音源とオーディオの電子工作（予定）: STM32: ADCをPollingで使う（Nucleo-F446RE）

STM32のADCを一番簡単そうな、1チャネルのポーリングで使ってみました。（簡単そうでしたがハマったところがあります。）

STM32のADCはポーリングの他に、割り込みやDMAを使う事もでき、こちらのほうがCPU時間を節約できそうです。

参考にした記事

STM32CubeのExample「ADC_RegularConversion_Polling」
<STM32Cube>\Repository\STM32Cube_FW_F4_V1.24.0\Projects\STM32446E_EVAL\Examples\ADC\ADC_RegularConversion_Polling
「ガレスタさんのDIY日記」さんの「STM32でADCをやってみる１（レギュラ変換）」
「CCWO」さんの「STM32F303K8 ADC 1ch レギュラー変換」

実行環境

Nucleo-F446RE
STM32CubeMX Version 5.1.0
System Workbench for STM32 - C/C++ Embedded Development Tools for MCU Version: 2.8.1.201903050911

シングル変換

プロジェクト:
https://github.com/ryood/STM32Cube_Test/tree/master/SW4STM32/Nucleo-F446_ADC_Polling_Test1

STM32CubeのExample「ADC_RegularConversion_Polling」をもとに「シングル変換(Continuous Conversion Mode: DISALBE)」で動作させました。「ガレスタさんのDIY日記」さんや「CCWO」さんの例では「連続変換(Continuous Conversion Mode: Enable)」である点が異なります。

STM32CubeMXの設定

ADC1のIN0を有効化します。PinoutビューでPA0がADC入力に割り当てられます。PA0はNucleo-F446REのArduino HeaderのA0につながっています。

Configurationはデフォルトのままです。

SW4STM32でコードを追加(一部抜粋)

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdio.h>
/* USER CODE END Includes */

<stdio.h>をインクルード。

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
#ifdef __GNUC__
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
 HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
 return ch;
}
/* USER CODE END 0 */

printf()を使えるようにする。

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
   /*##-3- Start the conversion process #######################################*/
   if (HAL_ADC_Start(&hadc1) != HAL_OK)
   {
  /* Start Conversation Error */
  Error_Handler();
   }

   /*##-4- Wait for the end of conversion #####################################*/
   /*  Before starting a new conversion, you need to check the current state of
     the peripheral; if it痴 busy you need to wait for the end of current
     conversion before starting a new one.
     For simplicity reasons, this example is just waiting till the end of the
     conversion, but application may perform other tasks while conversion
     operation is ongoing. */
   if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10) != HAL_OK)
   {
  /* End Of Conversion flag not set on time */
  Error_Handler();
   }

 /* Check if the continuous conversion of regular channel is finished */
   if ((HAL_ADC_GetState(&hadc1) & HAL_ADC_STATE_EOC_REG) == HAL_ADC_STATE_EOC_REG)
   {
  /*##-5- Get the converted value of regular channel  ########################*/
  uhADCxConvertedValue = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
   }
   printf("ADC Value: %d\r\n", uhADCxConvertedValue);
   HAL_Delay(100);
  }
  /* USER CODE END 3 */

メインループでADCの読み取りを行う。シングル変換のため、毎回HAL_ADC_Start()を呼んだあと、ADCの値を読み取っています。

なお、ADCの初期化コードはSTM32CubeMXによって生成されています。

/**
  * @brief ADC1 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_ADC1_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN ADC1_Init 0 */

  /* USER CODE END ADC1_Init 0 */

  ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

  /* USER CODE BEGIN ADC1_Init 1 */

  /* USER CODE END ADC1_Init 1 */
  /** Configure the global features of the ADC (Clock, Resolution, Data Alignment and number of conversion) 
  */
  hadc1.Instance = ADC1;
  hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4;
  hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
  hadc1.Init.ScanConvMode = DISABLE;
  hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;
  hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;
  hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;
  hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;
  hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
  hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;
  hadc1.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;
  hadc1.Init.EOCSelection = ADC_EOC_SINGLE_CONV;
  if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Configure for the selected ADC regular channel its corresponding rank in the sequencer and its sample time. 
  */
  sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;
  sConfig.Rank = 1;
  sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_3CYCLES;
  if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN ADC1_Init 2 */

