STM32H5测评 | ADC采集和设置测试、串口通讯测试、TCP/IP UDP通...

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STM32H5测评 | ADC采集和设置测试、串口通讯测试、TCP/IP UDP通讯测试

来源：EEWORLD论坛网友 bigbat 版权归原作者所有

ADC采集和设置测试、串口通讯测试要测试STM32H5的ADC，首先参考一下例程 ADC_SingleConversion_TriggerSW_IT，这是 cube 自带的例程，打开 cube 先看一下设置，例程使用了引脚 PC0，这个脚和板子的 A1 相连接。STM32H5 有两个 ADC 核心，设置为ADC1和CH10，引脚信号为单端信号 Single-ended。
引脚设置关键是时钟速率 Clock Prescaler 和 Resolution，速率为4分频，分辨率为12，需要中断开启。转换组设置 ADC_Regular_ConversionMode 为软件开启，而不是使用硬件联动触发的方式。

1. /* Private variables ---------------------------------------------------------*/
   
2. ADC_HandleTypeDef hadc1;
   
3. 
   
4. /* USER CODE BEGIN PV */
   
5. 
   
6. /* Variables for ADC conversion data */
   
7. __IO uint16_t uhADCxConvertedData = VAR_CONVERTED_DATA_INIT_VALUE;; /* ADC group regular conversion data */
   
8. 
   
9. /* Variables for ADC conversion data computation to physical values */
   
10. uint16_t uhADCxConvertedData_Voltage_mVolt = 0;  /* Value of voltage calculated from ADC conversion data (unit: mV) */
    
11. 
    
12. /* Variable to report status of ADC group regular unitary conversion          */
    
13. /*  0: ADC group regular unitary conversion is not completed                  */
    
14. /*  1: ADC group regular unitary conversion is completed                      */
    
15. /*  2: ADC group regular unitary conversion has not been started yet          */
    
16. /*     (initial state)                                                        */
    
17. __IO uint8_t ubAdcGrpRegularUnitaryConvStatus = 2; /* Variable set into ADC interruption callback */
    
18. 
    
19. /* USER CODE END PV */

复制代码

程序定义了一个 ADC 的转换变量 uhADCxConvertedData，注意：这里必须声明为 "__IO uint16_t"，这个是为了让编译器不去优化该变量，直接去地址寄存器取值，在高速 MCU 中很关键，尤其在开启 ICACHE 的状态下。还有一个状态变量 ubAdcGrpRegularUnitaryConvStatus，用来做转换标准。

转换程序的演示程序

1. /* Perform ADC calibration *///校准开始
   
2. if (HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1, ADC_SINGLE_ENDED) != HAL_OK)
   
3. {
   
4.    /* Calibration Error */
   
5.    Error_Handler();
   
6. }
   
7. 
   
8. /* USER CODE END 2 */
   
9. 
   
10. /* Infinite loop */
    
11. /* USER CODE BEGIN WHILE */
    
12. while (1)
    
13. {
    
14.    /* Start ADC group regular conversion */
    
15.    //转换开始
    
16.    if (HAL_ADC_Start_IT(&hadc1) != HAL_OK)
    
17.    {
    
18.      /* Error: ADC conversion start could not be performed */
    
19.      Error_Handler();
    
20.    }
    
21. 
    
22.    /* For this example purpose, wait until conversion is done */
    
23.    //等待转换结束，出结果
    
24.    while (ubAdcGrpRegularUnitaryConvStatus != 1);
    
25. 
    
26.    /* Reset status variable of ADC group regular unitary conversion */
    
27.    ubAdcGrpRegularUnitaryConvStatus = 0;
    
28. 
    
29.    /* Toggle LED at each ADC conversion */
    
30.    BSP_LED_On(LED1);
    
31.    HAL_Delay(LED_BLINK_SLOW);
    
32.    BSP_LED_Off(LED1);
    
33.    HAL_Delay(LED_BLINK_SLOW);
    
34. 
    
