RT-Thread-【24嵌入式设计大赛】基于HPM5300-EVK的简易嵌入式辅助调试装置RT-Thread问答社区

【24嵌入式设计大赛】基于HPM5300-EVK的简易嵌入式辅助调试装置

发布于 2024-09-15 17:14:28 浏览：315 订阅该版

[tocm]

# 基于HPM5300-EVK的简易调试助手
## 简介
本项目使用HPM5300-EVK作为载体，使用RT-Thread作为系统框架。实现了ADC采集，串口转发以及读取、控制GPIO电平。配合上位机，可以方便的观测到模拟/多个数字波形的连续变化。
## 主要程序
### 主函数
在RT-Thread框架下，得益于HPM5300-EVK的大部分所需的外设已经被初始化完成，main函数中仅执行了三部分动作。一是开启板载LED闪烁，提示系统运行状态；二是配置串口，此处主要是与串口相关的中断函数，以及开启数据解析线程；三是初始化ADC。代码如下。

```c
int main(void)
{
    app_init_led_pins();
    static uint32_t led_thread_arg = 0;
    rt_thread_t led_thread = rt_thread_create("led_th", thread_entry, &led_thread_arg, 1024, 1, 10);
    rt_thread_startup(led_thread);
	
    uart_sz_init();
	
    adc_sz_init();

return 0;
}
```

### 串口数据处理
串口数据处理部分由三个函数联合完成，系统内数据解析函数会连续运行，其首先会调用数据接收函数。数据接收函数会持续阻塞，等待串口中断函数发送信号接收数据。串口中断函数代码如下。

```c
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;
}

```
接收到信号后，数据接收函数会读取数据并返回，代码如下。

```c
char serial0_thread_entry(void )
{
    char ch;
    /* 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(rt0, -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_control(&rx0_sem, RT_IPC_CMD_RESET, RT_NULL);
        rt_sem_take(&rx0_sem, RT_WAITING_FOREVER);
    }
    return ch;
}

```

此时数据解析线程会将该数据存入数据数组，检查该数据是否是设定的结束符。本项目使用'\n'作为数据结束的标志。如果该数据不是结束符，则返回重新调用数据接收函数。如果是，则为相应位置添加终止符，并解析数据数组中的函数，代码如下。

```c

void data0_parsing(void)
{
    char ch;
    char data0[ONE_DATA_MAXLEN];
    static char i = 0;
    uint8_t pin_state=0;
    while (1)
    {
        ch = serial0_thread_entry();
        data0[i++] = ch;
        if(ch == DATA_CMD_END)
        {
            data0[i++] = '\0';
            ch='\0';
			/*
			中间的数据解析部分此处省略
			*/
            i = 0;
            memset(data0, 0, sizeof(data0));
            continue;
        }
        i = (i >= ONE_DATA_MAXLEN-1) ? ONE_DATA_MAXLEN-1 : i;
    }
}

