【APM32F402R Micro-EVB 测评】ADC 电压和温度数据的 LabVIEW 采集

lijinlei

本文介绍了极海 APM32F402R Micro-EVB 开发板通过 LabVIEW 上位机实现 ADC 电压和温度数据采集的项目设计，采用串口发送和串口中断查询两种方案，包括项目介绍、工程调试、串口中断测试、LabVIEW 上位机设计、程序测试及数据保存等

项目介绍

开发板工程调试：串口连续打印 ADC 电压转换值和温度值；
LabVIEW 上位机设计：包括前面板和程序框图的设计等；
LabVIEW 测试与程序优化：通过串口获取芯片发送的 ADC 数据，提高响应速度、减小延迟；
使用串口中断方案实现 ADC 电压和温度数据的采集，以及相应的 LabVIEW 上位机设计。

工程调试

通过串口打印的方式输出 ADC 电压和温度数据，包括流程图、关键代码、效果演示等。

流程图

代码

打开示例工程 APM32F402_403_SDK_V1.0.2\Examples\Board_APM32F402_Tiny\ADC\ADC_TemperatureSensor\Project\MDK\ADC_TemperatureSensor.uvprojx ；
打开 ...\APM32F402\Application\main.c 文件，获取主函数；

#include "main.h"
#include <stdio.h>

#define DEBUG_USART  USART1
#define ADC_DR_ADDR         ((uint32_t)ADC1_BASE + 0x4C)

__IO uint16_t DMA_ADCConvertedValue = 0;

void ADC_Init(void);
void Delay(uint32_t count);

int main(void)
{
    /* ADC convert to voltage */
    float voltage = 0;
    float temperature = 0.0;

    USART_Config_T USART_ConfigStruct;

    /* USART config */
    USART_ConfigStructInit(&USART_ConfigStruct);
    USART_ConfigStruct.baudRate = 115200;
    USART_ConfigStruct.hardwareFlow = USART_HARDWARE_FLOW_NONE;
    USART_ConfigStruct.mode = USART_MODE_TX;
    USART_ConfigStruct.parity = USART_PARITY_NONE;
    USART_ConfigStruct.stopBits = USART_STOP_BIT_1;
    USART_ConfigStruct.wordLength = USART_WORD_LEN_8B;
    BOARD_COM_Config(COM1, &USART_ConfigStruct);

    /* ADC1 initialization */
    ADC_Init();

    /* Infinite loop */
    while (1)
    {
        if (DMA_ReadStatusFlag(DMA1_FLAG_TC1) == SET)
        {
            voltage = (double)DMA_ADCConvertedValue / 4095 * 3.3;
            temperature = (voltage - 1.4822f) / 0.0024f + 28U;

            printf("\r\n");
            printf("ADC register data = 0x%04X \r\n", DMA_ADCConvertedValue);
            printf("voltage           = %.03f V \r\n", voltage);
            printf("Temperature    = %f Celsius \r\n", temperature);

            Delay(2000);
            DMA_ClearStatusFlag(DMA1_FLAG_TC1);
        }
    }
}

void DMA_Init(void)
{
    DMA_Config_T DMA_ConfigStruct;

    /* Enable DMA Clock */
    RCM_EnableAHBPeriphClock(RCM_AHB_PERIPH_DMA1);

    /* DMA config */
    DMA_ConfigStructInit(&DMA_ConfigStruct);
    DMA_ConfigStruct.peripheralBaseAddr = ADC_DR_ADDR;
    DMA_ConfigStruct.memoryBaseAddr = (uint32_t)&DMA_ADCConvertedValue;
    DMA_ConfigStruct.dir = DMA_DIR_PERIPHERAL_SRC;
    DMA_ConfigStruct.bufferSize = 1;
    DMA_ConfigStruct.peripheralInc = DMA_PERIPHERAL_INC_DISABLE;
    DMA_ConfigStruct.memoryInc = DMA_MEMORY_INC_ENABLE;
    DMA_ConfigStruct.peripheralDataSize = DMA_PERIPHERAL_DATA_SIZE_HALFWORD;
    DMA_ConfigStruct.memoryDataSize = DMA_MEMORY_DATA_SIZE_HALFWORD;
    DMA_ConfigStruct.loopMode = DMA_MODE_CIRCULAR;
    DMA_ConfigStruct.priority = DMA_PRIORITY_HIGH;
    DMA_ConfigStruct.M2M = DMA_M2MEN_DISABLE;

    /* Enable DMA channel */
    DMA_Config(DMA1_Channel1, &DMA_ConfigStruct);

