[2] STM32F4 - Discovery - CubeMx - ADC

W tym poście chciałbym zaprezentować obsługę ADC z wykorzystaniem biblioteki HAL.

CubeMx

W tym celu po otwarciu odpowiedniego pliku można odrazu przejść do odpowiedniej zakładki w Peripheral. Opisywany mikrokontroler posiada trzy przetworniki ADC.

Rys. 1. Okno programu CubeMx

Następnie należy rozwinąć jedną z gałęzi przetwornika. Jak widać na rysunku 2, niektóre z wyjść są oznaczone na czerwono. Oznacza to, że piny do których są już przyporządkowane mają podłączone inne elementy, które przeszkadzają w jego obsłudze.

Rys. 2. Zakładka ADC

Aby wybrać piny które nas interesują należy kliknąć na ikonę zaznaczania przy wejściach przetwornika lub bezpośrednio na pin, z którego byśmy korzystali. Dla przykładu zaznaczę wejście IN1 i IN2. Po ich wybraniu kolory przy wyprowadzeniach PA1 oraz PA2 zmieniły się na zielony. 

Rys. 3. Wybranie wyprowadzeń

Po wybraniu potrzebnych wyprowadzeń należy przejść do zakładki Clock Configuration w celu ustawienia zegara. Po wcześniejszym wybraniu źródła w Peripherals zakładka RCC. Ja wybrałem maksymalną częstotliwość taktowania, szczegóły jak ją ustawić znajdują się w poście [1] dla tej sekcji.

Gdy już to zostało ustawione należy przejść do zakładki Configuration i odpowiednio skonfigurować przetwornik.

Rys. 4. Zakładka configuration

Dalej należy kliknąć w przycisk ADC1 i przejść do ustawień.

Rys. 5. Ustawienie ADC

U samej górze znajduje się tryb pracy przetwornika. Poniżej należy wybrać wartość dzielnika dla zegara taktującego 2, 4, 6 lub 8. W kolejnym kroku do ustawienia jest rozdzielczość przetwornika. Następnie wyrównanie danych oraz tryby konwersji danych czy włączenie DMA. Dalej liczba konwersji, oraz ustawienie trybu wyzwalania zewnętrznego.

W kolejnych zakładkach znajduje się ustawienie przerwań, DMA czy ustawienie wybranych pinów dla konwertera.

Programowanie

Wygenerowany fragment kodu odpowiedzialny za ustawienie przetwornika:

1. /* ADC1 init function */
2. void MX_ADC1_Init(void)
3. {
5.   ADC_ChannelConfTypeDef sConfig;
7.     /**Configure the global features of the ADC (Clock, Resolution, Data Alignment and number of conversion)
8.     */
9.   hadc1.Instance = ADC1;
10.   hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCKPRESCALER_PCLK_DIV2;
11.   hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION12b;
12.   hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;
13.   hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
14.   hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
15.   hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
16.   hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
17.   hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
18.   hadc1.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;
19.   hadc1.Init.EOCSelection = EOC_SINGLE_CONV;
20.   HAL_ADC_Init(&hadc1);
22.     /**Configure for the selected ADC regular channel its corresponding rank in the sequencer and its sample time.
23.     */
24.   sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;
25.   sConfig.Rank = 1;
26.   sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
27.   HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);
29. }

Następnym elementem jest ustawienie pinów oraz włączenie taktowania. Ten fragment kodu został umieszczony w pliku stm32f4xx_hal_msp.c:

1. void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* hadc)
2. {
3.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
4.   if(hadc->Instance==ADC1)
5.   {
6.   /* USER CODE BEGIN ADC1_MspInit 0 */
7.   /* USER CODE END ADC1_MspInit 0 */
8.     /* Peripheral clock enable */
9.     __ADC1_CLK_ENABLE();
10.     /**ADC1 GPIO Configuration    
11.     PA1     ------> ADC1_IN1
12.     PA2     ------> ADC1_IN2
13.     */
14.     GPIO_InitStruct.Pin = ADC1_1_Pin|ADC1_2_Pin;
15.     GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
16.     GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
17.     HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
18.   /* USER CODE BEGIN ADC1_MspInit 1 */
19.   /* USER CODE END ADC1_MspInit 1 */
20.   }
21. }

W celu dokonania pomiarów należy w głównej pętli programu wprowadzić następujący kod.

1. int main(void)
2. {
3.   /* USER CODE BEGIN 1 */
4.    
5.     int ADC_Val = 0;
6.    
7.   /* USER CODE END 1 */
8.   /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/
9.   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
10.   HAL_Init();
11.   /* Configure the system clock */
12.   SystemClock_Config();
13.   /* Initialize all configured peripherals */
14.   MX_GPIO_Init();
15.   MX_ADC1_Init();
16.     //Wywolanie funkcji wlaczajacej piny i zegar dla ADC
17.     HAL_ADC_MspInit(&hadc1);  
18.      HAL_ADC_Start(&hadc1);
19.     ADC_Val = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
20.   /* USER CODE BEGIN 2 */
21.   /* USER CODE END 2 */
22.   /* Infinite loop */
23.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
24.   while (1)
25.   {
26.   /* USER CODE END WHILE */
27.   /* USER CODE BEGIN 3 */
28.   }
29.   /* USER CODE END 3 */
30. }

Powyżej funkcja główna wykonująca prosty pojedynczy pomiar.

Jeśli chce się wykonywać pomiary ciągiem, to należy wywołać następującą funkcje. Dodatkowo w funkcji policzone zostanie napięcie oraz temperatura. Dane zostaną przesłane przez UART do komputera.

1. void adcConversion()
2. {
3.     uint16_t ADC_Val = 0;
4.     float temp;
5.     float vsense;
6.     char buffer[50];
7.     const float V25 = 0.76;
8.     const float Avg_Slope=0.0025;
9.     const float SupplyVoltage = 3.0;
10.     const float ADCResolution = 4095.0;
11.  
12.     HAL_ADC_Start(&hadc1);
13.     ADC_Val = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
14.     vsense = (SupplyVoltage*ADC_Val)/ADCResolution;// Przeliczenie wartosci zmierzonej na napiecie
15.     temp = ((vsense-V25)/SupplyVoltage)+25;// Obliczenie temperatury
16.  
17.     sprintf((char*)buffer,"ADC Value1: %u; Vsense: %f Temperature: %f\r\n", ADC_Val, vsense, temp);
18.     HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t*)buffer,strlen((char*)buffer),0x1000);
19. }