之前站点自增的地址又会回到增长之前
  • 自动重装器是用来使传输寄存器的起始值清零后复原的，如果不使用的话，就只能够进行一次转运，传输寄存器清零后就不能够再次转运了，也就是单次模式，如果使用，就能够一直转运，也就是循环模式
  • M2M（Memory to Memory）：即存储器到存储器。当给M2M置1时就是软件触发，置0就是硬件触发，这个软件触发的逻辑是以最快的速度连续不断触发DMA使传输寄存器自减为0，完成这一轮的转换，所以这个模式不能和循环模式一起使用，不然DMA转运会停不下来。所以存储器到存储器的转运一般使用软件触发，因为存储器之间的转运不需要时机，而且越快越好，硬件触发则需要看时机，一般用于存储器和外设之间的转运
  • DMA转运的条件：使能DMA，传输寄存器不为0，有触发源（软件或者硬件）
  • 如果没有使用循环模式，那么传输寄存器自减清0之后就需要先失能DAM才能够再次设置初始值，再使能DMA使之启动转运

5.DMA请求

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  • 这个图表示的是几个外设硬件触发产生的7个DMA请求
  • 红色部分是M2M和EN（cmd）使能,这里的排版比较奇怪，一般在数据选择器侧边的是控制通道的引脚，左边是通道，这里EN在侧边但是表示的是使能，M2M才是控制通道的引脚2
    在这里插入图片描述
  • 上图蓝色部分的也就是上面讲述过的特定的硬件触发，看图可知ADC1的DMA请求通道就是通道一，每一个外设硬件触发的请求通道都是固定对应的
  • 如果使用ADC请求通道，那么使能这个DMA通道就要用ADC_DMAcmd函数使能，使用定时器也有TIM_DMAcmd使能，使用什么外设就要用其对应的DMA使能函数使能DMA，如果三个通道都开启了，我们可以看到这个或门，理论上三个通道都是有效的，但是一般只开启一个
  • 最后七个DMA通道只有一个总线，这里也有一个仲裁器来控制优先级，默认的是通道号越小优先级越高，也可以在程序中配置优先级
  • DMA_cmd使能DMA转运，xxxDMA_cmd使能DMA请求通道

6.数据宽度与对齐

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  • 源端宽度（转运起点），目标宽度（转运终点），传输数目（要转运几个数据）
  • B0[7:0]表示B0这个数据是8位的，B0[15:0]表示B0这个数据是16位的
  • 0x1,0x2是源端和目标的地址
  • 这个传输数目都为4，所以每一行都是，源端0x0处的B0数据传输到目标0x0处，源端0x1处的B1数据传输到目标0x1处，传输4个数据也就是一直到B4
  • 结论：
    当源端宽度=目标宽度时，数据高低位一一对应,eg.都是8位大小，0x0B0->0x0B0
    当源端宽度>目标宽度时，舍弃高位，低位对齐，eg.源端16位大小，目标8位大小，0x0B1B0->0x0B0
    当源端宽度<目标宽度时，高位补0，低位对齐，eg.源端8位大小，目标16位大小，0x0B0->0x000B0

7.DAM转运

软件触发

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DMA的配置：定义两个SRAM数组，并把数组地址放进站点，两个站点地址都自增，转运7次，软件触发，单次模式（不用自动重装器），数据宽度示情况而定，优先级配置也示情况而定

硬件触发

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DMA配置（以ADC为例）：把ADC_DR的地址塞进外设站点，定义的数组塞进存储器站点，如果ADC是连续转换则设置为循环模式，非连续则设置为单次模式，通道有几个就转运几次，并且每一次转运完成都硬件触发一次DMA请求进行DMA转运（对应外设要对应器通道），ADC_DR地址不自增，存储器地址自增，数据宽度都为半字，优先级配置示情况而定

8.补充

  • 位段：两个位段区映射了外设寄存器和SRAM全部的位，也就是可以位寻址（外设寄存器和SRAM中每一位都分配了地址），操作位段区的地址就相当于单独操作外设或者SRAM的某一位，SRAM位段区的起始地址是0x2200，外设寄存器是0x4200
    在这里插入图片描述
  • 真实地址=基地址+偏移地址
    看下面代码可以发现固件库代码的条理非常清晰，除了第一个外设基地址是固定值，其他的基地址都是通过 上一级基地址+偏移 计算出来的，最后GPIOA是一个 指定地址强制转换结构，也就是把这个地址强制转换成一个结构体指针，这个地方实现偏移的方法非常巧妙，因为结构体里存放寄存器的顺序刚好对应GPIOA实际上寄存器顺序，也就是说只要结构体的地址刚好为GPIOA_BASE的地址，由于结构体内容的地址也是在结构体地址基础上的延续，那么结构体寄存器的顺序就刚好就实现了在GPIOA_BASE基地址上的偏移，从而得到每一个寄存器的真实地址
#define PERIPH_BASE           ((uint32_t)0x40000000)		//外设基地址
#define APB2PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x10000)		//APB2总线基地址
#define GPIOA_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x0800)	//GPIOA 基地址

