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使用RT-thread基于RA6M4设计的温度检测设备

发布于 2022-07-19 01:33:15 浏览：564 订阅该版

[tocm]

# 一、	产品需求设计
## 本次设计的主要产品主要要求如下几点：
1、	发热管中的温度大概在200-300摄氏度之间，需要设备可以检测的范围在150-330摄氏度。
2、	产品加热过程中，需要监测产品外部的温度，外部的温度范围是0-60摄氏度范围。
3、	产品读取的温度数据要可以直接以曲线的方式展示，测试数据可以保存以便做更多分析。
## 根据分析，我们做了如下几点资源的准备：
1、	需要驱动至少两个串口，一个是输出温度曲线，一个是输出测试过程中的log。
2、	要使用NTC测温(可以使用热电偶，不过热电偶太复杂在此次设计中不考虑)。NTC分为高温NTC和低温NTC两种，两种都要用。
3、	驱动一个按键，按键的作用是曲线输出还是停止。
4、	驱动两个LED，LED指示的是正在测试还是停止测试。本次使用一个双色灯来表示。
# 二、	硬件驱动：
本次硬件驱动主要是使用RT-Thread Studio加上瑞萨的RA Smart Configurator进行辅助配置，以下截图基本是这两个软件的界面配置。。
## 1、	按键驱动
按键配置需要设置按键脚为输入，模式为上拉就可以了。如下是瑞萨的RA Smart Configurator截图所示：

![1.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220719/d5ec9c4f6f29ce775a989a8507de63e2.jpg.webp "1.jpg")
配置好了之后，使用如下程序读取IO口状态就可以了：
`Key = rt_pin_read(BSP_IO_PORT_08_PIN_00);`
## 2、	LED驱动
本次设计所用到的事两个LED灯，所以驱动两个IO脚为输出,模式为低就可以了，因为我们输出的频率很低没必要做高，本次使用的输出脚为P104和P107。如下是瑞萨的RA Smart Configurator截图所示：

![2.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220719/c5932b425782e214b728c2b64b36bf5d.jpg.webp "2.jpg")
配置好了之后，使用RT-Thread的写IO口函数就可以写IO口的状态，如下程序：

```c
#define LEDR_PIN    BSP_IO_PORT_01_PIN_07
#define LEDY_PIN    BSP_IO_PORT_01_PIN_04
if(UserM_var.Work_St == 1)
         {
             rt_pin_write(LEDR_PIN, PIN_HIGH);
             rt_pin_write(LEDY_PIN, PIN_LOW);
         }
         else
         {
             rt_pin_write(LEDR_PIN, PIN_LOW);
             rt_pin_write(LEDY_PIN, PIN_HIGH);

}
```
## 3、	串口驱动
串口的配置比按键配置和IO口配置要复杂得多，需要RT-Thread Studio和RA Smart Configurator软件共同配置。
### 1）	RT-Thread Studio配置
其中，有个需要注意的点是把360软件关掉，不然配置不了。截图如下：

![3.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220719/39ee485873e6386c772a922f53172b42.jpg.webp "3.jpg")
### 2）	RA Smart Configurator配置
配置RT-Thread Studio完毕之后，需要配置RA Smart Configurator并且生成代码，不然编译通不过。如下图所示：

![4.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220719/3d634f90f13e566c8a9867308ae0f681.jpg.webp "4.jpg")
通钢如上步骤之后，串口会自动生成一个串口初始化，还需要自己配置准确的串口号，比如此次我就使用了串口9。如下配置：

![5.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220719/d5c9a68f9b76b0ad2a6ff80592f30206.jpg.webp "5.jpg")
## 4、	ADC驱动
ADC的驱动需要在RT-Thread Studio使能以外，还需要在RA Smart Configurator做如下配置，特别是第五部做使能配置。不然读取的ADC值是0.

