Библиотека радиолюбителя

Nucleo-F411RE USB-ADC

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/