開(kāi)始

申請(qǐng)開(kāi)發(fā)板的時(shí)候我的開(kāi)發(fā)目標(biāo)是基于GD32F310設(shè)計(jì)一個(gè)全雙工串口轉(zhuǎn)單線半雙工串口的串行舵機(jī)控制器，但是這個(gè)項(xiàng)目和我本職工作的一個(gè)項(xiàng)目比較類似，不方便開(kāi)源通信部分的代碼，所以臨時(shí)改變文章的主題為測(cè)試ADC的精度，項(xiàng)目的所有代碼已在github開(kāi)源，希望文章的內(nèi)容對(duì)朋友們的工作和學(xué)習(xí)有所幫助；

移植固件庫(kù)

到GD32的官網(wǎng)下載文檔三份：GD32F310數(shù)據(jù)手冊(cè)/GD32F3x0用戶手冊(cè)/GD32F3x0固件庫(kù)使用手冊(cè)，最新版本固件庫(kù)壓縮包一份；固件庫(kù)經(jīng)過(guò)我的整理，提取了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)文件并歸類到三個(gè)文件夾中，作為基礎(chǔ)空白的工程項(xiàng)目：

bsp：板級(jí)支持相關(guān)的代碼文件，包含了各個(gè)外設(shè)模塊的初始化函數(shù)/基本的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，需要自己實(shí)現(xiàn)；

user：實(shí)現(xiàn)用戶的業(yè)務(wù)邏輯代碼，同時(shí)也作為系統(tǒng)內(nèi)核/固件庫(kù)和用戶代碼的接口，基礎(chǔ)的接口模板由固件庫(kù)壓縮包提供，刪減后可以在其基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，main函數(shù)就在該文件夾的文件中；

device：和芯片內(nèi)核/外設(shè)相關(guān)的文件，由固件庫(kù)壓縮包提供，內(nèi)核相關(guān)的文件需要?jiǎng)h減，僅保留適合本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)環(huán)境的文件；

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)串口

系統(tǒng)串口使用的是USART1在PA2/PA3，由于GD32F310G-START并未提供串口轉(zhuǎn)USB電路，所以需要使用杜邦線外接一個(gè)串口轉(zhuǎn)USB的模塊與電腦串口軟件進(jìn)行通信；

進(jìn)入bsp文件夾，新建文件bsp_uart.c/.h，代碼內(nèi)容如下：

bsp_uart.h

#ifndef _BSP_UART_H_
#define _BSP_UART_H_

#include "main.h"

#define SYSTEM_UART_PORT            USART1
#define SYSTEM_UART_PERCLK          RCU_USART1
#define SYSTEM_UART_GPIO_PORT       GPIOA
#define SYSTEM_UART_GPIO_PERCLK     RCU_GPIOA
#define SYSTEM_UART_GPIO_TX_PIN     GPIO_PIN_2
#define SYSTEM_UART_GPIO_RX_PIN     GPIO_PIN_3

void System_Uart_Init(void);

#endif

bsp_uart.c

#include "bsp_uart.h"

//系統(tǒng)串口打印初始化
void System_Uart_Init(void)
{
    //初始化串口IO
    rcu_periph_clock_enable(SYSTEM_UART_GPIO_PERCLK);
    gpio_af_set(SYSTEM_UART_GPIO_PORT, GPIO_AF_1, SYSTEM_UART_GPIO_TX_PIN);
    gpio_af_set(SYSTEM_UART_GPIO_PORT, GPIO_AF_1, SYSTEM_UART_GPIO_RX_PIN);
    gpio_mode_set(SYSTEM_UART_GPIO_PORT, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, SYSTEM_UART_GPIO_TX_PIN);
    gpio_output_options_set(SYSTEM_UART_GPIO_PORT, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_10MHZ, SYSTEM_UART_GPIO_TX_PIN);
    gpio_mode_set(SYSTEM_UART_GPIO_PORT, GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, SYSTEM_UART_GPIO_RX_PIN);
    gpio_output_options_set(SYSTEM_UART_GPIO_PORT, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_10MHZ, SYSTEM_UART_GPIO_RX_PIN);
    //初始化串口外設(shè)
    rcu_periph_clock_enable(SYSTEM_UART_PERCLK);
    usart_deinit(SYSTEM_UART_PORT);
    usart_word_length_set(SYSTEM_UART_PORT, USART_WL_8BIT);
    usart_stop_bit_set(SYSTEM_UART_PORT, USART_STB_1BIT);
    usart_parity_config(SYSTEM_UART_PORT, USART_PM_NONE);
    usart_baudrate_set(SYSTEM_UART_PORT, 115200U);
    usart_receive_config(SYSTEM_UART_PORT, USART_RECEIVE_ENABLE);
    usart_transmit_config(SYSTEM_UART_PORT, USART_TRANSMIT_ENABLE);
    usart_enable(SYSTEM_UART_PORT);
}