35.    /* Note: ADC group regular conversions data are stored into array         */
    
36.    /*       "uhADCxConvertedData"                                            */
    
37.    /*       (for debug: see variable content into watch window).             */
    
38. 
    
39.    /* Note: ADC conversion data are computed to physical values              */
    
40.    /*       into array "uhADCxConvertedData_Voltage_mVolt" using             */
    
41.    /*       ADC LL driver helper macro "__LL_ADC_CALC_DATA_TO_VOLTAGE()"     */
    
42.    /*       (for debug: see variable content with debugger)                  */
    
43.    /*       in IRQ handler callback function.                                */
    
44. 
    
45.    /* USER CODE END WHILE */
    
46. 
    
47.    /* USER CODE BEGIN 3 */
    
48. }
    
49. /* USER CODE END 3 */
    
50. }

复制代码

过程很简单，先初始化 ADC，在测试前先校准 ADC，然后开始转换 ADC 测量，等待 ADC 转换结束，这个程序用了中断程序。

1. /**
   
2. * @brief This function handles ADC1 global interrupt.
   
3. */
   
4. void ADC1_IRQHandler(void)
   
5. {
   
6. /* USER CODE BEGIN ADC1_IRQn 0 */
   
7. 
   
8. /* Customize process using LL interface to improve the performance          */
   
9. /* (exhaustive feature management not handled).                             */
   
10. 
    
11. /* ########## Starting from this point HAL API must not be used ########### */
    
12. 
    
13. /* Check whether ADC group regular end of unitary conversion caused         */
    
14. /* the ADC interruption.                                                    */
    
15. if(LL_ADC_IsActiveFlag_EOC(ADC1) != 0)
    
16. {
    
17.    /* Clear flag ADC group regular end of unitary conversion */
    
18.    LL_ADC_ClearFlag_EOC(ADC1);
    
19. 
    
20.    /* Call interruption treatment function */
    
21.    AdcGrpRegularUnitaryConvComplete_Callback();
    
22. }
    
23. 
    
24. /* Check whether ADC group regular overrun caused the ADC interruption */
    
25. if(LL_ADC_IsActiveFlag_OVR(ADC1) != 0)
    
26. {
    
27.    /* Clear flag ADC group regular overrun */
    
28.    LL_ADC_ClearFlag_OVR(ADC1);
    
29. 
    
30.    /* Call interruption treatment function */
    
31.    AdcGrpRegularOverrunError_Callback();
    
32. }
    
33. 
    
34. /* USER CODE END ADC1_IRQn 0 */
    
35. /* USER CODE BEGIN ADC1_IRQn 1 */
    
36. 
    
37. /* USER CODE END ADC1_IRQn 1 */
    
38. }

复制代码

中断处理也很简单，首先判断是不是 ADC1 的"测量规则组"转换是否结束是则清除，完成后调用 AdcGrpRegularUnitaryConvComplete_Callback 函数，该函数中对主函数中的标志变量 ubAdcGrpRegularUnitaryConvStatus 进行设置。判断是否是 ADC1 中断转换完成标志，是则清除。

1. /**
   
2. * @brief  ADC group regular end of unitary conversion interruption callback
   
3. * @retval None
   
4. */void AdcGrpRegularUnitaryConvComplete_Callback()
   
5. {
   
6. /* Retrieve ADC conversion data */
   
7. uhADCxConvertedData = LL_ADC_REG_ReadConversionData32(ADC1);
   
8. 
   
9. /* Computation of ADC conversions raw data to physical values           */
   
10. /* using helper macro.                                                  */
    
11. uhADCxConvertedData_Voltage_mVolt = __LL_ADC_CALC_DATA_TO_VOLTAGE(VDDA_APPLI, uhADCxConvertedData, LL_ADC_RESOLUTION_12B);
    
12. 
    
13. /* Update status variable of ADC unitary conversion                     */
    
14. ubAdcGrpRegularUnitaryConvStatus = 1;
    
15. }
    
16. 
    
17. /**
    
18. * @brief  ADC group regular overrun interruption callback
    
19. * @note   This function is executed when ADC group regular
    
20. *         overrun error occurs.
    
