sound-analyze/firmware/App/Src/audio_adc.c

#include "audio_adc.h"
#include <string.h>
#include "stm32f1xx.h"

// Двойные буферы для DMA
static audio_sample_t audio_buffer_0[AUDIO_BUFFER_SIZE] = {0};
static audio_sample_t audio_buffer_1[AUDIO_BUFFER_SIZE] = {0};

// Указатель на активный буфер для обработки
static volatile uint8_t active_buffer_index = 0;

// Callback функция
static audio_buffer_ready_callback_t user_callback = NULL;

// Статистика (для отладки)
static volatile uint32_t buffer_count = 0;
static volatile uint32_t dma_half_transfer_count = 0;
static volatile uint32_t dma_full_transfer_count = 0;

// Private Function Prototypes
static void audio_gpio_init(void);
static void audio_timer_init(void);
static void audio_adc_hw_init(void);
static void audio_dma_init(void);

bool audio_adc_init(audio_buffer_ready_callback_t callback) {
    if (callback == NULL) { return false; }

    user_callback = callback;

    // Инициализация компонентов
    audio_gpio_init();
    audio_timer_init();
    audio_adc_hw_init();
    audio_dma_init();

    return true;
}

void audio_adc_start(void) {
    // Запускаем DMA
    DMA1_Channel1->CCR |= DMA_CCR_EN;

    // Запускаем ADC
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_ADON;

    // Запускаем Timer2, начинаем генерировать TRGO события
    TIM2->CR1 |= TIM_CR1_CEN;
}

void audio_adc_stop(void) {
    // Останавливаем Timer
    TIM2->CR1 &= ~TIM_CR1_CEN;

    // Останавливаем ADC
    ADC1->CR2 &= ~ADC_CR2_ADON;

    // Останавливаем DMA
    DMA1_Channel1->CCR &= ~DMA_CCR_EN;
}

uint32_t audio_adc_get_buffer_count(void) {
    return buffer_count;
}

// Private Functions

static void audio_gpio_init(void) {
    // Включаем тактирование GPIOA
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;

    // PA1 как Analog Input (CNF=00, MODE=00)
    GPIOA->CRL &= ~(GPIO_CRL_CNF1 | GPIO_CRL_MODE1);
    // По умолчанию уже 0000, но явно устанавливаем
    GPIOA->CRL &= ~(0xF << 4);  // Биты [7:4] для Pin 1
}

static void audio_timer_init(void) {
    // Включаем тактирование Timer2
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM2EN;

    // Настраиваем Timer2 для генерации TRGO на частоте 22050 Hz
    TIM2->PSC = AUDIO_TIMER_PRESCALER;
    TIM2->ARR = AUDIO_TIMER_PERIOD;

    // Master Mode Selection: Update event as TRGO
    // MMS[2:0] = 010 (Update)
    TIM2->CR2 &= ~TIM_CR2_MMS;
    TIM2->CR2 |= TIM_CR2_MMS_1;  // 010

    // Auto-reload preload enable
    TIM2->CR1 |= TIM_CR1_ARPE;

    // Генерируем Update event для загрузки PSC/ARR
    TIM2->EGR |= TIM_EGR_UG;
}

static void audio_adc_hw_init(void) {
    // Включаем тактирование ADC1
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_ADC1EN;

    // ADC Clock = PCLK2 / 6 = 72MHz / 6 = 12MHz (макс 14MHz для STM32F1)
    RCC->CFGR &= ~RCC_CFGR_ADCPRE;
    RCC->CFGR |= RCC_CFGR_ADCPRE_DIV6;

    // Сброс ADC1
    ADC1->CR2 = 0;
    ADC1->CR1 = 0;

    // Конфигурация ADC1

    // Scan mode disabled (один канал)
    ADC1->CR1 &= ~ADC_CR1_SCAN;

    // Continuous mode disabled (будет триггериться Timer2)
    ADC1->CR2 &= ~ADC_CR2_CONT;

    // External trigger: Timer2 TRGO
    // EXTSEL[2:0] = 011 (Timer2 TRGO для ADC1)
    ADC1->CR2 &= ~ADC_CR2_EXTSEL;
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_EXTSEL_0 | ADC_CR2_EXTSEL_1;  // 011

    // External trigger enable for regular channels
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_EXTTRIG;

    // 5. DMA mode enable
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_DMA;

    // Data alignment: right aligned
    ADC1->CR2 &= ~ADC_CR2_ALIGN;