typedef struct
{
  __IO uint32_t CRL;
  __IO uint32_t CRH;
  __IO uint32_t IDR;
  __IO uint32_t ODR;
  __IO uint32_t BSRR;
  __IO uint32_t BRR;
  __IO uint32_t LCKR;
} GPIO_TypeDef;

#define GPIOA               ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)	//GPIOA结构

代码部分

DMA数据转运

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MyDMA.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

uint16_t MyDMA_Size;					//定义全局变量，用于记住Init函数的Size，供Transfer函数使用

/**
  * 函    数：DMA初始化
  * 参    数：AddrA 原数组的首地址
  * 参    数：AddrB 目的数组的首地址
  * 参    数：Size 转运的数据大小（转运次数）
  * 返 回 值：无
  */
void MyDMA_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t Size)
{
	MyDMA_Size = Size;					//将Size写入到全局变量，记住参数Size
	
	/*开启时钟*/
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);						//开启DMA的时钟
	
	/*DMA初始化*/
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;										//定义结构体变量
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = AddrA;						//外设基地址，给定形参AddrA
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;	//外设数据宽度，选择字节
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Enable;			//外设地址自增，选择使能
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = AddrB;							//存储器基地址，给定形参AddrB
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;			//存储器数据宽度，选择字节
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;					//存储器地址自增，选择使能
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;						//数据传输方向，选择由外设到存储器
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = Size;								//转运的数据大小（转运次数）
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;							//模式，选择正常模式
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Enable;								//存储器到存储器，选择使能
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;					//优先级，选择中等
	DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);							//将结构体变量交给DMA_Init，配置DMA1的通道1
	
	/*DMA使能*/
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);	//这里先不给使能，初始化后不会立刻工作，等后续调用Transfer后，再开始
}

/**
  * 函    数：启动DMA数据转运
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void MyDMA_Transfer(void)
{
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);					//DMA失能，在写入传输计数器之前，需要DMA暂停工作
	DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel1, MyDMA_Size);	//写入传输计数器，指定将要转运的次数
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);						//DMA使能，开始工作
	
	while (DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET);	//等待DMA工作完成
	DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);						//清除工作完成标志位
}

MyDMA.h

#ifndef __MYDMA_H
#define __MYDMA_H

void MyDMA_Init(uint32_t AddrA, uint32_t AddrB, uint16_t Size);
void MyDMA_Transfer(void);

#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "MyDMA.h"

uint8_t DataA[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};				//定义测试数组DataA，为数据源
uint8_t DataB[] = {0, 0, 0, 0};							//定义测试数组DataB，为数据目的地

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	OLED_Init();				//OLED初始化
	
	MyDMA_Init((uint32_t)DataA, (uint32_t)DataB, 4);	//DMA初始化，把源数组和目的数组的地址传入
	
	/*显示静态字符串*/
	OLED_ShowString(1, 1, "DataA");
	OLED_ShowString(3, 1, "DataB");
	
	/*显示数组的首地址*/
	OLED_ShowHexNum(1, 8, (uint32_t)DataA, 8);
	OLED_ShowHexNum(3, 8, (uint32_t)DataB, 8);
		
	while (1)
	{
		DataA[0] ++;		//变换测试数据
		DataA[1] ++;
		DataA[2] ++;
		DataA[3] ++;
		
		OLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2);		//显示数组DataA
		OLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2);		//显示数组DataB
		OLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);
		
		Delay_ms(1000);		//延时1s，观察转运前的现象
		
		MyDMA_Transfer();	//使用DMA转运数组，从DataA转运到DataB
		
		OLED_ShowHexNum(2, 1, DataA[0], 2);		//显示数组DataA
		OLED_ShowHexNum(2, 4, DataA[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 7, DataA[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(2, 10, DataA[3], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 1, DataB[0], 2);		//显示数组DataB
		OLED_ShowHexNum(4, 4, DataB[1], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 7, DataB[2], 2);
		OLED_ShowHexNum(4, 10, DataB[3], 2);

