BlackpillというSTM32 board（５）（ADC 2ch運用＆高速化 20kHzサンプル）

中華STM32基板のBlackpillを味見しています．

前回は、ADCを2ch運用しましたが、サンプル周波数は500Hzと遅かったです．

今回は、サンプル周波数を20kHzまで上げます．

無理矢理で40kHzまで行けるかな？って感触ですが、20kで止めておきました．律速は割り込みroutineでbuffer copyとかする部分ですので高速化の余地はありそうですが、さりとて100kHzまで上げられる気はしません．

なお、CPU STM32F401のADC性能では1MHz近いサンプルが可能のようです．

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やったことのリスト

・サンプリング周波数は20kHz

・連続する1000ptsをメモリにストア

・同1000ptsをCDC(USB COM)でPCへ送信する

・サンプリング周期はTIM3の出力する50uSecで決める　（つまりhardware自走）

・ADC入力はIN1とIN9の２本　（2ch scan）

・ADCは１トリガで２サンプル　（2ch scan）

・DMAを使う

・DMAはIN1サンプル→DMA→IN9サンプル→DMAという動作をする

・すなわち、TIM3→ADC(IN1)→DMA→ADC(IN9)→DMAがhardwareで自走する

・ADC完了をIRQで知る

・同IRQで1000pts x 2ch分のbufferに積む

・同IRQでbuffer fullになったらUSB送信を起動

・USB転送終了をIRQで知る

・USB busyの最中はADC IRQでbufferに積まない　（buffer衝突防止）

・ADCは12bitなので、１サンプルあたりASCIIの3bytesをbufferに積む

・ゆえに１USB送信あたり1000x2x3=6000bytes

・USB FULL SPEED(12Mbps)で6000bytes送信するのにover head込みで50mSecぐらいかかっている（実測）

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前回も触れましたが、いろんな疑問点について

Ｑ：STM32CubeIDEとArduinoIDEのどちらを使う？

Ａ：STM32CubeIDE

ArduinoIDEだとUSB関連のexampleが見当たらず使いませんでした．

STMCubeIDEのCDC exampleを雛形にして改造しました．

Ｑ：TIM3+ADC+DMAを起動するやりかた

Ａ：HAL_Delay(3000);

　　HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);

　　HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, &buffer[0], 2);

main()の最初の方の各種Initの後で１回だけこれをやると、あとはhardwareが自走してくれます．詳細は前回を参照．

HAL_Delay(3000)は必須です．USB接続の直後は不安定なので３秒待ちます．

Ｑ：ADC終了割り込みはどれを使えばいいんだ？

Ａ：HAL_ADC_ConvCpltCallback()

事情は前回を参照．

Ｑ：UFB終了割り込みはどれを使えばいいんだ？

Ａ：CDC_TransmitCplt_FS()

USB COMのUSBの転送終了を知るにはこれが良いようです．

USB転送終了までbufferへのADC dataの上書きを禁止するためにこの割り込みを使います．

Ｑ：DMAのdata widthは8/16/32bitのどれにしようか？

Ａ：32bitにした

事情は前回を参照．

Ｑ：USB転送終了calbackでやること

Ａ：busy flugを下げる

USB転送が終わると自動的にこの関数がcallされます．

CDC_TransmitCplt_FS(){

  uint8_t result = USBD_OK;

  UNUSED(Buf);

  UNUSED(Len);

  UNUSED(epnum);

  usb_busy = 0;　　　←これを追加

  return result;

}

Ｑ：HAL_ADC_ConvCpltCallback()で何をやる？

Ａ：改造の中心部がここ、main()の上の辺りにでも追加、weak宣言されてる

#define PTS 1000　　　連続サンプル数1000

#define CH 2　　　ADC 2ch scan

#define BUFSIZE (3*PTS*CH)　　USB bufferサイズ6000bytes

int usb_busy = 0;　　USB busyフラグ

static uint32_t buffer[4];　　ADC dataを都度格納する場所

static uint8_t usbbuf[BUFSIZE+100];   USB buffer確保

void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc){

  static int N = 0;

  if(usb_busy==0){

    char c[15];

    sprintf(c,"%03X",buffer[0]);  IN1　ASCII変換

    usbbuf[N++] = c[0]; strcat()は遅いので使うのやめた

    usbbuf[N++] = c[1];

    usbbuf[N++] = c[2];

    sprintf(c,"%03X",buffer[1]);  IN9　ASCII変換

    usbbuf[N++] = c[0];

    usbbuf[N++] = c[1];

    usbbuf[N++] = c[2];

  }

  if(N>=BUFSIZE){　6000bytes積んだらUSB起動

    usbbuf[BUFSIZE] = '\n';

    N=0;

    usb_busy=1;　USB転送はmain()で起動する

  }

}

追記：sprintf()も遅いので自作のitoa()に変えたら50kHzサンプルで動きました．

Ｑ：main()でUSB転送を起動するには？

Ａ：while()でCDC_Transmit_FS()をcallする

while (1)  {

  if(usb_busy==1) CDC_Transmit_FS(&usbbuf[0],BUFSIZE+1);

}

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STM32CubeMXの設定について．

ADCの設定

DMAの設定

TIM3の設定

clk=84MHzなので、84M÷84÷50＝20kHz

BlackPillを味見するのはここまでにしとうございます．

簡易オシロを作ろうかな．ESP32のほうがいろいろと高速かもしれない．

かしこ