【RT-Thread作品秀】EE-Lab

作者：卿俊成

概述

隨著集成電路的不斷發(fā)展，電子測(cè)量?jī)x器分別向著高性能和微型化不斷發(fā)展。本作品基于微型化便攜式需求，設(shè)計(jì)一個(gè)集成數(shù)字電源、信號(hào)發(fā)生器、示波器的便攜式電子測(cè)量?jī)x器。

開發(fā)環(huán)境

硬件：ART-Pi開發(fā)板、2.8‘SPI TFT屏幕(ILI9341)、AD9833模塊、自制擴(kuò)展板（由于設(shè)計(jì)失誤，無(wú)法使用）

RT-Thread版本： RT-Thread Nano(V3.1.3)

開發(fā)工具及版本：STM32CubeMX(V6.1.0)、HAL庫(kù)(H7_V1.8.0)、Keil/MDK(V5.33.0.0)

RT-Thread使用情況概述

本應(yīng)用使用Nano版RT-Thread，因此只使用了內(nèi)核部分。

本應(yīng)用使用信號(hào)量作為DMA分批通過(guò)SPI刷屏的屏幕數(shù)據(jù)，在中斷中釋放信號(hào)量，用于分批刷屏的同步。

本應(yīng)用使用Finsh組件作為無(wú)GUI情況下的數(shù)據(jù)查看方式，及命令行方式對(duì)AD9833模塊及定時(shí)器的操作方式。

硬件框架

電腦端通過(guò)Putty軟件與ART-Pi開發(fā)板的Finsh組件通信，實(shí)現(xiàn)控制功能。

SPI TFT屏幕模塊由開發(fā)板的SPI4總線控制，作為波形顯示界面。

AD9833信號(hào)發(fā)生模塊由開發(fā)板通過(guò)模擬SPI控制，作為信號(hào)發(fā)生器。

信號(hào)測(cè)試夾用于外部電壓輸入，作為示波器的源信號(hào)。

由于自制擴(kuò)展板存在問(wèn)題，不在此介紹，但附上立創(chuàng)eda工程的在線鏈接: https://oshwhub.com/OneToken/art-pi-ee-tools

軟件框架說(shuō)明

Finsh組件通過(guò)與電腦端交互，控制TIM15的預(yù)裝載值，達(dá)到通過(guò)控制TIM15觸發(fā)DMA_ADC轉(zhuǎn)換的采樣頻率，并在顯存對(duì)應(yīng)位置打點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)示波器功能。同時(shí)還可以控制AD9833產(chǎn)生頻率不同的三角波、正弦、方波。

屏幕的刷新，由DMA1通道0將內(nèi)部預(yù)先分配好的顯存數(shù)據(jù)搬運(yùn)至SPI移位寄存器，從而發(fā)送至ILI9341，實(shí)測(cè)頻率60Mbit的情況下可以完美刷新，實(shí)現(xiàn)了高速刷屏的功能。

軟件模塊說(shuō)明

DMA傳輸ADC數(shù)據(jù)框圖

通過(guò)定時(shí)器15觸發(fā)DMA1通道1將ADC數(shù)據(jù)循環(huán)采集至指定內(nèi)存處，實(shí)現(xiàn)示波器數(shù)據(jù)采集功能。

SPI通過(guò)DMA方式刷屏功能框圖

理想情況下的刷屏方式

受到DMA一次傳輸數(shù)據(jù)數(shù)目uint16_t也就是65535的限制，無(wú)法一次性完成顯存刷新至屏幕，因此分成三個(gè)數(shù)據(jù)包，依次順序傳輸，使用信號(hào)量作為同步信號(hào)。

最終實(shí)現(xiàn)的刷屏方式

演示效果

演示視頻: 

比賽感悟

通過(guò)本次比賽，極大程度上熟悉了H7系列開發(fā)板，特別是大量參考了安富萊提供的教程，了解了H7的多域設(shè)計(jì)，RAM的分布式設(shè)計(jì)以及指定存儲(chǔ)位置，DMA通信只能用于特定的RAM區(qū)和特定的外設(shè)之間，若RAM區(qū)域使用最高性能的DTM區(qū)，則大部分DMA通信都無(wú)法使用。在決定使用RT-Thread Nano之前，嘗試使用RT-Thread完整版，按照完整版的流程注冊(cè)SPI設(shè)備并且使用時(shí)，發(fā)現(xiàn)無(wú)法驅(qū)動(dòng)SPI液晶屏，使用邏輯分析儀抓取信號(hào)也沒(méi)啥問(wèn)題，因此才換成RT-Thread Nano。

通過(guò)本次的小作品，比較深入的理解了RTOS的作用，特別是用于線程同步時(shí)，阻塞下來(lái)，等待中斷釋放信號(hào)量的方式，使得分段DMA SPI刷屏也能毫無(wú)感知延時(shí)的連續(xù)刷新。