    /* Enable DMA */
    DMA_Enable(DMA1_Channel1);
}

void ADC_Init(void)
{
    ADC_Config_T ADC_ConfigStruct;

    /* Enable ADC clock */
    RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_ADC1);

    /* ADC configuration */
    ADC_Reset(ADC1);

    ADC_ConfigStructInit(&ADC_ConfigStruct);
    ADC_ConfigStruct.mode                  = ADC_MODE_INDEPENDENT;
    ADC_ConfigStruct.scanConvMode          = DISABLE;
    ADC_ConfigStruct.continuousConvMode    = ENABLE;
    ADC_ConfigStruct.externalTrigConv      = ADC_EXT_TRIG_CONV_NONE;
    ADC_ConfigStruct.dataAlign             = ADC_DATA_ALIGN_RIGHT;
    /* channel number */
    ADC_ConfigStruct.nbrOfChannel          = 1;
    ADC_Config(ADC1, &ADC_ConfigStruct);

    /* ADCCLK = PCLK2/6 */
    RCM_ConfigADCCLK(RCM_PCLK2_DIV_6);

    /* ADC channel Convert configuration */
    ADC_ConfigRegularChannel(ADC1, ADC_CHANNEL_16, 1, ADC_SAMPLETIME_239CYCLES5);

    ADC_EnableTempSensorVrefint(ADC1);

    /* Config DMA */
    DMA_Init();

    /* Enable ADC DMA */
    ADC_EnableDMA(ADC1);

    /* Enable ADC */
    ADC_Enable(ADC1);

    /* Enable ADC1 reset calibration register */
    ADC_ResetCalibration(ADC1);
    /* Check the end of ADC1 reset calibration register */
    while (ADC_ReadResetCalibrationStatus(ADC1));

    /* Start ADC1 calibration */
    ADC_StartCalibration(ADC1);
    /* Check the end of ADC1 calibration */
    while (ADC_ReadCalibrationStartFlag(ADC1));

    /* Start ADC1 Software Conversion */
    ADC_EnableSoftwareStartConv(ADC1);
}

void Delay(uint32_t count)
{
    uint16_t i = 0;

    while (count--)
    {
        i = 7995;
        while (i--);
    }
}

#if defined (__CC_ARM) || defined (__ICCARM__) || (defined(__ARMCC_VERSION) && (__ARMCC_VERSION >= 6010050))

int fputc(int ch, FILE* f)
{
    /* send a byte of data to the serial port */
    USART_TxData(DEBUG_USART, (uint8_t)ch);

    /* wait for the data to be send */
    while (USART_ReadStatusFlag(DEBUG_USART, USART_FLAG_TXBE) == RESET);

    return (ch);
}

#elif defined (__GNUC__)

int __io_putchar(int ch)
{
    /* send a byte of data to the serial port */
    USART_TxData(DEBUG_USART, ch);

    /* wait for the data to be send */
    while (USART_ReadStatusFlag(DEBUG_USART, USART_FLAG_TXBE) == RESET);

    return ch;
}

int _write(int file, char* ptr, int len)
{
	UNUSED(file);

    int i;
    for (i = 0; i < len; i++)
    {
        __io_putchar(*ptr++);
    }

    return len;
}

#else
#warning Not supported compiler type
#endif

保存并编译代码，上传代码至芯片；
短按 RESET 键，复位并运行程序。

效果

打开串口调试助手软件，配置串口参数，包括端口号、波特率等；
打开串口，接收芯片连续发送的字符串信息；

串口中断

为了便于后面通过 LabVIEW 进行精确的自动化数据采集，避免串口连续发送可能引起的延迟和数据遗漏等影响，改进代码并使能串口中断，通过上位机发送指令获取 ADC 电压和温度。

包括流程图、关键代码、效果演示等。

流程图

代码

在上述 Demo 例程的基础上进行修改，使能串口中断，代码如下

#include "main.h"
#include <stdio.h>

#define DEBUG_USART  USART1
#define ADC_DR_ADDR         ((uint32_t)ADC1_BASE + 0x4C)

/* Buffer for received commands */
#define CMD_BUFFER_SIZE 3
uint8_t cmdBuffer[CMD_BUFFER_SIZE];
uint8_t cmdIndex = 0;

/* DMA value from ADC*/
__IO uint16_t DMA_ADCConvertedValue = 0;

/* Private function prototypes ********************************************/
void ADC_Init(void);
void Delay(uint32_t count);
void ProcessCommand(uint8_t command);

int main(void)
{
    /* ADC convert to voltage */
    float voltage = 0;
    float temperature = 0.0;