    // Настройка канала

    // Regular sequence length = 1 (только один канал)
    ADC1->SQR1 &= ~ADC_SQR1_L;

    // First conversion in regular sequence: Channel 1 (PA1)
    ADC1->SQR3 &= ~ADC_SQR3_SQ1;
    ADC1->SQR3 |= (AUDIO_ADC_CHANNEL << ADC_SQR3_SQ1_Pos);

    // Sample time для Channel 1: 7.5 cycles (минимум для 12MHz ADC)
    // SMPR2[5:3] для CH1 = 001 (7.5 cycles)
    ADC1->SMPR2 &= ~ADC_SMPR2_SMP1;
    ADC1->SMPR2 |= ADC_SMPR2_SMP1_0;  // 001

    // Калибровка ADC

    // Включаем ADC
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_ADON;

    // Ждем stabilization time (1 мкс)
    for (volatile int i = 0; i < 1000; i++);

    // Запускаем калибровку
    ADC1->CR2 |= ADC_CR2_CAL;

    // Ждем завершения калибровки
    while (ADC1->CR2 & ADC_CR2_CAL);

    // Выключаем ADC (для запуска использовать audio_adc_start)
    ADC1->CR2 &= ~ADC_CR2_ADON;
}

static void audio_dma_init(void) {
    // Включаем тактирование DMA1
    RCC->AHBENR |= RCC_AHBENR_DMA1EN;

    // Отключаем DMA1 Channel1 перед конфигурацией
    DMA1_Channel1->CCR &= ~DMA_CCR_EN;

    // Ждем отключения
    while (DMA1_Channel1->CCR & DMA_CCR_EN);

    // Конфигурация DMA

    // Peripheral address: ADC1 Data Register
    DMA1_Channel1->CPAR = (uint32_t)&(ADC1->DR);

    // Memory address: начинаем с buffer_0
    DMA1_Channel1->CMAR = (uint32_t)audio_buffer_0;

    // Number of data to transfer: размер обоих буферов (для circular mode)
    DMA1_Channel1->CNDTR = AUDIO_BUFFER_SIZE * 2;

    // Конфигураци
    uint32_t ccr = 0;
    ccr |= DMA_CCR_MINC;  // Memory increment mode
    ccr |= DMA_CCR_CIRC;  // Circular mode
    ccr |= DMA_CCR_HTIE;  // Half transfer interrupt enable
    ccr |= DMA_CCR_TCIE;  // Transfer complete interrupt enable
    ccr |= DMA_CCR_PL_1;  // Priority level: High (10)

    // Data size: 16-bit (MSIZE и PSIZE = 01)
    ccr |= DMA_CCR_MSIZE_0;  // Memory size: 16-bit
    ccr |= DMA_CCR_PSIZE_0;  // Peripheral size: 16-bit

    DMA1_Channel1->CCR = ccr;

    // Включаем прерывание DMA1_Channel1 в NVIC
    NVIC_SetPriority(DMA1_Channel1_IRQn, 6);  // Приоритет 6 (ниже USB)
    NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel1_IRQn);
}

// DMA Interrupt Handler

void DMA1_Channel1_IRQHandler(void) {
    uint32_t isr = DMA1->ISR;

    // Half Transfer Interrupt (первая половина буфера заполнена)
    if (isr & DMA_ISR_HTIF1) {
        DMA1->IFCR = DMA_IFCR_CHTIF1;  // Сбрасываем флаг
        dma_half_transfer_count++;

        // Первая половина = buffer_0 готов к обработке
        if (user_callback != NULL) {
            user_callback(audio_buffer_0, AUDIO_BUFFER_SIZE);
        }
        buffer_count++;
    }

    // Transfer Complete Interrupt (вторая половина буфера заполнена)
    if (isr & DMA_ISR_TCIF1) {
        DMA1->IFCR = DMA_IFCR_CTCIF1;  // Сбрасываем флаг
        dma_full_transfer_count++;

        // Вторая половина = buffer_1 готов к обработке
        if (user_callback != NULL) {
            user_callback(audio_buffer_1, AUDIO_BUFFER_SIZE);
        }
        buffer_count++;
    }

    // Transfer Error
    if (isr & DMA_ISR_TEIF1) {
        DMA1->IFCR = DMA_IFCR_CTEIF1;  // Сбрасываем флаг
        // TODO: обработка ошибки
    }
}