【内核和外设学习营】十里 ADC光敏电阻电压采集实验

发布于 2018-09-05 18:12:24 浏览：2470 订阅该版

* 本帖最后由 hyz_rtt 于 2018-9-6 19:40 编辑 *

1、实验要求：
要求硬件上：至少有一路带ADC输入功能的GPIO，能够用来连接光敏电阻；
 有一路串口用来做 msh shell 终端
 软件上：BSP 中已经实现如下驱动：串口驱动，PIN 驱动，ADC驱动（裸机写的）
2、准备工作：
硬件：野火霸天虎stm32407开发板
软件：rtt3.1.0 stm32f40x（STD库）、env0.7.1
3、示例代码
（1）adc_test()可以直接在主函数调用，这里采用MSH输出
```#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include "stm32f4xx.h"
#include "stm32f4_adc.h"

// ADC1转换的电压值通过MDA方式传到SRAM
extern __IO uint16_t ADC_ConvertedValue;

// 局部变量，用于保存转换计算后的电压值 
int ADC_ConvertedValueLocal; 
void adc_test(void)
{
 /* 初始化滑动变阻器用到的DAC，ADC数据采集完成后直接由DMA运输数据到ADC_ConvertedValue变量
 DMA直接改变ADC_ConvertedValue的值*/
 Rheostat_Init();
 
 rt_kprintf("----这是一个光敏电阻电压采集实验(DMA传输)---- ");
 
 while (1)
 {
 ADC_ConvertedValueLocal =ADC_ConvertedValue*(3.3/4096); // 读取转换的AD值
 
 rt_kprintf("The current AD value = 0x%04X ", ADC_ConvertedValue); 
 rt_kprintf("The current AD value = %d ",ADC_ConvertedValueLocal);

rt_thread_delay(100); 
 }
}
//导出到MSH命令
MSH_CMD_EXPORT(adc_test,adc test)```
（2）裸机驱动：ADC的GPIO配置、ADC的DMA传输配置
```#include <stm32f4xx.h>
#include "stm32f4_adc.h"

__IO uint16_t ADC_ConvertedValue;

//配置ADC的GPIO
static void Rheostat_ADC_GPIO_Config(void)
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        
        // 使能 GPIO 时钟
        RCC_AHB1PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK, ENABLE);
                
        // 配置 IO
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;            
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ; //不上拉不下拉
        GPIO_Init(RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);                        
}

//配置ADC，DMA传输
static void Rheostat_ADC_Mode_Config(void)
{
        DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
        ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
  ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
        
  // 开启ADC时钟
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_CLK , ENABLE);
        
        // ------------------DMA Init 结构体参数 初始化--------------------------
  // ADC1使用DMA2，数据流0，通道0，这个是手册固定死的
  // 开启DMA时钟
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RHEOSTAT_ADC_DMA_CLK, ENABLE); 
        // 外设基址为：ADC 数据寄存器地址
        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = RHEOSTAT_ADC_DR_ADDR;        
  // 存储器地址，实际上就是一个内部SRAM的变量        
        DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr = (u32)&ADC_ConvertedValue;  
  // 数据传输方向为外设到存储器        
        DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralToMemory;        
        // 缓冲区大小为1，缓冲区的大小应该等于存储器的大小
        DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = 1;        
        // 外设寄存器只有一个，地址不用递增
        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
  // 存储器地址固定
        DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Disable; 
  // // 外设数据大小为半字，即两个字节 
        DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_HalfWord; 
  //        存储器数据大小也为半字，跟外设数据大小相同
        DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_HalfWord;        
        // 循环传输模式
        DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular;
  // DMA 传输通道优先级为高，当使用一个DMA通道时，优先级设置不影响
        DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High;
  // 禁止DMA FIFO        ，使用直连模式
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOMode = DMA_FIFOMode_Disable;  
  // FIFO 大小，FIFO模式禁止时，这个不用配置        
  DMA_InitStructure.DMA_FIFOThreshold = DMA_FIFOThreshold_HalfFull;
  DMA_InitStructure.DMA_MemoryBurst = DMA_MemoryBurst_Single;
  DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBurst = DMA_PeripheralBurst_Single;  
        // 选择 DMA 通道，通道存在于流中
  DMA_InitStructure.DMA_Channel = RHEOSTAT_ADC_DMA_CHANNEL; 
  //初始化DMA流，流相当于一个大的管道，管道里面有很多通道
        DMA_Init(RHEOSTAT_ADC_DMA_STREAM, &DMA_InitStructure);
        // 使能DMA流
  DMA_Cmd(RHEOSTAT_ADC_DMA_STREAM, ENABLE);

// -------------------ADC Common 结构体 参数 初始化------------------------
        // 独立ADC模式
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
  // 时钟为fpclk x分频        
  ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div2;
  // 禁止DMA直接访问模式        
  ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;
  // 采样时间间隔        
  ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;  
  ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
        
  // -------------------ADC Init 结构体 参数 初始化--------------------------
        ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);
  // ADC 分辨率
  ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
  // 禁止扫描模式，多通道采集才需要        
  ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; 
  // 连续转换        
  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; 
  //禁止外部边沿触发
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
  //外部触发通道，本例子使用软件触发，此值随便赋值即可
  ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_T1_CC1;
  //数据右对齐        
  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
  //转换通道 1个
  ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;                                    
  ADC_Init(RHEOSTAT_ADC, &ADC_InitStructure);
  //---------------------------------------------------------------------------
        