![6.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220719/cd62e3275f1a6b7921180cc26f9fff0b.jpg.webp "6.jpg")
# 三、	软件实现
## 1、	串口实现
串口是通钢文档中的串口例程修改而来的，不过需要做一些更改。如下程序是串口0和串口9的程序修改后的代码：
```c

#include <rtthread.h>
#include "user_main.h"
#define SAMPLE_UART0_NAME       "uart0"
#define SAMPLE_UART1_NAME       "uart1"
#define SAMPLE_UART9_NAME       "uart9"

/* 用于接收消息的信号量 */
extern struct rt_semaphore rx0_sem,rx9_sem;
extern rt_device_t serial0,serial9;

/* 接收数据回调函数 */
static rt_err_t uart0_input(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
    /* 串口接收到数据后产生中断，调用此回调函数，然后发送接收信号量 */
    rt_sem_release(&rx0_sem);

return RT_EOK;
}

static void serial0_thread_entry(void *parameter)
{
    char ch;

while (1)
    {
        /* 从串口读取一个字节的数据，没有读取到则等待接收信号量 */
        while (rt_device_read(serial0, -1, &ch, 1) != 1)
        {
            /* 阻塞等待接收信号量，等到信号量后再次读取数据 */
            rt_sem_take(&rx0_sem, RT_WAITING_FOREVER);
        }
        /* 读取到的数据通过串口错位输出 */
        //ch = ch + 1;
        //rt_device_write(serial0, 0, &ch, 1);
        user_USART_var[u_UART0].RX_BUF[user_USART_var[u_UART0].RX_LEN++]=ch ;
        user_USART_var[u_UART0].OverTimes=UART_TIMEOUT;
    }
}
/* 接收数据回调函数 */
static rt_err_t uart9_input(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
    /* 串口接收到数据后产生中断，调用此回调函数，然后发送接收信号量 */
    rt_sem_release(&rx9_sem);

return RT_EOK;
}

static void serial9_thread_entry(void *parameter)
{
    char ch;

while (1)
    {
        /* 从串口读取一个字节的数据，没有读取到则等待接收信号量 */
        while (rt_device_read(serial9, -1, &ch, 1) != 1)
        {
            /* 阻塞等待接收信号量，等到信号量后再次读取数据 */
            rt_sem_take(&rx9_sem, RT_WAITING_FOREVER);
        }
        /* 读取到的数据通过串口错位输出 */
        //ch = ch + 2;
        //rt_device_write(serial9, 0, &ch, 1);
        user_USART_var[u_UART9].RX_BUF[user_USART_var[u_UART9].RX_LEN++]=ch ;
        user_USART_var[u_UART9].OverTimes=UART_TIMEOUT;
    }
}
int uart0_init(void)
{
      char uart_name[RT_NAME_MAX];
      char str[] = "hello uart0!\r\n";

rt_strncpy(uart_name, "uart0", RT_NAME_MAX);
      /* 查找系统中的串口设备 */
      serial0 = rt_device_find(uart_name);
      if (!serial0)
      {
          rt_kprintf("find %s failed!\n", uart_name);
          return RT_ERROR;
      }
      else
      {
          rt_kprintf("find %s OK!\n", uart_name);
      }

/* 初始化信号量 */
      rt_sem_init(&rx0_sem, "rx_sem0", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
      /* 以中断接收及轮询发送模式打开串口设备 */
      rt_device_open(serial0, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
      /* 设置接收回调函数 */
      rt_device_set_rx_indicate(serial0, uart0_input);
      /* 发送字符串 */
      rt_device_write(serial0, 0, str, (sizeof(str) - 1));

/* 创建 serial 线程 */
      rt_thread_t thread = rt_thread_create("serial", serial0_thread_entry, RT_NULL, 1024, 25, 10);
      /* 创建成功则启动线程 */
      if (thread != RT_NULL)
      {
          rt_thread_startup(thread);
      }
      return RT_EOK;
}
INIT_ENV_EXPORT(uart0_init);

int uart9_init(void)
{
      char uart_name[RT_NAME_MAX];
      char str[] = "hello uart9!\r\n";

rt_strncpy(uart_name, "uart9", RT_NAME_MAX);
      /* 查找系统中的串口设备 */
      serial9 = rt_device_find(uart_name);
      if (!serial9)
      {
          rt_kprintf("find %s failed!\n", uart_name);
          return RT_ERROR;
      }
      else
      {
          rt_kprintf("find %s OK!\n", uart_name);
      }

/* 初始化信号量 */
      rt_sem_init(&rx9_sem, "rx_sem9", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
      /* 以中断接收及轮询发送模式打开串口设备 */
      rt_device_open(serial9, RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
      /* 设置接收回调函数 */
      rt_device_set_rx_indicate(serial9, uart9_input);
      /* 发送字符串 */
      rt_device_write(serial9, 0, str, (sizeof(str) - 1));

/* 创建 serial 线程 */
      rt_thread_t thread9 = rt_thread_create("serial", serial9_thread_entry, RT_NULL, 1024, 25, 10);
      /* 创建成功则启动线程 */
      if (thread9 != RT_NULL)
      {
          rt_thread_startup(thread9);
      }
      return RT_EOK;
}
INIT_ENV_EXPORT(uart9_init);
```
## 2、	ADC的读取和温度转换实现
ADC的读取曾经因为在FSP软件上没有使能的原因，一直读到的是0，后来经过仔细研读网上教程和例程，终于实现了ADC的正确读取。源码如下：
```c

#define ADC_DEV_NAME        "adc0"      /* ADC 设备名称 */
#define ADC_DEV_CHANNEL0     0           /* ADC 通道 */
#define ADC_DEV_CHANNEL1     1           /* ADC 通道 */
#define ADC_DEV_CHANNEL2     2           /* ADC 通道 */
#define ADC_DEV_CHANNEL3     3           /* ADC 通道 */
