合泰HT32单片机使用PDMA+ADC采集多路模拟值并显示在OLED屏上

[zeruns]

HoltekマイコンHT32F52352でPDMA＋ADCを使い複数チャンネルのアナログ値を取得し0.96インチOLEDに表示する。

最近Holtek Cupに参加しているので、ちょっとしたチュートリアルを書いてみました。

Holtek HT32マイコン開発環境の構築・設定チュートリアル：https://blog.zeruns.com/archives/709.html

電子・マイコン技術交流QQ群：2169025065

動作写真

ADCとPDMAの紹介

ADC（A/Dコンバータ）：HT32F52352には12ビット逐次比較型（SAR）ADCが1個搭載され、外部アナログ入力12ch、内部測定用2ch（VDD/GND）を備え、最高1Mspsでサンプリング可能。

PDMA（Peripheral DMA）：HT32F52352には6chのPDMAがあり、ADCと連携できるのはCH0のみ。

ADC変換データレジスタADC_DRは32ビットですが有効なのは下位16ビットのみ。PDMAを16ビット転送にするとDRレジスタの上位16ビット（無効データ）も次のデータとして転送されてしまうため、PDMAは32ビット幅で転送し、後処理で& 0x0000FFFFで上位16ビットをマスクします。もっと良い方法があればコメント欄で教えてください。

必要な部品購入リンク：

ESK32開発板：https://s.click.taobao.com/ndAFyKu

DAPLINK：https://s.click.taobao.com/Lt4FyKu

ジャンパワイヤ：https://s.click.taobao.com/QVTFyKu

0.96インチOLED：https://s.click.taobao.com/XLU9ZJu

プログラムソース

完全プロジェクトダウンロード：https://url.zeruns.com/HT32_PDMA_ADC

主要なソースファイルを以下に示します：

main.c

#include "ht32.h"
#include "GPIO.h"
#include "BFTM0.h"
//#include "GPTM0.h"
//#include "GPTM1.h"
#include "delay.h"
#include "OLED.h"
#include "WDT.h"
#include "ADC.h"

int main(void)
{
  GPIO_Configuration();  // GPIO初期化
  BFTM0_Configuration(); // BFTM0タイマ初期化
  GPTM0_Configuration(); // GPTM0タイマ初期化
  GPTM1_Configuration(); // GPTM1タイマ初期化
  WDT_Configuration();   // ウォッチドッグ初期化
  OLED_Init();           // OLED初期化
  ADC_Configuration();   // ADC初期化

  OLED_ShowString(1, 1, "AD0:"); // 1行1列目に"AD0:"表示
  OLED_ShowString(2, 1, "AD1:");
  OLED_ShowString(3, 1, "AD2:");
  OLED_ShowString(4, 1, "AD3:");
  OLED_ShowString(1, 11, ".");OLED_ShowString(1, 15, "V");
  OLED_ShowString(2, 11, ".");OLED_ShowString(2, 15, "V");

  uint16_t count1 = 0;

  while (1)
  {
    if (HT_CKCU->APBCCR1 & (1 << 4)) // ウォッチドッグクロック有効判定
      WDT_Restart();                 // ウォッチドッグカウンタリセット

    OLED_ShowNum(3, 12, count1, 5);
    OLED_ShowNum(4, 12, count2, 5);

    OLED_ShowNum(1, 5, AD_Value[0] & 0x0000FFFF, 4);// ADC値表示
    float Voltage0 = (AD_Value[0] & 0x0000FFFF) / 4096.0 * 3.3; // ADC値→電圧変換
    OLED_ShowNum(1, 10, (uint8_t)Voltage0, 1);                  // 整数部
    OLED_ShowNum(1, 12, (uint16_t)(Voltage0 * 1000) % 1000, 3); // 小数部