```
### 数据解析
认为串口数据已经完整取出，其形式符合自定义通信协议，即标头+数据+结束符。此处最为符合switch-case函数形式，根据多种标头执行多种动作。但是由于switch-case不能匹配字符串，因此，此处使用if-else语句。代码如下。

```c
if((data0[0]=='r')&&(data0[1]=='t')&&(data0[2]=='2'))
{
	rt_device_write(rt, 0, data0+3, i-4);
}
else if ((data0[0]=='a')&&(data0[1]=='d')&&(data0[2]=='c'))
{
	if ((data0[3]=='1')&&(state_adc==0))
	{
		thread_adc_get = rt_thread_create("adc_get", (void (*)(void *parameter))adc_get, RT_NULL,1024, 25, 10);
		rt_thread_startup(thread_adc_get);
		thread_adc = rt_thread_create("adc_print", (void (*)(void *parameter))adc_print, RT_NULL,1024, 25, 10);
		rt_thread_startup(thread_adc);

state_adc=1;
	}
	else  if ((data0[3]=='0')&&(state_adc==1))
	{
		rt_thread_delete(thread_adc_get);
		rt_thread_delete(thread_adc);

state_adc=0;
	}
}
else if ((data0[0]=='i')&&(data0[1]=='o')&&(data0[3]=='o'))
{
	if (data0[2]=='a')
	{
		gpio_set_pin_output(HPM_GPIO0, GPIO_DI_GPIOA, (data0[4]-'0')*10+(data0[5]-'0'));
		gpio_write_pin(HPM_GPIO0, GPIO_DI_GPIOA, (data0[4]-'0')*10+(data0[5]-'0'), data0[6]-'0');

}
	else  if (data0[2]=='b')
	{
		gpio_set_pin_output(HPM_GPIO0, GPIO_DI_GPIOB, (data0[4]-'0')*10+(data0[5]-'0'));
		gpio_write_pin(HPM_GPIO0, GPIO_DI_GPIOB, (data0[4]-'0')*10+(data0[5]-'0'), data0[6]-'0');
	}
	;
}
else if ((data0[0]=='i')&&(data0[1]=='o')&&(data0[3]=='i'))
{
	if (data0[2]=='a')
	{
		gpio_set_pin_input(HPM_GPIO0, GPIO_DI_GPIOA, (data0[4]-'0')*10+(data0[5]-'0'));
		pin_state=gpio_read_pin(HPM_GPIO0, GPIO_DI_GPIOA, (data0[4]-'0')*10+(data0[5]-'0'));
		rt_kprintf("{pin:%d}\n", pin_state);
	}
	else  if (data0[2]=='b')
	{
		gpio_set_pin_input(HPM_GPIO0, GPIO_DI_GPIOB, (data0[4]-'0')*10+(data0[5]-'0'));
		pin_state=gpio_read_pin(HPM_GPIO0, GPIO_DI_GPIOB, (data0[4]-'0')*10+(data0[5]-'0'));
		rt_kprintf("{pin:%d}\n", pin_state);
	}
	;
}
```
### 串口转发
串口转发原理同调试串口的收发原理及流程一样，只不过没有数据解析，无条件转发到调试转口而已。
### ADC采集
ADC采集部分使用RTT内置的设备驱动函数，由三个函数共同组合而成，一是ADC初始化，在main函数中执行；二是数据采集线程；三是数据发送线程。二和三由串口数据解析函数控制开始和停止。由于各种原因，ADC的采样率被控制在约900Hz左右，有效分辨率约为14bit。ADC相关代码如下。

```c
void adc_sz_init(void)
{
    adc_dev = (rt_adc_device_t)rt_device_find(ADC_DEV_NAME);
    rt_adc_enable(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL);
}

void adc_get(void)
{
    while(1)
    {
        value = rt_adc_read(adc_dev, ADC_DEV_CHANNEL);
        rt_thread_mdelay(1);
    }
}

void adc_print(void)
{
    while(1)
    {
        rt_kprintf("{o:%d}\n", value);
        rt_thread_mdelay(1);
    }
}

```
使用ADC采集20Hz，峰峰值20mv，频率20Hz的正弦波，效果如下。数据为原始数据，未计算单位为V的真实数据。
![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240915/05f2467d52c4333cfc84354a2cf3abe6.png.webp)

### GPIO读取及电平控制
此处为方便编程，减少RTT内置GPIO驱动程序中find device等函数，使用HPM自带的SDK函数，内置于数据解析部分，根据串口收到的数据直接控制IO。代码如下。

```c
if ((data0[0]=='i')&&(data0[1]=='o')&&(data0[3]=='o'))
{
	if (data0[2]=='a')
	{
		gpio_set_pin_output(HPM_GPIO0, GPIO_DI_GPIOA, (data0[4]-'0')*10+(data0[5]-'0'));
		gpio_write_pin(HPM_GPIO0, GPIO_DI_GPIOA, (data0[4]-'0')*10+(data0[5]-'0'), data0[6]-'0');

```