21. * @retval None
    
22. */
    
23. void AdcGrpRegularOverrunError_Callback(void)
    
24. {
    
25. /* Note: Disable ADC interruption that caused this error before entering in
    
26.           infinite loop below. */
    
27. 
    
28. /* In case of error due to overrun: Disable ADC group regular overrun interruption */
    
29. LL_ADC_DisableIT_OVR(ADC1);
    
30. 
    
31. /* Error reporting */
    
32. Error_Handler();
    
33. }

复制代码

例程中没有输出变量，接下来的任务就是通过串口输出 ADC1 的值了。

根据板子的设计，将串口输出到 USART3_PD9，USART3_PD8。通过新建立的项目完成硬件配置，主要是将 ADC 的函数拷贝到项目中。

1. /**
   
2. * @brief USART3 Initialization Function
   
3. * @param None
   
4. * @retval None
   
5. */static void MX_USART3_UART_Init(void)
   
6. {
   
7. 
   
8. /* USER CODE BEGIN USART3_Init 0 */
   
9. 
   
10. /* USER CODE END USART3_Init 0 */
    
11. 
    
12. /* USER CODE BEGIN USART3_Init 1 */
    
13. 
    
14. /* USER CODE END USART3_Init 1 */
    
15. huart3.Instance = USART3;
    
16. huart3.Init.BaudRate = 115200;
    
17. huart3.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
    
18. huart3.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    
19. huart3.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
    
20. huart3.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    
21. huart3.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
    
22. huart3.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
    
23. huart3.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
    
24. huart3.Init.ClockPrescaler = UART_PRESCALER_DIV1;
    
25. huart3.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;
    
26. if (HAL_UART_Init(&huart3) != HAL_OK)
    
27. {
    
28.    Error_Handler();
    
29. }
    
30. if (HAL_UARTEx_SetTxFifoThreshold(&huart3, UART_TXFIFO_THRESHOLD_1_8) != HAL_OK)
    
31. {
    
32.    Error_Handler();
    
33. }
    
34. if (HAL_UARTEx_SetRxFifoThreshold(&huart3, UART_RXFIFO_THRESHOLD_1_8) != HAL_OK)
    
35. {
    
36.    Error_Handler();
    
37. }
    
38. if (HAL_UARTEx_DisableFifoMode(&huart3) != HAL_OK)
    
39. {
    
40.    Error_Handler();
    
41. }
    
42. /* USER CODE BEGIN USART3_Init 2 */
    
43. 
    
44. /* USER CODE END USART3_Init 2 */
    
45. 
    
46. }

复制代码

将例程拷贝到例程中，然后是 printf 函数的设置，main.c 中包含 #include <stdio.h>

1. #if defined(__ICCARM__)
   
2. /* New definition from EWARM V9, compatible with EWARM8 */
   
3. int iar_fputc(int ch);
   
4. #define PUTCHAR_PROTOTYPE int putchar(int ch)
   
5. #elif defined ( __CC_ARM ) || defined(__ARMCC_VERSION)
   
6. /* ARM Compiler 5/6*/
   
7. #define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
   
8. #elif defined(__GNUC__)
   
9. #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
   
10. #endif /* __ICCARM__ */
    
11. 还有就是声明 PUTCHAR_PROTOTYPE 宏。
    
12. /* USER CODE BEGIN 4 */
    
13. /**
    
14. * @brief  Retargets the C library printf function to the USART.
    
15. * @param  None
    
16. * @retval None
    
17. */
    
18. PUTCHAR_PROTOTYPE
    
19. {
    
20. /* Place your implementation of fputc here */
    
21. /* e.g. write a character to the USART1 and Loop until the end of transmission */
    
22. HAL_UART_Transmit(&huart3, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
    
23. 
    