    OLED_ShowNum(2, 5, AD_Value[1] & 0x0000FFFF, 4);
    float Voltage1 = (AD_Value[1] & 0x0000FFFF) / 4096.0 * 3.3;
    OLED_ShowNum(2, 10, (uint8_t)Voltage1, 1);
    OLED_ShowNum(2, 12, (uint16_t)(Voltage1 * 1000) % 1000, 3);

    OLED_ShowNum(3, 5, AD_Value[2] & 0x0000FFFF, 4);
    OLED_ShowNum(4, 5, AD_Value[3] & 0x0000FFFF, 4);
    // https://blog.zeruns.com
    GPIO_WriteOutBits(HT_GPIOC, GPIO_PIN_14, RESET); // PC14 Low
    GPIO_WriteOutBits(HT_GPIOC, GPIO_PIN_15, SET);   // PC15 High
    Delay_ms(100);                                   // 100ms遅延
    GPIO_WriteOutBits(HT_GPIOC, GPIO_PIN_14, SET);
    GPIO_WriteOutBits(HT_GPIOC, GPIO_PIN_15, RESET);
    Delay_ms(100);
    count1++;
  }
}

ADC.c

#include "ADC.h"

uint32_t AD_Value[4];

void ADC_Configuration(void)
{
    CKCU_PeripClockConfig_TypeDef CKCUClock = {{0}};// クロック設定構造体
    CKCUClock.Bit.PA = 1;                       // GPIOAクロックON
    CKCUClock.Bit.ADC = 1;                      // ADCクロックON
    CKCUClock.Bit.AFIO = 1;                     // AFIOクロックON
    CKCUClock.Bit.PDMA = 1;                     // PDMAクロックON
    CKCU_PeripClockConfig(CKCUClock, ENABLE);   // クロック有効化

    ADC_Reset(HT_ADC);                          // ADCリセット
    CKCU_SetADCPrescaler(CKCU_ADCPRE_DIV4);     // ADCクロック分周設定

    AFIO_GPxConfig(GPIO_PA, AFIO_PIN_0, AFIO_FUN_ADC); // PA0をADC機能に
    AFIO_GPxConfig(GPIO_PA, AFIO_PIN_1, AFIO_FUN_ADC); 
    AFIO_GPxConfig(GPIO_PA, AFIO_PIN_2, AFIO_FUN_ADC); 
    AFIO_GPxConfig(GPIO_PA, AFIO_PIN_3, AFIO_FUN_ADC);
    // https://blog.zeruns.com
    ADC_RegularChannelConfig(HT_ADC, ADC_CH_0, 0);      // レギュラグループ・シーケンス0にCH0
    ADC_RegularChannelConfig(HT_ADC, ADC_CH_1, 1);      // レギュラグループ・シーケンス1にCH1
    ADC_RegularChannelConfig(HT_ADC, ADC_CH_2, 2);
    ADC_RegularChannelConfig(HT_ADC, ADC_CH_3, 3);
    // https://blog.vpszj.cn
    ADC_RegularGroupConfig(HT_ADC, CONTINUOUS_MODE, 4, 1);  // 連続変換、長さ4
    ADC_RegularTrigConfig(HT_ADC, ADC_TRIG_SOFTWARE);       // ソフトウェアトリガ
    ADC_SamplingTimeConfig(HT_ADC, 16);                     // サンプリングタイム16サイクル
    // ADC_IntConfig(HT_ADC, ADC_INT_CYCLE_EOC, ENABLE);    // ADC割込み設定
    // NVIC_EnableIRQ(ADC_IRQn);                            // ADC割込み許可

