3.5.1 数据采集与显示

1. ADC采集原理

STM32芯片内置的ADC用于将模拟信号转换为数字信号。ADC模块使用3.3V作为参考电压，分辨率为12位，这意味着它可以将0到3.3V的电压范围量化为从0到4095的数字值。

2. 定时器中断触发ADC采集

为了实现周期性的数据采集，我们利用定时器TIM4的中断功能。每次定时器中断触发时，系统会启动一次ADC采样，并将结果存储在adc_data_raw数组中。该数组可以容纳240个数据点，代表一个完整的数据采集周期。当收集到240个数据点后，设置adc_finish标志为1，表示完成了一次完整的数据采集。

3. 数据采集流程

• 定时器TIM4：设置为20kHz的中断频率。
• ADC采集：每次定时器中断触发时，采集一次模拟信号的值。
• adc_data_raw数组：存储采集到的原始数据，数组长度为240，表示一次完整的数据采集周期。
• adc_finish标志：当采集到240个数据点后，设置adc_finish为1，表明一次完整的数据采集已完成。

代码：

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
    if (htim->Instance == TIM4)
    {
        static uint16_t adc_value = 0;
        static uint16_t x = 0;

        HAL_ADC_Start(&hadc1);  // 启动ADC转换
        HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 1000);  // 等待ADC转换完成
        adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);  // 获取ADC转换结果

        if (adc_finish == 0)  // 如果未完成一次完整的数据采集
        {
            if (x < 240)  // 限制采集点数为240
            {
                adc_data_raw[x] = adc_value;  // 将采集到的值存储到数组
                x++;
            }
            else
            {
                x = 0;  // 重置索引
                adc_finish = 1;  // 标记采集完成
            }
        }
    }
}

4. 波形绘制

当adc_finish标志被设置为1时，处理adc_data_raw数组中的数据，将其映射到屏幕坐标上并在LCD屏幕上绘制波形。通过特定公式将ADC值转换为屏幕上的像素位置，确保波形能够正确显示。

代码：

if (adc_finish == 1)
{
    for (uint16_t x = 0; x < 240; x++)
    {
        adc_data[x] = 105 - (adc_data_raw[x] - 2048) / 20;  // 将ADC值映射到屏幕坐标，屏幕的垂直范围为10到200像素，通过这个公式将ADC值转换为屏幕上的像素位置。
        if (adc_data[x] < 10)
        {
            adc_data[x] = 10;
        }
        if (adc_data[x] > 200)
        {
            adc_data[x] = 200;
        }
    }
根据处理后的adc_data数组，在LCD屏幕上绘制波形。更新adc_data_数组，用于下一次绘制旧波形。
if (zero_crossing_count < 40)
{
    for (uint16_t x = 0; x < 190 - 1; x++)
    {
        LCD_DrawLine(x + 10, adc_data_[x], x + 10, adc_data_[x + 1], 0);  // 绘制旧波形
        LCD_DrawLine(x + 10, adc_data[zero_crossing_count + x], x + 10, adc_data[zero_crossing_count + x + 1], WHITE);  // 绘制新波形
    }
}
else
{
    for (uint16_t x = 0; x < 190 - 1; x++)
    {
        LCD_DrawLine(x + 10, adc_data_[x], x + 10, adc_data_[x + 1], 0);  // 绘制旧波形
        LCD_DrawLine(x + 10, adc_data[x], x + 10, adc_data[x + 1], WHITE);  // 绘制新波形
    }
}
}