24. return ch;
    
25. }
    
26. /* USER CODE END 4 */

复制代码

还需要一个 keil 的设置 MicroLib。

完成这些设置后就可以使用printf函数了。在主函数中，

1. printf("mVolt=%d \n",uhADCxConvertedData_Voltage_mVolt);  
   
2. while (1)
   
3. {
   
4.    /* USER CODE END WHILE */
   
5. /* Start ADC group regular conversion */
   
6.    if (HAL_ADC_Start_IT(&hadc1) != HAL_OK)
   
7.    {
   
8.      /* Error: ADC conversion start could not be performed */
   
9.      Error_Handler();
   
10.    }
    
11. 
    
12.    /* For this example purpose, wait until conversion is done */
    
13.    while (ubAdcGrpRegularUnitaryConvStatus != 1);
    
14.    printf("mVolt=%d \n",uhADCxConvertedData_Voltage_mVolt);  
    
15.    /* Reset status variable of ADC group regular unitary conversion */
    
16.    ubAdcGrpRegularUnitaryConvStatus = 0;
    
17. HAL_Delay(500);
    
18.    /* USER CODE BEGIN 3 */
    
19. }

复制代码

下面是输出的结果

测试中我使用了我的一个宝贝，信号发生器。ADC 的性能和以往的ST差不多。

TCP/IP UDP 通讯测试

我的项目在以前的应用主要是 FreeRTOS+lwIP 的组合，这个组合能用但不好用，其中问题也较多。例如，断线重连问题，从检测到重连的时间较长，往往中断50秒或更久，希望找到一个靠谱的 TCP/IP 协议栈。STM32H563ZI 板卡有 ThreadX 和 NETX 的组合支持，我们一起来测试一下。

首先从已有例程开始，选择 Nx_SNTP_Client，该例程是 NTP 服务器对时的应用。这个应用非常实用，在与实时时钟的相关应用中，多数都需要校时任务。首先打开 Nx_SNTP_Client.ioc 文件。

可以看到应用支持，ThreadX 和 NETX 的应用，应用层支持 DNS 和 SNTP 应用，相比以前使用过lwIP的DNS，步骤简洁很多。底层支持 DHCP、ICMP、TCP，比 lwIP 的 DHCP 稳定快捷，lwIP 的 DHCP 应用有时会出现长时间无法获得IP、需不停检测和重试的情况。硬件接口设置就很简单了接口选 RMII，PHY 设置 LAN8742，MAC 地址 00:80:E1:00:00:00 (这是测试地址，应用中最好修改一下）硬件开启全局中断。还有串口设置，还有 printf 设置，注意编译时选择 microLIB 库，要不无法收到串口信息。下面来分析应用，Main.C 基本上不需要动，主要是硬件程序化和 MX_ThreadX_Init() 函数。

1. /**
   
2.   * @brief The application entry point.
   
3.   * @retval int
   
4.   */
   
5. int main(void)
   
6. {
   
7.   /* USER CODE BEGIN 1 */
   
8.   /* USER CODE END 1 */
   
9.   /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
   
10.   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
    
11.   HAL_Init();
    
12.   /* USER CODE BEGIN Init */
    
13.   /* USER CODE END Init */
    
14.   /* Configure the system clock */
    
15.   SystemClock_Config();
    
16.   /* USER CODE BEGIN SysInit */
    
17.   /* USER CODE END SysInit */
    
18.   /* Initialize all configured peripherals */
    
19.   MX_GPIO_Init();
    
20.   MX_ICACHE_Init();
    
21.   MX_ETH_Init();
    
22.   MX_USART3_UART_Init();
    
23.   MX_RTC_Init();
    
24.   /* USER CODE BEGIN 2 */
    
25.   /* USER CODE END 2 */
    
26.   MX_ThreadX_Init();
    
27.   /* We should never get here as control is now taken by the scheduler */
    
28.   /* Infinite loop */
    
29.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
    
30.   while (1)
    
31.   {
    
32.     /* USER CODE END WHILE */
    
33.     /* USER CODE BEGIN 3 */
    
34.   }
    
35.   /* USER CODE END 3 */
    
36. }
    

复制代码

可以看到程序非常简洁，微软的建议是将硬件的初始化尽可能的放在 main.C 中进行，这里放入 printf 的设置。不要放入太多的逻辑代码，应用的初始化尽可能在 tx_application_define 函数中进行。这里的初始化过程被封装到 status = MX_NetXDuo_Init(memory_ptr) 中了，在这个 MX_NetXDuo_Init 函数中在进行线程的初始化。主要有三个线程和一个回调函数。