  // 配置 ADC 通道转换顺序为1，第一个转换，采样时间为3个时钟周期
  ADC_RegularChannelConfig(RHEOSTAT_ADC, RHEOSTAT_ADC_CHANNEL, 1, ADC_SampleTime_3Cycles); 
  // 使能DMA请求 after last transfer (Single-ADC mode)
  ADC_DMARequestAfterLastTransferCmd(RHEOSTAT_ADC, ENABLE);
  // 使能ADC DMA
  ADC_DMACmd(RHEOSTAT_ADC, ENABLE);
  // 使能ADC
  ADC_Cmd(RHEOSTAT_ADC, ENABLE);  
  //开始adc转换，软件触发
  ADC_SoftwareStartConv(RHEOSTAT_ADC);
}

//ADC1初始化
void Rheostat_Init(void)
{
        Rheostat_ADC_GPIO_Config();
        Rheostat_ADC_Mode_Config();
}
```

（3）串口部分：串口驱动里已经有了
（4）宏定义
```#ifndef __STM32F4_ADC_H__
#define __STM32F4_ADC_H__

#include "stm32f4xx.h"

// RHEOSTAT: 滑动变阻器/电位器

// ADC DR寄存器宏定义，ADC转换后的数字值则存放在这里
#define RHEOSTAT_ADC_DR_ADDR    ((u32)ADC1+0x4c)

// ADC IO宏定义
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_PORT    GPIOB
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_PIN     GPIO_Pin_1
#define RHEOSTAT_ADC_GPIO_CLK     RCC_AHB1Periph_GPIOB

// ADC 序号宏定义
#define RHEOSTAT_ADC              ADC1
#define RHEOSTAT_ADC_CLK          RCC_APB2Periph_ADC1
#define RHEOSTAT_ADC_CHANNEL      ADC_Channel_9

// ADC DMA 通道宏定义，这里我们使用DMA传输
#define RHEOSTAT_ADC_DMA_CLK      RCC_AHB1Periph_DMA2
#define RHEOSTAT_ADC_DMA_CHANNEL  DMA_Channel_0
#define RHEOSTAT_ADC_DMA_STREAM   DMA2_Stream0

void Rheostat_Init(void);

#endif /*__STM32F4_ADC_H__ */```
4、实验步骤
env配置芯片型号stm32f407ZG、外部时钟源HSE25M、串口驱动、PIN驱动、ADC驱动（移植裸机）
5、实验结果：如下图
![打印整型.png](/uploads/201809/05/180346oq2gzg7k53w5ec57.png)
6、遇到的问题：打印不出浮点型电压值
adc_test()部分的

int ADC_ConvertedValueLocal; 
rt_kprintf("The current AD value = %d ",ADC_ConvertedValueLocal); 
若改为
float ADC_ConvertedValueLocal; 
rt_kprintf("The current AD value = %f ",ADC_ConvertedValueLocal); 
打印结果如下图所示
![打印浮点型失败.png](/uploads/201809/05/180706eoldrg7bckm7h7rv.png)
7、解决方法
百度了一下，有人说RTT不支持浮点型，自己看了一下rtdef.h文件里没有关于浮点型的定义。
还有就是有人说添加libc API配置，如下图
![ENV配置选项.png](/uploads/201809/05/180859kj5559b5uwb54575.png)
配置之后，再实验，问题仍未得到解决。
可以肯定的是裸机是可以打印出来浮点型的。如下图
![裸机支持浮点型.png](/uploads/201809/05/181021x9dihxid9hdydzdx.png)

3 个回答

hyz_rtt 2018-09-06

这家伙很懒，什么也没写！

[i=s] 本帖最后由 hyz_rtt 于 2018-9-6 19:41 编辑 [/i]

（1）原因分析、解决思路针对小数部分无法显示的原因，经过大神的指点，M4的芯片是支持浮点型数据据处理的，
打印不出小数部分是因为rt_kprintf()函数不支持浮点型打印，具体解决的思路是：将读
取的值先扩大（例如100000倍，可根据需要扩大），然后分别把电压值的整数和小数部分
通过处理获得，最后打印出来即可。
（2）具体措施，如下程序：
将之前void adc_test(void)里的while(1)循环里的部分做修改如下

```
//定义转换的变量
int  inter_part;//采集电压值整数部分
int  fraction_part;//采集电压值小数部分
    while (1)
    {
           /*鉴于rt_kprintf函数不能打印浮点类型数据，所以对打印出的带有小数点的电压值做如下处理*/
                         // 读取转换的AD值并扩大100000倍
      ADC_ConvertedValueLocal = ADC_ConvertedValue*100000*(3.3/4096);
      //整数部分用整除得到，因为整型不会有小数点
      inter_part     = ADC_ConvertedValueLocal/100000;
      //小数部分的数字利用取余得到
      fraction_part  = ADC_ConvertedValueLocal%100000;
      rt_kprintf("\r\n The current AD value = 0x%04X——", ADC_ConvertedValue); 
                        //打印扩大100000倍后的值
      rt_kprintf("\r\n The current AD value = %d ", ADC_ConvertedValueLocal);         
      //打印整数部分                        
      rt_kprintf("\r\n The current AD value = %d",inter_part); 
                        //打印小数部分
      rt_kprintf(".%d\r\n",fraction_part);                 
                        //每1秒读取一次光敏电阻电压值
      rt_thread_delay(100);  
    }
```

（3）打印输出
[attach]6089[/attach][attach]6090[/attach]
也可看到如果用手遮挡光敏电阻，电压值会变化
（4）易错点
扩大时一定是对ADC_ConvertedValue就扩大，不能是ADC_ConvertedValueLocal，
因为ADC_ConvertedValueLocal是整型，扩大再处理还是整型，而ADC_ConvertedValue
是浮点型的。
打印时“%d.%d”、“%d.” 这种写法在编译时会报错（“.%d”则是合法的），
所以利用多个rt_kprintf函数。