ZY是一名熱愛電子技術(shù)的老軟件工程師，觀望了兩期Funpack活動(dòng)后，在這一期上了車，功能實(shí)現(xiàn)得好，代碼和說明還寫得清楚明了，很值得學(xué)習(xí)。 以下，enjoy。

自我介紹

本人叫ZY，是一名軟件工程師，從事軟件開發(fā)工作十多年了，本身的工作是與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)工作，業(yè)余很喜歡電子技術(shù)，所以業(yè)余有空的時(shí)候會(huì)玩一些小的電子制作和開發(fā)的東西，之前有做過一些函數(shù)波形發(fā)生器、迷你示波器，探針等小東西。

實(shí)現(xiàn)功能

本次也是由于拿到板子太晚，也就僅僅基于作業(yè)要求，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的電阻測(cè)量功能，后續(xù)會(huì)繼續(xù)挖掘更好玩的功能，目前考慮會(huì)做一個(gè)簡(jiǎn)單的示波器，可以通過藍(lán)牙或Wi-Fi把數(shù)據(jù)與Thingsboard結(jié)合實(shí)現(xiàn)，作業(yè)中使用了16bit的ADC，通過分壓測(cè)試法實(shí)現(xiàn)了電阻測(cè)量功能。軟件部分則是基于瑞薩提供的e2studio工具以及FSP2.1.0軟件包，基于HAL庫調(diào)用了ADC部分的函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。軟件部分采用了共計(jì)12次采樣，拋棄前兩次采樣數(shù)據(jù)，再去掉最大最小值之后，求平均值的方式實(shí)現(xiàn)，同時(shí)計(jì)算采樣數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差用于評(píng)估測(cè)試結(jié)果的精準(zhǔn)程度，這樣可以在僅使用一只10K電阻分壓的條件下，更好的提升測(cè)試精度。連接示意圖如下：

測(cè)試方法，按上圖將開發(fā)版與面包板以及其他器件連接好，將開發(fā)板（已下載好程序）的DEBUG USB口與PC端的USB口相連，PC端啟動(dòng)J-Link RTT Viewer，通過RTT Terminal連接開發(fā)版，見下圖

RTT Terminal連接成功后會(huì)打印出操作指引，見下圖

下一步將待測(cè)電阻插入面包板對(duì)應(yīng)的孔位中，在RTT Terminal中輸入測(cè)試指令1，等待約1秒，RTT Terminal中會(huì)輸出電阻測(cè)試結(jié)果（單位歐姆），以及測(cè)試結(jié)果所對(duì)應(yīng)的采樣平均值與樣本集的標(biāo)準(zhǔn)差。見下圖

代碼說明

hal_entry.c 該文件是程序入口，hal_entry函數(shù)中打印了歡迎信息，而后阻塞等待用戶來自RTT Terminal的輸入，用戶輸入后調(diào)用adc_ep.c文件中的read_process_input_from_RTT(void) 函數(shù)進(jìn)行命令處理。 adc_ep.c 該文件是主要的程序文件，以下進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹： staticfloat std_dv(uint16_t samples[], uint8_t count)該函數(shù)是計(jì)算adc樣本向量的標(biāo)準(zhǔn)差，用以評(píng)估樣本向量的采樣置信度； staticint32_t f2i(float ft)該函數(shù)是將浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)型，因?yàn)镽TT Print無法輸出浮點(diǎn)數(shù)，因此用此函數(shù)將浮點(diǎn)數(shù)的整數(shù)部分與小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換后輸出； staticvoid print_menus(void)該函數(shù)用于輸出菜單項(xiàng)； fsp_err_tread_process_input_from_RTT(void)該函數(shù)用于讀取用戶來自RTT Terminal的輸入，調(diào)用點(diǎn)在hal_entry.c的hal_entry()函數(shù)中； staticvoid resistor_estimation(void)該函數(shù)是用于基于adc_ch0的值來估算當(dāng)前待測(cè)電阻的阻值，以下結(jié)合代碼說明；

static void resistor_estimation(void){float r = 0;// adc的參考值非常接近于16bit ADC的測(cè)量范圍的最大值（32767），因此為了不在除法計(jì)算中丟失精度，因此使用乘法計(jì)算這類數(shù)值。 if (adc_ch0 > 32750) { r = 0.32767 * (32767 - adc_ch0);}// 除法計(jì)算對(duì)精度影響不大的情況使用除法計(jì)算。 else { float adcv = adc_ch0; r = (32767 - adcv) / adc_ch0 * 10000; } int32_t int_v = f2i (r); int32_t deci_v = f2i ((r - int_v) * 1000); APP_PRINT("Estimation of resistor at channel 0 is: %d.%d (Ohm) ", int_v, deci_v);}uint16_tuint16_t_cmp(const void *a, const void *b)該函數(shù)用于qsort排序函數(shù)； staticfsp_err_t re_sample(void)該函數(shù)用于連續(xù)讀取12次adc的采樣值，丟棄前2次的采樣值，并對(duì)后10次采樣值排序，去掉最大與最小的兩個(gè)值，而后對(duì)另外的8次采樣值求平均值，以及計(jì)算這8次采樣值向量的標(biāo)準(zhǔn)差，以下結(jié)合代碼說明；