1. /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
   
2. static VOID App_Main_Thread_Entry (ULONG thread_input);
   
3. static VOID ip_address_change_notify_callback(NX_IP *ip_instance, VOID *ptr);
   
4. /* USER CODE BEGIN PFP */
   
5. static VOID App_SNTP_Thread_Entry(ULONG thread_input);
   
6. static VOID App_Link_Thread_Entry(ULONG thread_input);

复制代码

对我启发较大的是 App_Link_Thread_Entry 线程，这个线程会定期检测网络物理连接。

接下来是 App_Main_Thread_Entry 线程，这个线程主要是完成联网的准备工作。还有就是对 App_Link_Thread_Entry 线程数据的初始化。

1. /* Exported macro ------------------------------------------------------------*/
   
2. /* USER CODE BEGIN EM */
   
3. #define PRINT_IP_ADDRESS(addr)    do { \
   
4.              printf("STM32 %s: %lu.%lu.%lu.%lu \n", #addr, \
   
5.              (addr >> 24) & 0xff,                          \
   
6.              (addr >> 16) & 0xff,                          \
   
7.              (addr >> 8) & 0xff,                           \
   
8.              (addr & 0xff));                               \
   
9.              } while(0)

复制代码

主要的工作线程是 App_SNTP_Thread_Entry，这个线程完成整个过程。

1. /**
   
2. * @brief  SNTP thread entry.
   
3. * @param thread_input: ULONG user argument used by the thread entry
   
4. * @retval none
   
5. */
   
6. /* Define the client thread.  */
   
7. static void App_SNTP_Thread_Entry(ULONG info)
   
8. {
   
9.   UINT ret;
   
10.   RtcHandle.Instance = RTC;
    
11.   ULONG  seconds, fraction;
    
12.   ULONG  events = 0;
    
13.   UINT   server_status;
    
14.   NXD_ADDRESS sntp_server_ip;
    
15.   NX_PARAMETER_NOT_USED(info);
    
16.   sntp_server_ip.nxd_ip_version = 4;
    
17.   /* Create a DNS client */
    
18.   ret = dns_create(&DnsClient);
    
19.   if (ret != NX_SUCCESS)
    
20.   {
    
21.     Error_Handler();
    
22.   }
    
23.   /* Look up SNTP Server address. */
    
24.   ret = nx_dns_host_by_name_get(&DnsClient, (UCHAR *)SNTP_SERVER_NAME,
    
25.                                 &sntp_server_ip.nxd_ip_address.v4, NX_APP_DEFAULT_TIMEOUT);
    
26.     /* Check for error. */
    
27.   if (ret != NX_SUCCESS)
    
28.   {
    
29.     Error_Handler();
    
30.   }
    
31.    /* Create the SNTP Client */
    
32.   ret =  nx_sntp_client_create(&SntpClient, &NetXDuoEthIpInstance, iface_index, &NxAppPool, NULL, kiss_of_death_handler, NULL);
    
33.   /* Check for error. */
    
34.   if (ret != NX_SUCCESS)
    
35.   {
    
36.     Error_Handler();
    
37.   }
    
38.   /* Setup time update callback function. */
    
39.    nx_sntp_client_set_time_update_notify(&SntpClient, time_update_callback);
    
40.   /* Use the IPv4 service to set up the Client and set the IPv4 SNTP server. */
    
41.   ret = nx_sntp_client_initialize_unicast(&SntpClient, sntp_server_ip.nxd_ip_address.v4);
    
42.   if (ret != NX_SUCCESS)
    
43.   {
    
44.     Error_Handler();
    
45.   }
    
46.   /* Run whichever service the client is configured for. */
    
47.   ret = nx_sntp_client_run_unicast(&SntpClient);
    
48.   if (ret != NX_SUCCESS)
    
