MM32W無線MCU系列產品應用筆記 —— 數(shù)據采集儀器
在前面一個章節(jié)中我們詳細介紹了基于MM32W系列芯片的串口透傳應用，該應用可以實現(xiàn)豐富的數(shù)據透傳方案，在本章節(jié)我們將再給大家介紹一個簡易而擴展性較強的應用方案——基于MM32W系列開發(fā)的數(shù)據采集儀器。
圖1 方案應用圖
在工業(yè)控制現(xiàn)場，常常需要實時采集大量的現(xiàn)場數(shù)據，如電壓、電流、溫度、濕度、氣壓等，往往這些小信號都是需要輸入到專業(yè)的數(shù)據采集模塊中進行處理，后者又將采集的數(shù)據傳輸?shù)街鳈C進行處理，由主機根據處理的結果，將控制信號傳輸給現(xiàn)場執(zhí)行模塊進行各種操作。目前數(shù)據的傳輸基本是基于有線的網絡，如RS485，CAN等。這些有線的網絡一般具有成本比較高、維護不方便等缺點。而無線傳輸相對具有一定的優(yōu)勢，如成本低、可靠性高、維護方便等。本文將介紹一個基于MM32W系列MCU的簡易藍牙數(shù)據采集系統(tǒng)實現(xiàn)過程。
硬件資源如下：
本方案基于MM32 BLE_Test Board進行測試驗證，為了簡易模擬實現(xiàn)傳感器信號的采集與處理過程，在硬件原理上，本方案直接使用DEMO板上自帶的ADC電位器RV1來調節(jié)不同的輸入信號情況，該信號連接到引腳PB0上，該引腳可復用為AD采樣通道CH8；使用PB1連接到綠色LED指示燈，可作為藍牙連接狀態(tài)的指示,且低功耗喚醒引腳選擇PA0配置為下拉輸入；藍牙相關的功能引腳與前面介紹的方案一致，此處不做過多展開。
圖2 硬件原理圖
軟件資源如下：
結合上述使用到的硬件資源，下面我們著重介紹軟件實現(xiàn)流程以及相關配置代碼，主要涉及ADC模擬通道以及相應引腳的配置，加上ADC采樣的配置及使用。
以下為主函數(shù)初始化配置及相關全局變量定義內容，主要將所有的外設資源、藍牙廣播報文以及藍牙協(xié)議棧初始化，并且以阻塞的的方式運行藍牙，代碼如下：
const unsigned char AdvDat_HRS[]=
{//定義廣播報文
0x02,0x01,0x06,
0x03,0x19,0x41,0x03,
0x07,0x03,0x0D,0x18,0x0A,0x18,0x0F,0x18
};
int main(void)
{
BSP_Init();//初始化 SPI IO 以及ADC
radio_initBle(TXPWR_0DBM, &ble_mac_addr);//初始化藍牙芯片及藍牙協(xié)議棧，并且定義發(fā)射功率
ble_set_adv_data((unsigned char *)AdvDat_HRS, sizeof(AdvDat_HRS));//設置BLE廣播數(shù)據
SysTick_Count = 0;
while(SysTick_Count <= 1500){};//在初始化藍牙協(xié)議棧后等待至少5ms才能正式運行藍牙
Write_Iwdg_ON(IWDG_Prescaler_32, 0x4E2); //設置IWDG看門狗防止程序跑飛，1s不喂狗系統(tǒng)重啟
ble_run(160*2); //采用堵塞方式運行藍牙協(xié)議，廣播間隔時間為 200ms
}
下面再介紹一下ADC操作相關的幾個函數(shù)：
//在需要往APP上報實時ADC轉換數(shù)值時調用下面獲取ADC通道平均采樣值的函數(shù)
/********************************************************************************************************
**函數(shù)信息 ：Get_Adc_Average(uint8_t ADC_Channel_x,uint8_t times)
**功能描述 ：獲取幾次ADC1采樣值的平均值
**輸入參數(shù) ：ADC_Channel_x , x為0~11
**輸出參數(shù) ：puiADData為ADC讀到的值
********************************************************************************************************/
u16 Get_Adc_Average(uint8_t ADC_Channel_x,uint8_t times)
{
u32 temp_val=0;
u8 t;
u8 delay;
for(t=0;t<times;t++)
{
temp_val+=ADC1_SingleChannel_Get(ADC_Channel_x);
for(delay=0;delay<100;delay++);
}
return temp_val/times;
}
/***************************************************************************************************
**函數(shù)信息 ：ADC1_SingleChannel_Get()
**功能描述 ：獲取ADC1轉換數(shù)據
**輸入參數(shù) ：ADC_Channel_x , x為0~11
*puiADData ,ADC1實際轉換數(shù)據
**輸出參數(shù) ：ucStatus ,0 表示數(shù)據獲取失敗,1 表示成功
***************************************************************************************************/
u16 ADC1_SingleChannel_Get(uint8_t ADC_Channel_x)
{
u16 puiADData;
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); // ADCR寄存器的ADST位使能，軟件啟動轉換
while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC)==0); //等待ADC轉換完成標志位置位
ADC_ClearFlag(ADC1, ADC_FLAG_EOC);//清除ADC轉換完成標志位置位
puiADData=ADC1->ADDATA&0xfff;//讀取ADC轉換值
return puiADData;
}
/********************************************************************************************************