實(shí)現(xiàn) ADC

ADC的模擬輸入端口需要注意，PA0作為UserKey已經(jīng)通過(guò)10k電阻下拉到地，PA2/PA3已作為串口TX/RX使用，它們都不太適合作為本應(yīng)浮空的ADC通道，故選擇PA1作為ADC的輸入通道；在bsp文件夾內(nèi)新建文件bsp_adc.c/.h文件，代碼如下：

bsp_adc.h

#ifndef _BSP_ADC_H_
#define _BSP_ADC_H_

#include "main.h"

#define TEST_ADC_GPIO_PERCLK                RCU_GPIOA
#define TEST_ADC_GPIO_PORT                  GPIOA
#define TEST_ADC_GPIO_PIN                   GPIO_PIN_1
#define TEST_ADC_CHANNEL                    ADC_CHANNEL_1
#define TEST_ADC_PERCLK                     RCU_ADC

#define TEST_ADC_SAMPLES_REPEATED_NUMBER    100

void Test_Adc_Init(void);
uint16_t Test_Adc_Init_Sample(void);
void Test_Adc_Value_Update_Thread(void);
void Test_Adc_Value_Update_Thread_Init(void);
uint16_t Test_Adc_Get_Raw(void);
float Test_Adc_Get_Voltage(void);

#endif

bsp_adc.c

#include "bsp_adc.h"

uint16_t adc_test_raw_data = 0 ;    //adc測(cè)試輸出原始結(jié)果（平均值）
float adc_test_voltage = 0.0 ;      //adc測(cè)試輸出電壓值（平均值）

void Test_Adc_Init(void)
{
    //設(shè)置模擬輸入IO
    rcu_periph_clock_enable(TEST_ADC_GPIO_PERCLK);
    gpio_mode_set(TEST_ADC_GPIO_PORT, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, TEST_ADC_GPIO_PIN);     //設(shè)置測(cè)試通道的GPIO為模擬模式
    //設(shè)置ADC外設(shè)
    rcu_periph_clock_enable(TEST_ADC_PERCLK);
    rcu_adc_clock_config(RCU_ADCCK_APB2_DIV6);                                                  //ADC時(shí)鐘源設(shè)置
    adc_data_alignment_config(ADC_DATAALIGN_RIGHT);                                             //數(shù)據(jù)對(duì)齊模式：右對(duì)齊
    adc_channel_length_config(ADC_REGULAR_CHANNEL, 1U);                                         //規(guī)則轉(zhuǎn)換通道長(zhǎng)度：1
    adc_external_trigger_source_config(ADC_REGULAR_CHANNEL, ADC_EXTTRIG_REGULAR_NONE);          //觸發(fā)源設(shè)置：軟件觸發(fā)
    adc_external_trigger_config(ADC_REGULAR_CHANNEL, ENABLE);                                   //觸發(fā)設(shè)置：開(kāi)啟規(guī)則轉(zhuǎn)換觸發(fā)
    adc_enable();                                                                               //ADC啟動(dòng)
    rt_thread_mdelay(1);                                                                        //延時(shí)穩(wěn)定
    adc_calibration_enable();                                                                   //ADC使用內(nèi)部校準(zhǔn)
}
INIT_BOARD_EXPORT(Test_Adc_Init);

//開(kāi)始一次AD轉(zhuǎn)換
uint16_t Test_Adc_Sample(void)
{
    adc_regular_channel_config(0U, TEST_ADC_CHANNEL, ADC_SAMPLETIME_239POINT5);                 //設(shè)置測(cè)試通道至規(guī)則轉(zhuǎn)換隊(duì)列頭，設(shè)置采樣時(shí)間
    adc_software_trigger_enable(ADC_REGULAR_CHANNEL);                                           //軟件觸發(fā)使能，ADC開(kāi)始轉(zhuǎn)換
    while(!adc_flag_get(ADC_FLAG_EOC));                                                         //等待轉(zhuǎn)換結(jié)束
    adc_flag_clear(ADC_FLAG_EOC);
    return (adc_regular_data_read());                                                           //返回轉(zhuǎn)換結(jié)果
}