49.   {
    
50.     Error_Handler();
    
51.   }
    
52.   else
    
53.   {
    
54.     PRINT_CNX_SUCC();
    
55.   }
    
56.   /* Wait for a server update event. */
    
57.   tx_event_flags_get(&SntpFlags, SNTP_UPDATE_EVENT, TX_OR_CLEAR, &events, PERIODIC_CHECK_INTERVAL);
    
58.   if (events == SNTP_UPDATE_EVENT)
    
59.   {
    
60.     /* Check for valid SNTP server status. */
    
61.     ret = nx_sntp_client_receiving_updates(&SntpClient, &server_status);
    
62.     if ((ret != NX_SUCCESS) || (server_status == NX_FALSE))
    
63.     {
    
64.       /* We do not have a valid update. */
    
65.       Error_Handler();
    
66.     }
    
67.     /* We have a valid update.  Get the SNTP Client time.  */
    
68.     ret = nx_sntp_client_get_local_time_extended(&SntpClient, &seconds, &fraction, NX_NULL, 0);
    
69.     ret = nx_sntp_client_utility_display_date_time(&SntpClient,buffer,64);
    
70.     if (ret != NX_SUCCESS)
    
71.     {
    
72.       printf("Internal error with getting local time 0x%x\n", ret);
    
73.       Error_Handler();
    
74.     }
    
75.     else
    
76.     {
    
77.       printf("\nSNTP update :\n");
    
78.       printf("%s\n\n",buffer);
    
79.     }
    
80.   }
    
81.   else
    
82.   {
    
83.     Error_Handler();
    
84.   }
    
85.   /* Set Current time from SNTP TO RTC */
    
86.   rtc_time_update(&SntpClient);
    
87.   /* We can stop the SNTP service if for example we think the SNTP server has stopped sending updates */
    
88.   ret = nx_sntp_client_stop(&SntpClient);
    
89.   if (ret != NX_SUCCESS)
    
90.   {
    
91.     Error_Handler();
    
92.   }
    
93.   /* When done with the SNTP Client, we delete it */
    
94.   ret = nx_sntp_client_delete(&SntpClient);
    
95.   if (ret != NX_SUCCESS)
    
96.   {
    
97.     Error_Handler();
    
98.   }
    
99.   /* Toggling LED after a success Time update */
    
100.   while(1)
     
101.   {
     
102.     /* Display RTC time each second  */
     
103.     display_rtc_time(&RtcHandle);
     
104.     HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
     
105.     /* Delay for 1s */
     
106.     tx_thread_sleep(100);
     
107.   }
     
108. }

复制代码

这个程序目的是完成 SNTP 获取，设置到操作系统参数和 RTC 设置中，就可以不断地获取时间了。

可以看到时间显示出来了。但这里需要注意一个“坑”，就是发现时间好像和计算机显示的时间对不上，因为这个时间与UTC时间在不同时区，随即找到以下程序，

1. /* EPOCH_TIME_DIFF is equivalent to 70 years in sec
   
2. calculated with www.epochconverter.com/date-difference
   
3. This constant is used to delete difference between :
   
4. Epoch converter (referenced to 1970) and SNTP (referenced to 1900) */
   
5. time_t timestamp = client_ptr->nx_sntp_current_server_time_message.receive_time.seconds - EPOCH_TIME_DIFF;

复制代码

将程序修改成：

1. /* EPOCH_TIME_DIFF is equivalent to 70 years in sec
   
2. calculated with www.epochconverter.com/date-difference
   
3. This constant is used to delete difference between :
   
4. Epoch converter (referenced to 1970) and SNTP (referenced to 1900) */
   
5. time_t timestamp = client_ptr->nx_sntp_current_server_time_message.receive_time.seconds - EPOCH_TIME_DIFF + 28800U;

复制代码

这样转换成 UTC 0800 时区时间。

这次时间匹配成功。

后记


这个程序经长达3小时测试，未发现任何中断现象。反复的ping单片机地址，TTL 值一直很稳定，相比 lwIP 程序改善很多。