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Raw Blame History

GD32F4系列搭载了高性能的12位逐次逼近型（SAR）ADC，提供了非常灵活和强大的数据采集功能。其采集方式可以从操作模式和数据转移方式两个维度来理解。

一、按操作模式划分

操作模式决定了ADC如何执行转换序列，主要配置在 ADC_RSQ0、ADC_RSQ1、ADC_RSQ2寄存器（规则序列寄存器）和 ADC_OSQ寄存器（注入序列寄存器）。

1. 单次转换模式 (Single Conversion Mode)

工作原理：ADC只执行一次转换（可以是一个通道，也可以是多个通道组成的序列），转换完成后自动停止，并置位转换结束标志位（EOC）。
触发方式：
- 软件触发：通过设置 ADC_CTL1的 SWRCST位启动。
- 硬件触发：通过外部信号（如定时器TRGO、EXTI线）启动。
特点：最简单，功耗最低（转换间隙ADC可自动进入低功耗模式），但需要不断重新触发才能进行下一次转换。适用于对采样率要求不高的场合。
代码逻辑：启动 -> 等待EOC -> 读取数据 -> (下次需要时再次启动)

2. 连续转换模式 (Continuous Conversion Mode)

工作原理：ADC完成一次转换序列后，立即自动重新启动下一次转换，永不停止，连续不断地进行转换。
触发方式：通常由一次软件或硬件触发来启动这个连续的进程。
特点：一旦启动，无需干预即可获得连续的数据流，实时性高。但功耗相对较高，因为ADC一直处于工作状态。通常需要与DMA配合使用。
代码逻辑：启动 -> (自动循环转换) -> 不断读取数据

3. 扫描模式 (Scan Mode)

工作原理：此模式不是独立的，它需要与单次或连续模式结合使用。当使能扫描模式后，ADC会按照预先在规则序列寄存器 ADC_RSQi或注入序列寄存器 ADC_OSQ中设置好的通道顺序，依次对多个通道进行转换。
特点：实现了多通道自动轮流采样。特别注意：
- 在扫描模式下，每次完成整个序列的转换后，才会产生一个EOC（转换结束）中断标志。
- 如果需要每个通道转换完都产生中断，需要使能 EOCIE并配合DMA使用。
常见组合：
- 单次扫描模式：触发一次，按顺序转换所有通道一次，然后停止。
- 连续扫描模式：触发一次，按顺序循环不停地转换所有通道。

4. 间断模式 (Discontinuous Mode)

工作原理：此模式用于将一个长的转换序列分批次（短序列） 完成。您需要设置短序列的长度 DISNUM（例如n=3）。每次由一个硬件触发信号触发时，ADC不会转换整个序列，而是只转换序列中的接下来的n个通道。再次触发，再转换接下来的n个通道，直到整个序列完成，然后循环。
特点：提供了更精细的触发控制，允许用多个触发信号来控制一个长序列的转换。应用相对小众，常用于由定时器精确控制采样点的复杂场景。

二、按数据转移方式划分

转换完成后的数据需要被CPU读取，根据读取方式的不同，也决定了系统的效率。

1. 中断方式 (Interrupt)

工作原理：使能ADC中断（如EOC中断），在转换完成后进入中断服务函数（ISR），在ISR中读取 ADC_RDATA寄存器。
适用场景：
- 单通道单次转换：最简单。
- 扫描模式：如果只关心整个序列转换完成，可以在EOC中断中读取所有数据（但需要自己记录顺序）。
缺点：频繁中断会消耗大量CPU资源，尤其在高速、多通道采样时效率低下。

2. DMA方式 (Direct Memory Access)

工作原理：这是多通道扫描+连续转换模式的标准且高效的解决方案。使能ADC的DMA请求，并配置好DMA控制器。每次ADC转换完成一个通道的数据后，会自动触发DMA，由DMA控制器在不占用CPU的情况下，将 ADC_RDATA寄存器的数据直接搬运到指定的内存数组（Buffer）中。
特点：
- 极高效率：CPU只需在数据数组满或半满时进行处理，大大解放了CPU。
- 数据对齐：ADC数据寄存器是32位的，但数据只有12位。DMA可以轻松处理数据对齐问题（左对齐或右对齐）。
适用场景：几乎所有需要高速、实时、多通道采样的应用，如音频处理、电机控制、数字电源、多路数据采集卡等。