//獲取原始結(jié)果
uint16_t Test_Adc_Get_Raw(void)
{
    return adc_test_raw_data ;
}

//獲取轉(zhuǎn)換電壓值
float Test_Adc_Get_Voltage(void)
{
    return adc_test_voltage ;
}

移植操作系統(tǒng)

GD32F310只有8k的RAM個(gè)人認(rèn)為是不適合移植操作系統(tǒng)的，內(nèi)存比較小，沒(méi)辦法寫很復(fù)雜的線程代碼，其實(shí)這個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試項(xiàng)目也用不上多線程調(diào)度，我就是純屬吃飽了撐著了，把F303移植好的RT-Thread直接拖過(guò)來(lái)用，關(guān)于RT-Thread移植的教程在網(wǎng)絡(luò)上有非常多，所以我就寫一些大致流程細(xì)節(jié)我就不方便展開(kāi)講了；RT-Thread是一款非常優(yōu)秀好用的國(guó)產(chǎn)RTOS，國(guó)產(chǎn)硬件配國(guó)產(chǎn)軟件實(shí)在般配；

新建rtos文件夾，整理rt-thread nano源碼包提供的文件，復(fù)制到rtos文件夾中；

main.h內(nèi)添加 #include "rtthread.h"

找到gd32f3x0_it.c，注釋掉以下幾個(gè)函數(shù)，使其失效

// void HardFault_Handler(void)
// {
//     /* if Hard Fault exception occurs, go to infinite loop */
//     while(1) {
//     }
// }

// void SVC_Handler(void)
// {
// }

// void PendSV_Handler(void)
// {
// }

// void SysTick_Handler(void)
// {
//     delay_decrement();
// }

找到rtconfig.h，刪掉MDK管理相關(guān)的宏，并添加如下代碼

#include "main.h"            //使得RT-Thread能夠找到其他被項(xiàng)目include的文件
#include "finsh_config.h"    //使用控制臺(tái)msh功能需要引用此文件
#define RT_USING_FINSH        //使用控制臺(tái)
#define RT_USING_HEAP        //取消這個(gè)宏的注釋使其有效

找到finsh_port.c，修改和添加我們的串口接口代碼，供控制臺(tái)使用

RT_WEAK char rt_hw_console_getchar(void)
{
    /* Note: the initial value of ch must < 0 */
    int ch = -1;
    if(usart_flag_get(SYSTEM_UART_PORT, USART_FLAG_RBNE))
        ch = usart_data_receive(SYSTEM_UART_PORT);
    return ch;
}

void rt_hw_console_output(const char *str)
{
    rt_size_t i = 0, size = 0;
    char a = '\r';
    size = rt_strlen(str);
    for (i = 0; i < size; i++)
    {
        if (*(str + i) == '\n')
        {
            usart_data_transmit(SYSTEM_UART_PORT, a);
            while(RESET == usart_flag_get(SYSTEM_UART_PORT, USART_FLAG_TBE));
        }
        usart_data_transmit(SYSTEM_UART_PORT, *(str + i));
        while(RESET == usart_flag_get(SYSTEM_UART_PORT, USART_FLAG_TBE));
    }
}

如果我沒(méi)有遺漏什么細(xì)節(jié)的話，此時(shí)編譯代碼并下載運(yùn)行程序，能夠在串口軟件里收到RT-Thread的系統(tǒng)信息打印的內(nèi)容：

 \ | /
- RT -     Thread Operating System
 / | \     3.1.5 build Apr 10 2022
 2006 - 2020 Copyright by rt-thread team
msh >

擁有了操作系統(tǒng)，我們就可以利用RT-Thread的自動(dòng)初始化功能，運(yùn)行我們的串口/ADC外設(shè)初始化代碼：

INIT_BOARD_EXPORT(Test_Adc_Init);        //ADC初始化函數(shù)加入RTT板級(jí)自動(dòng)初始化隊(duì)列
INIT_BOARD_EXPORT(System_Uart_Init);    //系統(tǒng)串口初始化函數(shù)加入RTT板級(jí)自動(dòng)初始化隊(duì)列

