Использую биБЛЯтеку только для инициализации периферии и начальных настроек, там атомарность пофиг. Со сканированием каналов АЦП и передачей результатов через DMA разобрался, оказывается для Кортексов М4 сделали отдельную функцию ADC_RegularChannelSequencerLengthConfig(бла,бла). Теперь все работает.