static fsp_err_t re_sample(void){ fsp_err_t err = FSP_SUCCESS; // Error status uint16_t single_read = 0;//讀取并丟棄第一次ADC采樣的數(shù)據(jù) err = R_ADC_Read (&g_adc_ctrl, ADC_CHANNEL_0, &single_read); if (FSP_SUCCESS != err) { APP_ERR_PRINT("** R_ADC_Read API on channel 0 failed ** "); return err; }R_BSP_SoftwareDelay (sample_delay, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);//讀取并丟棄第二次ADC采樣的數(shù)據(jù) err = R_ADC_Read (&g_adc_ctrl, ADC_CHANNEL_0, &single_read); if (FSP_SUCCESS != err) { APP_ERR_PRINT("** R_ADC_Read API on channel 0 failed ** "); return err; } R_BSP_SoftwareDelay (sample_delay, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS); uint16_t samples[10] = { 0x00 };uint32_t sum_of_adc_reads = 0;//連續(xù)讀取10次ADC采樣數(shù)據(jù) for (uint8_t i = 0; i < 10; i++) { single_read = 0; err = R_ADC_Read (&g_adc_ctrl, ADC_CHANNEL_0, &single_read); if (FSP_SUCCESS != err) { APP_ERR_PRINT("** R_ADC_Read API on channel 0 failed ** "); return err; } if (1 > single_read || 32767 < single_read) { APP_ERR_PRINT("Read bad data on ADC channel 0, operation abort "); return FSP_ERR_ABORTED; } samples[i] = single_read; single_read = 0; R_BSP_SoftwareDelay (sample_delay, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);}//對(duì)10次 ADC采樣的數(shù)據(jù)排序 qsort (samples, 10, sizeof(uint16_t), uint16_t_cmp); uint16_t valid_samples[8] ={ 0x00 };//去除10次采樣數(shù)據(jù)中的最大與最小值，并累加求和 for (uint8_t j = 0; j < 8; j++) { valid_samples[j] = samples[j + 1]; sum_of_adc_reads += samples[j + 1];}//計(jì)算過濾后的8次采樣數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差std_deviation = std_dv (valid_samples, 8);//計(jì)算過濾后的8次采樣數(shù)據(jù)的平均值并賦值到adc_ch0變量 adc_ch0 = (uint16_t) (sum_of_adc_reads >> 3); return err;}

staticfsp_err_t adc_ch0_read(void)該函數(shù)用于啟動(dòng)并校準(zhǔn)16bits ADC，而后調(diào)用re_sample函數(shù)讀取的通道0的數(shù)據(jù)，以下結(jié)合代碼說明;

static fsp_err_t adc_ch0_read(void){fsp_err_t err = FSP_SUCCESS; // Error status//判斷ADC是否處于被占用的狀態(tài) if (false == adc_busy){ //開啟16 bits ADC模塊 /* Open/Initialize ADC module */ err = R_ADC_Open (&g_adc_ctrl, &g_adc_cfg); if (FSP_SUCCESS != err) { APP_ERR_PRINT("** R_ADC_Open API failed ** "); return err; } // Delay for waiting for ADC be stable R_BSP_SoftwareDelay (5, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS); #ifdef BOARD_RA2A1_EK /* Set Reference Voltage Circuit Control register */ R_ADC0->VREFAMPCNT |= ((VREFADCG_VALUE << SHIFT_BY_ONE) | (VREFADCG_ENABLE << SHIFT_BY_THREE)); //根據(jù)芯片手冊(cè)中的建議，16bits ADC使用前需要進(jìn)行校準(zhǔn)，這里調(diào)用函數(shù)校準(zhǔn)ADC。 /* Calibrate the ADC */ err = adc_start_calibration (); if (FSP_SUCCESS != err) { APP_ERR_PRINT("** adc_start_calibration function failed ** "); return err; }#endif //調(diào)用HAL庫中的函數(shù)，配置ADC，這里配置為連續(xù)讀取模式 /* Configures the ADC scan parameters */ err = R_ADC_ScanCfg (&g_adc_ctrl, &g_adc_channel_cfg); if (FSP_SUCCESS != err) { APP_ERR_PRINT("** R_ADC_ScanCfg API failed ** "); return err; } //啟動(dòng)ADC采樣 /* Start the ADC scan*/ err = R_ADC_ScanStart (&g_adc_ctrl); if (FSP_SUCCESS != err) { APP_ERR_PRINT("** R_ADC_ScanStart API failed ** "); return err; } adc_busy = true; //調(diào)用函數(shù)re_sample()函數(shù)進(jìn)行ADC數(shù)據(jù)采樣，前文有詳細(xì)說明該函數(shù)。 err = re_sample (); if (FSP_SUCCESS != err) { APP_ERR_PRINT("** Sampling on ADC channel 0 failed ** "); return err; } uint8_t counter = 0; //基于調(diào)試結(jié)果分析，低阻值的電阻需要依賴采樣的數(shù)據(jù)的一致性來保證測(cè)量精度，因此這里判斷如果為低阻值數(shù)據(jù)，且采樣數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差大于1.5則進(jìn)行重新采樣處理，共重試最多8次，直至采樣數(shù)據(jù)符合要求，如果超過8次采樣數(shù)據(jù)仍舊未能符合標(biāo)準(zhǔn)，則打印測(cè)量失敗的通知到RTT Terminal提示用戶。