3. 查询方式 (Polling)

工作原理：在主循环或函数中，不断查询ADC状态寄存器中的标志位（如EOC），一旦发现标志位置位，就去读取数据。
特点：编程简单，但CPU利用率最低，因为在等待转换完成时CPU什么也做不了，一直在空循环。不推荐在实际项目中使用，仅用于简单测试。

三、特殊模式：双ADC模式 (Dual ADC Mode)

GD32F4系列通常有多个ADC单元（如ADC0, ADC1, ADC2）。它们可以协同工作，组成更高级的采样模式，用于需要精确同步采样的场景。

同步注入模式：一个主ADC被触发后，从ADC同时被触发进行注入组转换。
同步规则模式：主从ADC同步进行规则组转换。
交替触发模式：定时器触发后，主从ADC交替采样同一个通道，可以实现2倍于单个ADC的采样率。
交替模式：主从ADC交替采样，每次触发交替转换。
混合模式：规则组和注入组可以分别配置为不同的同步模式。

总结与对比

模式分类	模式名称	特点	适用场景
操作模式	单次转换	转换一次即停止，低功耗，需反复触发	低速、单点采样，电池供电设备
	连续转换	转换一次后自动开始下一次，连续不断	高速、实时数据流采集
	扫描模式	按预设顺序自动转换多个通道	多通道数据采集（必须配合单次/连续模式）
	间断模式	分多次触发完成一个长序列	由外部信号精细控制采样节奏的复杂应用
数据转移	查询方式	CPU不断查询状态标志，效率最低	简单测试，不推荐用于实际项目
	中断方式	转换完成产生中断，CPU在ISR中读取数据	中低速、通道数较少的应用
	DMA方式	自动将数据搬运到内存，不占用CPU	高速、多通道、实时采集的首选方案
ADC组合	双ADC模式	多个ADC单元协同工作，同步或交替采样	需要高采样率或通道间严格同步的高精度应用

如何选择？

单通道、低速采样：单次转换 + 中断。
多通道、低速采样：单次扫描 + DMA（或中断，但DMA更优）。
多通道、高速采样：连续扫描 + DMA （这是最常用、最经典的配置）。
极限采样率（单通道）：使用双ADC的交替模式，配合DMA。
需要同步采样两个相关信号：使用双ADC的同步模式。

这是一个非常核心且优秀的问题！它触及了ADC模块设计思想的本质。

规则组和注入组 与 操作模式 和 数据转移方式 是不同维度的概念，但它们之间存在着紧密的协作和配合关系。您可以这样理解：

规则组 vs 注入组：定义的是 “要转换什么”（What），即ADC转换任务的内容和队列。它们就像是两个不同的任务列表。
操作模式：定义的是 “如何执行转换”（How），即如何对待上述任务列表（是执行一次还是循环执行，是软件启动还是硬件启动）。它定义了任务的执行策略。
数据转移方式：定义的是 “转换完成后如何处理数据”（What to do with the result），即如何获取转换结果。它定义了任务结果的收集方式。

它们之间的关系可以用下面的图表来清晰地展示：

flowchart TD
subgraph A[任务内容（What）]
    direction LR
    A1[规则组<br>常规任务队列]
    A2[注入组<br>高优先级任务队列]
end

subgraph B[执行策略（How）]
    B1[操作模式<br>单次/连续/扫描/间断]
end

subgraph C[结果收集（What to do）]
    direction LR
    C1[数据转移方式<br>查询/中断/DMA]
end

D[原始模拟信号] --> A
A -- 任务列表 --> B
B -- 执行转换 --> C
C -- 获取结果 --> E[数字转换结果]

