STM32 能不能同时搞数据采集和发送这事儿,我干了快十年嵌入式开发,多少有点发言权。早年刚入行时总琢磨:单片机就一个核,咋能同时干两件事?后来摸透了才知道,玩的是 “左右手互搏” 的巧劲儿 —— 关键看你会不会盘活 STM32 的硬件资源,把采集和发送这俩活儿拆成 “前台” 和 “后台” 任务。
首先得明确,STM32 的 ADC 和各类通信外设(USART、SPI、CAN 啥的)都是独立硬件模块,理论上能并行工作。但单片机内核毕竟是单核,想让采集和发送真正 “同时进行”,得靠 DMA(直接内存访问)把 CPU 解放出来。举个例子:你让 ADC 开着 DMA 往内存缓冲区里灌数据,同时让 USART 也挂着 DMA 从另一个缓冲区往外吐数据,只要缓冲区规划合理,CPU 顶多偶尔去处理个中断打个卡,相当于俩外设自己在那儿搬砖,内核该跑算法跑算法,互不耽误。
具体咋操作呢?最常见的是搞俩环形缓冲区 —— 采集一个、发送一个。比如 ADC 采样用 DMA 循环写入环形缓冲区 A,USART 发送用 DMA 从环形缓冲区 B 读取数据。这时候得给俩缓冲区设好 “读指针” 和 “写指针”,就跟你开车时左手打方向盘右手挂挡似的,得让两边节奏对上。比如规定当缓冲区 A 的数据攒够 1024 字节(别太小,太小了中断太频繁累不死你),就触发一个事件把数据搬到缓冲区 B,然后 USART 按自己的波特率慢慢往外发。注意这儿有个坑:搬数据的时候得关中断或者用原子操作,不然指针乱了俩缓冲区撞车,数据就全乱套了,跟你边打游戏边下载东西结果游戏卡成 PPT 一个道理。
还有个关键点是定时器同步。比如 ADC 采样率设成 10kHz,发送波特率对应的数据吞吐量得算清楚,别让采集速度比发送快太多,导致缓冲区溢出。早年我踩过一回坑:没算清楚 DMA 传输时间,结果采集卡着发送的脖子,发送又反过来拖慢采集,最后俩任务互相掐架,单片机直接死机。后来学聪明了,用 STM32 的硬件定时器给采集和发送都定好时,就像给俩工人各发一个闹钟,到点该干啥干啥,谁也别抢谁的活儿。
当然有人会问:要是遇到高速采集 + 低速发送,缓冲区不够用咋办?这时候得玩 “双缓冲” 策略 —— 比如采集缓冲区用两个,A 满了换 B 存,同时把 A 的数据往发送缓冲区搬,相当于给采集和发送之间加了个 “中转站”。STM32 的 DMA 控制器支持双缓冲区模式,配置好之后能自动切换,省心不少。但记得中转站的大小得算清楚,比如你采集是 200KB/s,发送是 100KB/s,那中转站至少得能撑 2ms 的数据量,不然就跟高速公路上服务区太小,货车排队把路堵死一样。
最后说点实战经验:别指望靠 CPU 轮询去处理采集和发送,那效率低得跟蜗牛爬。全靠 DMA 和中断驱动,让硬件自己玩。另外,调试的时候记得用 STM32 的硬件断点看缓冲区指针是否正常翻转,用逻辑分析仪抓采集和发送的时序,看看有没有 “掉帧” 或者 “堵车” 现象。按我经验,只要把 DMA 通道、缓冲区大小、中断优先级这仨玩意儿配置明白,STM32 同时搞数据采集和发送跟玩似的,当年我做过的一个工业传感器项目,20 路 ADC 同步采集 + CAN 总线实时发送,连续跑了三个月没出过岔子。
总结下来:STM32 能不能同时干这俩活儿,关键不在单片机本身,而在你会不会给外设 “分工”,会不会用 DMA 和缓冲区当 “和事佬”。记住一句话:硬件资源就像手里的牌,单张打可能稀松平常,组合好了就能打个王炸 —— 前提是你得摸透每颗寄存器的脾气,别让采集和发送在内存里 “打架” 就行。