添加ADC測(cè)試代碼

在bsp_adc.c文件中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)RTOS線程代碼，其功能是循環(huán)采集ADC的電壓數(shù)據(jù)并且保存到一個(gè)變量中；

//ADC自動(dòng)轉(zhuǎn)換線程入口
void Test_Adc_Value_Update_Thread(void)
{
    //轉(zhuǎn)換次數(shù)記錄，轉(zhuǎn)換結(jié)果累加
    uint32_t count = 0, data_count = 0;
    while (1)
    {
        if(count < TEST_ADC_SAMPLES_REPEATED_NUMBER)//轉(zhuǎn)換次數(shù)未滿
        {
            data_count += Test_Adc_Sample();//進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換并累加結(jié)果原始數(shù)據(jù)
            count ++;//轉(zhuǎn)換次數(shù) +1
        }
        else//轉(zhuǎn)換次數(shù)已滿
        {
            adc_test_raw_data = data_count/TEST_ADC_SAMPLES_REPEATED_NUMBER ;//累加原始數(shù)據(jù)求平均
            adc_test_voltage = 3.3 / 4096 * adc_test_raw_data ;//平均的累加數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電壓值
            data_count = 0 ;//重新開(kāi)始下一輪轉(zhuǎn)換
            count = 0 ;
            rt_thread_mdelay(100);//釋放線程
        }
    }
}

//上電后開(kāi)啟ADC自動(dòng)轉(zhuǎn)換線程
void Test_Adc_Value_Update_Thread_Init(void)
{
    rt_thread_t i = rt_thread_create("ADC", Test_Adc_Value_Update_Thread, RT_NULL, 512, 4, 10);
    rt_thread_startup(i);
}
//開(kāi)機(jī)后自動(dòng)生成并啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換線程
INIT_APP_EXPORT(Test_Adc_Value_Update_Thread_Init);

運(yùn)行后，adc_test_raw_data/adc_test_voltage這兩個(gè)變量每隔100ms更新一次測(cè)量的ADC數(shù)值；

到main.c添加如下代碼，使系統(tǒng)控制臺(tái)每2s打印輸出一次ADC的測(cè)量結(jié)果：

#include 

//打印ADC數(shù)據(jù)線程
void App_Print_Adc_Data_Thread(void)
{
    uint8_t str[32];
    while(1)
    {
        rt_thread_mdelay(2000);
        sprintf(str, "RAW:%d VOL:%f\r\n", Test_Adc_Get_Raw(), Test_Adc_Get_Voltage());
        rt_kprintf(str);
    }
}

int main(void)
{
    rt_thread_t i = rt_thread_create("test", App_Print_Adc_Data_Thread, RT_NULL, 1024, 4, 10);
    rt_thread_startup(i);
}

如圖所示，燒錄運(yùn)行后，可以從串口控制臺(tái)得到打印的數(shù)據(jù)：

測(cè)量電壓

如圖所示，將可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出線與開(kāi)發(fā)板的GND/PA1相連，并且把萬(wàn)用表的表筆一同并聯(lián)到線路上，以萬(wàn)用表的讀數(shù)為基準(zhǔn)，測(cè)量GD32F310的ADC轉(zhuǎn)換精度：

我這里使用ADC對(duì)電源的輸出電壓進(jìn)行100次采樣后求取平局值，得到的結(jié)果如下表所示：

從表中可以看出，延長(zhǎng)ADC采樣時(shí)間對(duì)ADC精度是有一定幫助的，在低電壓時(shí)，ADC的讀數(shù)似乎非常差，原始數(shù)據(jù)會(huì)在0-6之間跳動(dòng)，幾乎無(wú)法準(zhǔn)確的讀取穩(wěn)定的數(shù)值，直到把輸入電壓提升到50mV才有所穩(wěn)定，個(gè)人認(rèn)為這個(gè)情況是電源端的問(wèn)題，可能可調(diào)電源在低壓輸出時(shí)不夠穩(wěn)定，手里暫時(shí)沒(méi)有找到其他可以構(gòu)成分壓的電路降低電壓去測(cè)試，所以0.05V以下的電壓測(cè)量結(jié)果沒(méi)有太大的參考價(jià)值，電壓上升到1V以上后ADC的測(cè)量就比較穩(wěn)定了，雖然進(jìn)行100次累加求平均后讀數(shù)依然有跳動(dòng)的情況，但精度已經(jīng)基本滿足大部分工程的要求