B -.->|执行策略同时<br>应用于两个组| A1
B -.->|执行策略同时<br>应用于两个组| A2

C1 -->|读取规则组<br>需及时处理| A1
C1 -->|读取注入组<br>有专用寄存器| A2

下面我们进行详细的解读。

1. 规则组/注入组与操作模式的关系

操作模式（单次、连续、扫描）同时适用于规则组和注入组，但两者的行为有一些关键区别。

特性	规则组 (Routine Group)	注入组 (Injected Group)
扫描模式	必须启用才能转换多通道序列。	注入组本身就是一个短序列，其通道数由 `IL`(Injected Length) 决定，无需单独的“扫描模式”使能。
单次 vs 连续	决定了规则序列是执行一次还是循环执行。	决定了注入序列是执行一次还是循环执行。注意：一个注入触发信号通常只执行一次注入序列，除非配置为连续模式。
触发源	可以使用软件触发或硬件触发（如定时器）。	同样可以使用软件触发或独立的硬件触发源。关键：注入组的硬件触发可以中断当前正在进行的规则组转换，立即执行注入序列，完成后自动恢复规则组转换。这就是“注入”（Injected）的含义——高优先级任务插入。

关系小结：操作模式定义了各组转换的执行流程。规则组是“常规任务流程”，而注入组是可打断常规流程的“高优先级中断任务流程”。

2. 规则组/注入组与数据转移方式的关系

这是关系最紧密的部分，数据转移方式的选择直接受到所用组别的严重影响。

特性	规则组 (Routine Group)	注入组 (Injected Group)
数据寄存器	只有一个数据寄存器 `ADC_RDATA`。所有规则通道的转换结果都放在这里。如果不及时读取，就会被下一个通道的结果覆盖。	有多个独立的数据寄存器（如 `ADC_IDATA0`, `ADC_IDATA1`, `ADC_IDATA2`, `ADC_IDATA3`）。每个注入通道都有自己专用的寄存器，结果不会被覆盖。
数据转移方式	强烈依赖DMA。因为在扫描模式下，多个通道快速连续转换，CPU很难及时读取单个寄存器而不丢失数据。DMA可以自动将每个通道的结果搬运到指定数组。	非常适合使用中断。因为注入组通道数少，且每个结果都有独立的寄存器，不会丢失。可以在注入转换完成中断（JEOC）中安全地读取所有 `ADC_IDATAx` 寄存器。
标志位	转换结束标志 `EOC` 在每个通道转换完成后都置位。序列结束标志 `EOS` 在整个规则序列转换完成后置位。	注入组转换结束标志 `JEOC` 在整个注入序列转换完成后置位。

关系小结：

规则组 + 多通道 + 扫描模式 => 几乎必须使用DMA来高效可靠地搬运数据。
注入组 + 少数通道 => 使用查询或中断即可安全地读取数据，因为结果有专属“座位”（寄存器），不会丢。

实际应用场景举例（结合三者）

场景：云台系统监控

规则组（常规任务）：用于周期性采集电机编码器位置、系统电压、系统电流。配置为连续扫描模式 + DMA。ADC在后台持续采样，DMA自动将三个通道的数据循环写入内存数组，主循环只需读取数组即可，极其高效。
注入组（紧急任务）：用于过流保护。配置一个电流通道，设置为单次转换模式 + 中断，并由一个比较器的硬件输出信号作为触发源。当电流突然超过阈值，比较器触发信号立即产生，ADC中断正在进行的规则组转换，立即执行注入转换采集电流，并在转换完成后进入中断服务程序。在中断中，程序可以立即读取 ADC_IDATA0 得到电流值，并紧急停止电机。

在这个例子中，您可以看到：

What (规则组/注入组)：定义了监控和保护两个任务。
How (连续扫描/单次)：定义了任务的执行节奏。
What to do (DMA/中断)：定义了结果数据的处理方式。

三者协同工作，共同构成了一个高效、可靠且响应及时的数据采集系统。

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