    USART_Config_T USART_ConfigStruct;

    /* USART config */
    USART_ConfigStructInit(&USART_ConfigStruct);
    USART_ConfigStruct.baudRate = 115200;
    USART_ConfigStruct.hardwareFlow = USART_HARDWARE_FLOW_NONE;
    USART_ConfigStruct.mode = USART_MODE_TX_RX;
    USART_ConfigStruct.parity = USART_PARITY_NONE;
    USART_ConfigStruct.stopBits = USART_STOP_BIT_1;
    USART_ConfigStruct.wordLength = USART_WORD_LEN_8B;
    BOARD_COM_Config(COM1, &USART_ConfigStruct);

    /* ADC1 initialization */
    ADC_Init();
	
	/* Enable USART receive interrupt */
    USART_EnableInterrupt(DEBUG_USART, USART_INT_RXBNE);
    NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);

    /* Infinite loop */
    while (1)
    {
        if (DMA_ReadStatusFlag(DMA1_FLAG_TC1) == SET)
        {
            voltage = (double)DMA_ADCConvertedValue / 4095 * 3.3;
            temperature = (voltage - 1.4822f) / 0.0024f + 28U;
            DMA_ClearStatusFlag(DMA1_FLAG_TC1);
        }
    }
}

/* USART1 interrupt handler */
void USART1_IRQHandler(void)
{
    if (USART_ReadStatusFlag(DEBUG_USART, USART_FLAG_RXBNE) != RESET)
    {
        uint8_t data = USART_RxData(DEBUG_USART);
        
        /* Check for command start */
        if (cmdIndex == 0 && data == 0x55)
        {
            cmdBuffer[cmdIndex++] = data;
        }
        else if (cmdIndex == 1 && data == 0xAA)
        {
            cmdBuffer[cmdIndex++] = data;
        }
        else if (cmdIndex == 2)
        {
            cmdBuffer[cmdIndex++] = data;
            
            /* Full command received */
            if (cmdBuffer[0] == 0x55 && cmdBuffer[1] == 0xAA)
            {
                ProcessCommand(cmdBuffer[2]);
            }
            
            cmdIndex = 0;  // Reset for next command
        }
        else
        {
            cmdIndex = 0;  // Reset if sequence is broken
        }
    }
}

void ProcessCommand(uint8_t command)
{
    float voltage = (double)DMA_ADCConvertedValue / 4095 * 3.3;
    float temperature = (voltage - 1.4822f) / 0.0024f + 28U;

    switch(command)
    {
        case 0x10:  // Send voltage data
            printf("Voltage: %.3f V\r\n", voltage);
            break;
            
        case 0x11:  // Send temperature data
            printf("Temperature: %.2f C\r\n", temperature);
            break;
            
        default:
            printf("Unknown command: 0x%02X\r\n", command);
            break;
    }
}
/* Keep the existing DMA_Init(), ADC_Init(), Delay(), and fputc() functions unchanged */

保存并编译代码，上传代码至芯片；
短按 RESET 键，复位并运行程序。

效果

打开串口调试助手软件，配置串口参数，包括端口号、波特率等；
打开串口，以十六进制发送 55 AA 10 和 55 AA 11 分别获得相应的 ADC 电压和温度值回复；

LabVIEW 上位机

基于上述串口中断查询 ADC 电压和温度的方案，设计了对应的 LabVIEW 上位机程序，便于自动化数据采集。

包括前面板设计、程序框图设计、使用方法、运行效果、数据保存等。

前面板

前面板设计包括串口配置、ADC 数值和电压的表盘显示、演化曲线图、控制按钮、数据保存配置等模块。

程序框图

使用方法

串口配置：端口号、波特率等；
单击运行按钮，设置文件保存路径；
点击 START 按钮，开始连续采集数据；
采集完成后，点击 STOP 按钮结束程序，数据自动保存至设定路径文件；
- 再次点击 START 重新采集数据；
- 点击 Terminate 按钮终止上位机程序。

运行效果

数据保存

点击 Stop 按钮，停止数据采集，文件自动保存至预设路径，3 列数据依次为 日期-时间-数值

总结

本文介绍了极海 APM32F402R Micro-EVB 开发板通过 LabVIEW 上位机实现 ADC 电压和温度数据采集的项目设计，采用串口发送和串口中断查询两种方案，包括项目介绍、工程调试、串口中断测试、LabVIEW 上位机设计、程序测试及数据保存等，为 APM32 系列产品的开发设计和工业科研等领域的应用提供了参考。

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