#define ADC_DEV_CHANNEL4     4           /* ADC 通道 */
#define ADC_DEV_CHANNEL5     5           /* ADC 通道 */
#define ADC_DEV_CHANNEL6     7           /* ADC 通道 */
#define ADC_DEV_CHANNEL7     9           /* ADC 通道 */
#define REFER_VOLTAGE       330         /* 参考电压 3.3V,数据精度乘以100保留2位小数*/
#define CONVERT_BITS        (1 << 12)   /* 转换位数为12位 */
static  rt_adc_device_t adc_dev;
static int adc_vol_init(void)//
{
    rt_err_t ret = RT_EOK;

/* 查找设备 */
    adc_dev = (rt_adc_device_t)rt_device_find(ADC_DEV_NAME);
    if (adc_dev == RT_NULL)
    {
        rt_kprintf("adc sample run failed! can't find %s device!\n", ADC_DEV_NAME);
        return RT_ERROR;
    }
    else
    {
        rt_kprintf("%s sample run OK!\n", ADC_DEV_NAME);
    }

/* 使能设备 */
    ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL0);
    ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL1);
    ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL2);
    ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL3);
    ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL4);
    ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL5);
    //ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL6);
    //ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL7);

return ret;
}
INIT_DEVICE_EXPORT(adc_vol_init);
static int adc_vol_sample(void)//(int argc, char *argv[])//(void)//
{
   // rt_uint32_t value[8];//, vol;
    rt_err_t ret = RT_EOK;
    /* 读取采样值 */
    vDev_ADC.Read_ADC[0] = (rt_uint32_t)rt_adc_read(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL0);
    vDev_ADC.Read_ADC[1] = (rt_uint32_t)rt_adc_read(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL1);
    vDev_ADC.Read_ADC[2] = (rt_uint32_t)rt_adc_read(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL2);
    vDev_ADC.Read_ADC[3] = (rt_uint32_t)rt_adc_read(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL3);
    vDev_ADC.Read_ADC[4] = (rt_uint32_t)rt_adc_read(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL4);
    vDev_ADC.Read_ADC[5] = (rt_uint32_t)rt_adc_read(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL5);
    ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL0);
    ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL1);
    ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL2);
    ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL3);
    ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL4);
    ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL5);
    //value[6] = rt_adc_read(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL6);
    //value[7] = rt_adc_read(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL7);
    //rt_kprintf("adc0:%d=%dmV adc1:%d adc2:%d adc3:%d adc4:%d adc5:%d \n",value[0],value[0]*3300/4096,value[1],value[2],value[3],value[4],value[5]);
    return ret;
}
```
读取ADC之后，需要吧ADC转换成温度数据，转换函数如下：
```c

int uGetHeaterTemperature(uint8_t ch)//NTC测温
{
    int data_len,x=0;
    static uint16_t Adcn;
    data_len=M_COUNT_OF(list_N_V);
    Adcn = vDev_ADC.Read_ADC[ch];//userADC_var.ADC_uDATA[ch];
    if((Adcn<=list_N_V[0])&&(Adcn>=list_N_V[data_len-1]))
    {
        for(x=0;x<data_len-1;x++)
        {
            if(Adcn>=list_N_V[x])
            {
                break;
            }
        }
    }
    return x;
}
```
## 3、	串口曲线实现
串口曲线是按照软件的要求输出的，输出的是ASCALL码就能实现，程序如下：
```c

temp0 = uGetNTC_Temperature(ADC_CH0);
             temp1 = uGetHeaterTemperature(ADC_CH1);
             rt_device_write(serial0, 0, test_buff, sprintf(test_buff, "ADC0=%d,ADC1=%d,T0=%0.2F,T1=%d\n", vDev_ADC.Read_ADC[ADC_CH0],vDev_ADC.Read_ADC[ADC_CH1],temp0,temp1));
             if(UserM_var.Work_St == 1)
             {
                 rt_device_write(serial9, 0, test_buff, sprintf(test_buff, "%0.2F,%d\r\n",temp0,temp1));
             }
```
# 四、	项目功能展示：
本项目使用本次提供的开发板以外，还配合了一个4合一的串口工具，以及两个焊接在板子上的NTC器件。外接了一个按键，使用的是扫描方式。再加上一个双色LED灯。如下图所示

![7.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220719/e53d5c792c45667ea260c19959159652.jpg.webp "7.jpg")
通钢测试出来的曲线图如下：

![8.jpg](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220719/1778e3533fe1f57b821167f8d32763fe.jpg.webp "8.jpg")

# 五、	项目总结
本次项目的难点是通钢两个软件的组合来实现硬件驱动配置。刚开始的时候确实非常不习惯。最主要的是之前没接触过瑞萨的单片机，所以使用起来有很多障碍。经过此次的接触，不止了解了RT-Thread系统的开发，还对瑞萨的单片机了解了很多。
最后上传工程源码：
[T006_RA6M4_TestV2.18_20220719.rar](https://club.rt-thread.org/file_download/c06ca2c6d137ca82)