if (32755 < adc_ch0 && 1.5f < std_deviation) { APP_PRINT( "Lower resistance value [1(Ohm) ~ 5(Ohm)] found and sampling quality too low, auto perform re-sampling... "); while (1.5f < std_deviation && 10 > counter) { err = re_sample (); if (FSP_SUCCESS != err) { APP_ERR_PRINT("** Sampling on ADC channel 0 failed ** "); return err; } counter++; } } if (32755 < adc_ch0 && 1.5f < std_deviation) { APP_ERR_PRINT("Sampling quality too low, operation abort "); } else { //輸出樣本質(zhì)量評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)據(jù) int32_t int_stddv = f2i (std_deviation); int32_t deci_stddv = f2i ((std_deviation - int_stddv) * 1000); APP_PRINT("Standard deviation of samples is: %d.%d, samples quality is %s ", int_stddv, deci_stddv, std_deviation < 5 ? "GOOD" : "POOR"); //輸出16 bits ADC采樣的原始數(shù)據(jù)。 APP_PRINT("Sampling data at ADC channel 0 is: %d ", adc_ch0); //輸出待測(cè)電阻的估算阻值。 resistor_estimation (); } //停止ADC連續(xù)采樣 err = R_ADC_ScanStop (&g_adc_ctrl); if (FSP_SUCCESS != err) { APP_ERR_PRINT("** R_ADC_ScanStop API failed ** "); return err; } adc_busy = false; //關(guān)閉ADC模塊 err = R_ADC_Close (&g_adc_ctrl); if (FSP_SUCCESS != err) { APP_ERR_PRINT("** R_ADC_Close API failed ** "); return err; } } else { APP_PRINT("Resistor testing in progress "); } return err;}

staticfsp_err_t adc_start_calibration(void)該函數(shù)用于校準(zhǔn)ADC。

活動(dòng)體會(huì)

首先簡(jiǎn)單說一下瑞薩的這塊板子，拿到手的比較晚，大概在12月10號(hào)左右拿到的，所以了解的也十分有限，因?yàn)橐s在20號(hào)前交作業(yè)，所以還來不及很充分的去看這個(gè)板子的內(nèi)容。這塊評(píng)估板不論做工還是設(shè)計(jì)都是十分不錯(cuò)的，該有的都有，需要配置和調(diào)整的地方也設(shè)計(jì)的比較靈活，概覽了一下板子的手冊(cè)，發(fā)現(xiàn)板子可玩性還是比較強(qiáng)的。 其次再說一下e2studio這款開發(fā)工具，對(duì)于我個(gè)人來說，這個(gè)開發(fā)工具真是太合我心意了。首先我使用eclipse應(yīng)該快有20年了，從上學(xué)到工作中這些年一直也都在使用這個(gè)開發(fā)工具，十分的熟悉，應(yīng)該說瑞薩選擇以eclipse作為基礎(chǔ)來打造開發(fā)環(huán)境，也就是因?yàn)閑clipse在過去的20年中已經(jīng)深入民心了，大部分的工程師尤其是軟件工程師應(yīng)該都有使用eclipse的經(jīng)驗(yàn)；另外e2studio針對(duì)調(diào)試和配置兩個(gè)部分做了很好的擴(kuò)展，雖然界面沒有stm32的那么華麗，但是功能簡(jiǎn)潔實(shí)用，軟件的穩(wěn)定程度也很高，在使用過程中還未遇到明顯的錯(cuò)誤。 最后說一下Funpark活動(dòng)，這個(gè)活動(dòng)確實(shí)很棒，建立交流群讓共同的愛好者有一個(gè)共同的目標(biāo)，一起討論交流，這個(gè)是十分愉快也十分難得的；另外還會(huì)請(qǐng)來高水平老師給大家進(jìn)行培訓(xùn)，幫助大家盡量解決問題，掃清了我們完成任務(wù)的障礙；最后是硬禾這個(gè)平臺(tái)，在前段時(shí)間板子沒到的時(shí)候，去過硬禾的網(wǎng)站和電子森林的站點(diǎn)，里邊的確是包含了非常多的技術(shù)干貨，著實(shí)是能幫助到電子愛好者甚至是專業(yè)從業(yè)人士的。 再次感謝硬禾與Digikey能夠給大家提供這樣一個(gè)好玩又能學(xué)知識(shí)的活動(dòng)，實(shí)在是很棒。

原文標(biāo)題：看老工程師寫代碼說明——Funpack第三期分享之二

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