В этой статье я хочу поделится с Вами своим опытом создания компьютерной периферии за доступные деньги. За основу своего 6-и канального АЦП я взял платформу Nucleo-F411RE. Стоит отдать должное платформам ST microelectronics, которые можно купить в российских магазинах радиотоваров по доступной цене. Остаётся написать программы для платформы Nucleo-F411RE на C++ и программного обеспечения на Visual C#. Перед собой я поставил следующую цель.
Цель
Измерить с точностью до 1 мВ в диапазоне 0..3,3 В напряжение на 6-и аналоговых входах микроконтроллера (стоит отметить, что платформа преобразует напряжение USB с 5 В до 3,3 В с погрешностью). Предать информацию на персональный компьютер для отображения напряжений на графике. Дискретность измерения по времени 1 секунда.
Компьютерная периферия
- STM32F411RET6 in LQFP64 package
- ARM®32-bit Cortex®-M4 CPU with FPU
- 100 MHz max CPU frequency
- VDD from 1.7 V to 3.6 V
- 512 KB Flash
- 128 KB SRAM
- GPIO (50) with external interrupt capability
- 12-bit ADC with 16 channels
- RTC
- Timers (8)
- I2C (3)
- USART (3)
- SPI (5)
- USB OTG Full Speed
- SDIO
Фотография платформы Nucleo-F411RE изображена на рисунке 1.
Написать программу для платформы Nucleo-F411RE я решил в Online-компиляторе mbed. Смотреть ссылку https://developer.mbed.org/
Схема подключения платформы изображена на рисунке 2.
Далее приведён листинг на С++:
#include «mbed.h»
Serial pc(USBTX, USBRX);
AnalogIn av0(A0);
AnalogIn av1(A1);
AnalogIn av2(A2);
AnalogIn av3(A3);
AnalogIn av4(A4);
AnalogIn av5(A5);
DigitalOut led(LED1);
float v, vl;
int w;
static int ConvertH(float v){
w=0;
if(v>2047) {v=v-2048;w=w+16;}
if(v>1023) {v=v-1024;w=w+8;}
if(v>511) {v=v-512;w=w+4;}
if(v>255) {v=v-256;w=w+2;}
if(v>127) {v=v-128;w=w+1;}
vl=v;
return w;}
int main() {
while(1) {
led=!led;
wait(1);
v= av0.read();
v = v * 3300;
pc.putc((char)ConvertH(v));
pc.putc((char)vl);
v = av1.read();
v = v * 3300;
pc.putc((char)ConvertH(v));
pc.putc((char)vl);
v= av2.read();
v = v * 3300;
pc.putc((char)ConvertH(v));
pc.putc((char)vl);
v = av3.read();
v = v * 3300;
pc.putc((char)ConvertH(v));
pc.putc((char)vl);
v = av4.read();
v = v * 3300;
pc.putc((char)ConvertH(v));
pc.putc((char)vl);
v = av5.read();
v = v * 3300;
pc.putc((char)ConvertH(v));
pc.putc((char)vl);
}
}
На рисунке 3 показан скриншот компилятора.
Прибор подключается к компьютеру через USB-порт. Устройство эмулирует COM-порт. Через USB-UART интерфейс осуществляется работа с микроконтроллером. В платформе есть две кнопки для сброса микроконтроллера и для управления прибором. Кнопка управления прибором не реализуется.
Программное обеспечение
Подключив платформу к персональному компьютеру, установите необходимые драйвера, смотреть ссылку http://www.st.com/web/en/catalog/tools/FM116/SC959/SS1532/LN1847/PF260320?s_searchtype=keyword. Скриншот смотреть на рисунке 4.
Теперь в память платформы можно скопировать файл adc_NUCLEO_F411RE. Скриншот Flash-памяти платформы Nucleo-F411RE изображен на рисунке 5.
После того как драйвера установлены, узнайте какой COM-порт распознан для данной платформы. Смотреть рисунок 6, где изображен скриншот.
Листинг программного обеспечения на Visual C# смотреть ниже:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
namespace WindowsFormsApplication1
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
int sec;
private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
{
int v0H,v0L,v0;
v0H = serialPort1.ReadByte();
v0L = serialPort1.ReadByte();
v0 = 128 * v0H + v0L;
label1.Text = «ADC0=» + v0.ToString() + «mV»;
int v1H,v1L,v1;
v1H = serialPort1.ReadByte();
v1L = serialPort1.ReadByte();
v1 = 128 * v1H + v1L;
label2.Text = «ADC1=» + v1.ToString() + «mV»;
int v2H, v2L, v2;
v2H = serialPort1.ReadByte();
v2L = serialPort1.ReadByte();
v2 = 128 * v2H + v2L;
label3.Text = «ADC2=» + v2.ToString() + «mV»;
int v3H, v3L, v3;
v3H = serialPort1.ReadByte();
v3L = serialPort1.ReadByte();
v3 = 128 * v3H + v3L;
label4.Text = «ADC3=» + v3.ToString() + «mV»;
int v4H, v4L, v4;
v4H = serialPort1.ReadByte();
v4L = serialPort1.ReadByte();
v4 = 128 * v4H + v4L;
label5.Text = «ADC4=» + v4.ToString() + «mV»;
int v5H, v5L, v5;
v5H = serialPort1.ReadByte();
v5L = serialPort1.ReadByte();
v5 = 128 * v5H + v5L;
label6.Text = «ADC5=»+v5.ToString()+»mV»;
chart1.Series[0].Points.AddXY(sec,v0);
chart1.Series[1].Points.AddXY(sec, v1);
chart1.Series[2].Points.AddXY(sec, v2);
chart1.Series[3].Points.AddXY(sec, v3);
chart1.Series[4].Points.AddXY(sec, v4);
chart1.Series[5].Points.AddXY(sec, v5);
sec++;
}
int z = 0;
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (z == 0)
{
serialPort1.PortName = comboBox1.Text;
serialPort1.Open();
timer1.Enabled = true;
button1.Text = «Disconnect»;
z++;
}
else
{
timer1.Enabled = false;
serialPort1.Close();
button1.Text = «Connect»;
z = 0;
}
}
private void checkBox1_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
}
private void dataGridView1_CellContentClick(object sender, DataGridViewCellEventArgs e)
{
}
private void label1_Click(object sender, EventArgs e)
{
}
private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
sec = 0;
chart1.Series[0].Points.Clear();
chart1.Series[1].Points.Clear();
chart1.Series[2].Points.Clear();
chart1.Series[3].Points.Clear();
chart1.Series[4].Points.Clear();
chart1.Series[5].Points.Clear();
}
}
}
Смотреть скриншот программного обеспечения на рисунке 7.
В программном обеспечении выберите соответствующий COM-порт и нажмите кнопку «Connect». Замигает зелёный светодиод LD2 на платформе Nucleo-F411RE – начнётся измерение напряжения и обмен данными между платформой и компьютером. На графике будут отображены 6 напряжений с дискретностью в 1 секунду. Для очистки графика нажмите кнопку «Clear».
Если измерять напряжения нет смысла, нажмите на кнопку «Disconnect». И выньте USB-вилку из персонального компьютера.
Ссылки в интернете
http://www.st.com/
https://developer.mbed.org/
Прикрепленные файлы:
- AYK_cpp.zip (1 Кб)
- AYK_adc_NUCLEO_F411RE.zip (11 Кб)
- AYK_USB-ADC6.zip (74 Кб)