		Delay_ms(1000);		//延时1s，观察转运后的现象
	}
}

DMA实现AD多通道

AD.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

uint16_t AD_Value[4];					//定义用于存放AD转换结果的全局数组

/**
  * 函    数：AD初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void AD_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);	//开启ADC1的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);		//开启DMA1的时钟
	
	/*设置ADC时钟*/
	RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);						//选择时钟6分频，ADCCLK = 72MHz / 6 = 12MHz
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将PA0、PA1、PA2和PA3引脚初始化为模拟输入
	
	/*规则组通道配置*/
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);	//规则组序列1的位置，配置为通道0
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_1, 2, ADC_SampleTime_55Cycles5);	//规则组序列2的位置，配置为通道1
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_2, 3, ADC_SampleTime_55Cycles5);	//规则组序列3的位置，配置为通道2
	ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_3, 4, ADC_SampleTime_55Cycles5);	//规则组序列4的位置，配置为通道3
	
	/*ADC初始化*/
	ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;											//定义结构体变量
	ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;							//模式，选择独立模式，即单独使用ADC1
	ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;						//数据对齐，选择右对齐
	ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;			//外部触发，使用软件触发，不需要外部触发
	ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;							//连续转换，使能，每转换一次规则组序列后立刻开始下一次转换
	ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;								//扫描模式，使能，扫描规则组的序列，扫描数量由ADC_NbrOfChannel确定
	ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 4;										//通道数，为4，扫描规则组的前4个通道
	ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);											//将结构体变量交给ADC_Init，配置ADC1
	
	/*DMA初始化*/
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;											//定义结构体变量
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&ADC1->DR;				//外设基地址，给定形参AddrA
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord;	//外设数据宽度，选择半字，对应16为的ADC数据寄存器
	DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;			//外设地址自增，选择失能，始终以ADC数据寄存器为源
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)AD_Value;					//存储器基地址，给定存放AD转换结果的全局数组AD_Value
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;			//存储器数据宽度，选择半字，与源数据宽度对应
	DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;						//存储器地址自增，选择使能，每次转运后，数组移到下一个位置
	DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;							//数据传输方向，选择由外设到存储器，ADC数据寄存器转到数组
	DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 4;										//转运的数据大小（转运次数），与ADC通道数一致
	DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;								//模式，选择循环模式，与ADC的连续转换一致
	DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;								//存储器到存储器，选择失能，数据由ADC外设触发转运到存储器
	DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;						//优先级，选择中等
	DMA_Init(DMA1_Channel1, &DMA_InitStructure);								//将结构体变量交给DMA_Init，配置DMA1的通道1
	
	/*DMA和ADC使能*/
	DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);							//DMA1的通道1使能
	ADC_DMACmd(ADC1, ENABLE);								//ADC1触发DMA1的信号使能
	ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);									//ADC1使能
	
	/*ADC校准*/
	ADC_ResetCalibration(ADC1);								//固定流程，内部有电路会自动执行校准
	while (ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
	ADC_StartCalibration(ADC1);
	while (ADC_GetCalibrationStatus(ADC1) == SET);
	
	/*ADC触发*/
	ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);	//软件触发ADC开始工作，由于ADC处于连续转换模式，故触发一次后ADC就可以一直连续不断地工作
}

AD.h

#ifndef __AD_H
#define __AD_H

extern uint16_t AD_Value[4];

void AD_Init(void);

#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	OLED_Init();				//OLED初始化
	AD_Init();					//AD初始化
	
	/*显示静态字符串*/
	OLED_ShowString(1, 1, "AD0:");
	OLED_ShowString(2, 1, "AD1:");
	OLED_ShowString(3, 1, "AD2:");
	OLED_ShowString(4, 1, "AD3:");
	
	while (1)
	{
		OLED_ShowNum(1, 5, AD_Value[0], 4);		//显示转换结果第0个数据
		OLED_ShowNum(2, 5, AD_Value[1], 4);		//显示转换结果第1个数据
		OLED_ShowNum(3, 5, AD_Value[2], 4);		//显示转换结果第2个数据
		OLED_ShowNum(4, 5, AD_Value[3], 4);		//显示转换结果第3个数据
		
		Delay_ms(100);							//延时100ms，手动增加一些转换的间隔时间
	}
}

标签：DMA,存储器,多通道,STM32,地址,InitStructure,ADC,外设
From： https://blog.csdn.net/2401_87412882/article/details/145228636

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