  /* USER CODE END ADC1_Init 2 */

}

POTを GND - A0 - 3V3 に接続しています。

Puttyで受信

連続変換

プロジェクト:
https://github.com/ryood/STM32Cube_Test/tree/master/SW4STM32/Nucleo-F446_ADC_Polling_Continuous_Test1

シングル変換と異なる点は、「ContinuousConvMode = ENABLE」とすることですが、Nucleo-F446REの場合は、EOCSelectionを「EOC flag at the end of all conversion」と指定する必要がありました。

参考「https://electronics.stackexchange.com/questions/202938/stm32-adc-conversion-using-hal」

調べるとUM1725の6.2.7の「HAL_ADC_PollForConversion」の項に以下の記述がありました。こんなのマニュアル読み込まないとわからない・・・。

This function cannot be used in a particular setup: ADC
configured in DMA mode and polling for end of each
conversion (ADC init parameter "EOCSelection" set to
ADC_EOC_SINGLE_CONV). In this case, DMA resets the
flag EOC and polling cannot be performed on each
conversion. Nevertheless, polling can still be performed on
the complete sequence.

「EOC flag at the end of single channel conversion」のままだと、起動後１回だけADC変換が行われそれ以降は同じ値が返ってくるようです。

SW4STM32でコードを追加（一部抜粋）

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_USART2_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  /*##-3- Start the conversion process #######################################*/
  if (HAL_ADC_Start(&hadc1) != HAL_OK)
  {
    /* Start Conversation Error */
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
   /*##-4- Wait for the end of conversion #####################################*/
   /*  Before starting a new conversion, you need to check the current state of
        the peripheral; if it痴 busy you need to wait for the end of current
        conversion before starting a new one.
        For simplicity reasons, this example is just waiting till the end of the
        conversion, but application may perform other tasks while conversion
        operation is ongoing. */
   if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10) != HAL_OK)
   {
     /* End Of Conversion flag not set on time */
     Error_Handler();
   }

 /* Check if the continuous conversion of regular channel is finished */
   if ((HAL_ADC_GetState(&hadc1) & HAL_ADC_STATE_EOC_REG) == HAL_ADC_STATE_EOC_REG)
   {
     /*##-5- Get the converted value of regular channel  ########################*/
     uhADCxConvertedValue = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
   }
   printf("ADC Value: %d\r\n", uhADCxConvertedValue);
   HAL_Delay(100);
  }
  /* USER CODE END 3 */

連続変換モードにしてHAL_ADC_Start()をメインループの外に追い出せました。

メモ：

STM32CubeF4はSTM32CubeF3とはADCの仕様が結構異なり、「HAL_ADCEx_Calibration」がない模様。その他Dual channel（差動入力）がなかったり、Clock Prescalerで「ADC Asycrhronus clock mode」がなかったり・・・

参考になりそうな記事
「STM32F0 ADC - Tutorial 6」https://letanphuc.net/2016/07/stm32f0-adc/
「How to use 3 channels of the ADC in DMA mode using CUBE-MX and ATOLLIC」http://www.emcu.eu/how-to-use-3-channels-of-the-adc-in-dma-mode-using-cube-mx-and-atollic/
「How to use ADC in Interrupt mode」http://www.emcu.eu/how-to-use-adc-in-interrupt-mode/
「A detailed tutorial on STM32 ADC」https://visualgdb.com/tutorials/arm/stm32/adc/

音源とオーディオの電子工作（予定）

2019年3月16日土曜日

STM32: ADCをPollingで使う（Nucleo-F446RE）

シングル変換

STM32CubeMXの設定

SW4STM32でコードを追加(一部抜粋)

連続変換

SW4STM32でコードを追加（一部抜粋）

メモ：

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