**函數(shù)信息 ：void ADC1_SingleChannel(uint8_t ADC_Channel_x)
**功能描述 ：配置ADC1單次轉換模式
**輸入參數(shù) ：ADC_Channel_x , x為0~11
**輸出參數(shù) ：無
********************************************************************************************************/
void ADC1_SingleChannel(uint8_t ADC_Channel_x)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
ADC_InitStructure.ADC_PRESCARE = ADC_PCLK2_PRESCARE_16;//初始化ADC分頻
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Single;//初始化ADC工作模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//禁止連續(xù)轉換
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //初始化ADC轉換對齊方式
ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;//初始化ADC采樣精度
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);//初始化ADC
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, DISABLE_ALL_CHANNEL , 0, 0); //屏蔽所有ADC通道
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_x, 0, ADC_SampleTime_13_5Cycles); //使能選中通道
if(ADC_Channel_x == ADC_Channel_11)
{
ADC_VrefintCmd(ENABLE);//如果為通道11，則使能內部參考電壓
}
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1
}
我們在gatt_user_send_notify_data_callback函數(shù)中給手機發(fā)送數(shù)據，該函數(shù)屬于回調函數(shù)，協(xié)議棧會在系統(tǒng)允許的時候（異步）回調本函數(shù)，該函數(shù)可用于藍牙模塊端主動發(fā)送數(shù)據之用，函數(shù)內部不得增加阻塞代碼。在本應用中我們在此函數(shù)中實現(xiàn)將ADC采集并且轉換后的數(shù)據傳輸給手機APP。詳細實現(xiàn)代碼如下：
//藍牙連接成功后協(xié)議在空閑的時候會調用本回調函數(shù)
void gatt_user_send_notify_data_callback(void){
static unsigned char HRMData[3]={0x00,0x00,0x01};//定義裝載ADC值的存儲區(qū)
static unsigned char SimBatt=100;//定義裝載ADC 百分數(shù)值的存儲區(qū)
static u8 Cont=0;//回調次數(shù)計數(shù)器
u16 Val=0;
Cont++; //每進一次該函數(shù)回調次數(shù)計數(shù)器+1
if (Cont >= 20)
{//每進入該回調函數(shù)20次才發(fā)送一次ADC數(shù)據
Cont = 0;
Val = Get_Adc_Average(ADC_Channel_3,5); //獲取5次ADC轉換的平均值
Val = Val>>3; // 0~511 for HRM data
cur_notifyhandle = 0x12;//ADC數(shù)據回復句柄值
if (Val<0x100)
{
HRMData[0] = 0; //1Byte
HRMData[1] = Val;
sconn_notifydata(HRMData,2);//換算處理好ADC數(shù)據后通過藍牙發(fā)出
}
else
{
HRMData[0] = 1; //2Byte
HRMData[1] = Val;
HRMData[2] = Val>>8;
sconn_notifydata(HRMData,3);//換算處理好ADC數(shù)據后通過藍牙發(fā)出
}
}
else if (10 == Cont) {//每進入該回調函數(shù)10次才發(fā)送一次ADC數(shù)據
Val = Get_Adc_Average(ADC_Channel_3,5); //獲取5次ADC轉換的平均值
Val = Val>>3;
SimBatt = (Val*100)>>9; //0~100
cur_notifyhandle = 0x18;//ADC百分數(shù)形式數(shù)據回復句柄值
sconn_notifydata(&SimBatt,1);/換算處理好ADC百分數(shù)后通過藍牙發(fā)出
}
}
除了上述關鍵的藍牙數(shù)據發(fā)送函數(shù)外，下面再簡單介紹一些與藍牙相關的特征值定義：
在const BLE_CHAR AttCharList[] 中定義了本案中的兩個特征值：
{TYPE_CHAR,0x11,ATT_CHAR_PROP_NTF, 0x12,0, 0x37,0x2A, UUID16_FORMAT},//ADC數(shù)值
{TYPE_CHAR,0x17,ATT_CHAR_PROP_RD|ATT_CHAR_PROP_NTF, 0x18,0,0x19,0x2A,UUID16_FORMAT},//百分數(shù)形式
在void att_server_rdByGrType( u8 pdu_type, u8 attOpcode, u16 st_hd, u16 end_hd, u16 att_type )中實現(xiàn)了自定義特征值服務聲明。
手機操作流程如下：
打開手機藍牙并打開 App，選擇HRM進入，點擊Connect按鈕開始搜索溫濕度藍牙設備。
選擇對應名稱（MM32W0_ADC）的藍牙設備并進行配對，等待連接成功。連接成功后會有相應提示，按鈕Connect名字會變成Disconnect。
連接成功后，在App界面上電池圖標會顯示從DEMO板上的電位器分壓得來的ADC數(shù)據信息（經過關系換算或以百分比形式，非實際轉換值）。
圖3 手機APP圖
編輯：ls 最后修改時間：2022-06-14