    PDMACH_InitTypeDef PDMACH_InitStructure;                    // PDMA設定構造体
    PDMACH_InitStructure.PDMACH_SrcAddr = (u32)(&HT_ADC->DR);   // 転送元：ADC_DR
    PDMACH_InitStructure.PDMACH_DstAddr = (u32)AD_Value;        // 転送先：AD_Value配列
    PDMACH_InitStructure.PDMACH_AdrMod = SRC_ADR_LIN_INC | DST_ADR_LIN_INC | AUTO_RELOAD;// アドレス自動インクリメント＋オートリロード
    PDMACH_InitStructure.PDMACH_Priority = H_PRIO;              // 優先度：高
    PDMACH_InitStructure.PDMACH_BlkCnt = 4;                     // ブロック数4
    PDMACH_InitStructure.PDMACH_BlkLen = 1;
    PDMACH_InitStructure.PDMACH_DataSize = WIDTH_32BIT;         // 32ビット転送
    PDMA_Config(PDMA_CH0, &PDMACH_InitStructure);               // PDMA CH0設定

    // PDMA_IntConfig(PDMA_CH0, (PDMA_INT_GE | PDMA_INT_TC), ENABLE);   // PDMA割込み設定

    PDMA_EnaCmd(PDMA_CH0, ENABLE);                          // PDMA CH0有効
    ADC_PDMAConfig(HT_ADC, ADC_PDMA_REGULAR_CYCLE, ENABLE); // ADC PDMAトリガ有効
    ADC_Cmd(HT_ADC, ENABLE);                                // ADC有効
    ADC_SoftwareStartConvCmd(HT_ADC, ENABLE);               // ADCソフト起動
    PDMA_SwTrigCmd(PDMA_CH0, ENABLE);                       // PDMAソフト起動
}

ADC.h

#ifndef __ADC_H
#define __ADC_H 		   
#include "ht32.h"

extern uint32_t AD_Value[4];

void ADC_Configuration(void);

#endif
```**OLED.c**

```c++
#include "ht32.h"
#include "OLED_Font.h"

/*ピン設定*/
#define OLED_SCL GPIO_PIN_7
#define OLED_SDA GPIO_PIN_8
#define OLED_W_SCL(x)		GPIO_WriteOutBits(HT_GPIOB, OLED_SCL, (FlagStatus)(x))
#define OLED_W_SDA(x)		GPIO_WriteOutBits(HT_GPIOB, OLED_SDA, (FlagStatus)(x))

/*ピン初期化*/
void OLED_I2C_Init(void)
{
    CKCU_PeripClockConfig_TypeDef CKCUClock = {{ 0 }};	//構造体を定義し、クロックを設定
    CKCUClock.Bit.PB    = 1;							//GPIOBクロックを有効にする
    CKCU_PeripClockConfig(CKCUClock, ENABLE);			//ペリフェラルクロックを有効にする

    GPIO_SetOutBits         (HT_GPIOB, OLED_SCL);		//IOポートをHIGHに設定
    GPIO_DirectionConfig    (HT_GPIOB, OLED_SCL, GPIO_DIR_OUT);	//IOポートを出力モードに設定
    GPIO_OpenDrainConfig    (HT_GPIOB, OLED_SCL, ENABLE);		//IOポートをオープンドレイン出力モードに設定
    GPIO_PullResistorConfig (HT_GPIOB, OLED_SCL, GPIO_PR_UP);	//IOポートをプルアップ出力モードに設定
	//GPIO_DriveConfig		(HT_GPIOB, OLED_SCL,GPIO_DV_12MA);	//IOポートの出力電流モードを設定

    GPIO_SetOutBits         (HT_GPIOB, OLED_SDA);
    GPIO_DirectionConfig    (HT_GPIOB, OLED_SDA, GPIO_DIR_OUT);
    GPIO_OpenDrainConfig    (HT_GPIOB, OLED_SDA, ENABLE);
    GPIO_PullResistorConfig (HT_GPIOB, OLED_SDA, GPIO_PR_UP);
	//GPIO_DriveConfig		(HT_GPIOB, OLED_SDA,GPIO_DV_12MA);
	
	OLED_W_SCL(1);
	OLED_W_SDA(1);
}

/**
  * @brief  I2C開始
  * @param  なし
  * @retval なし
  */
void OLED_I2C_Start(void)
{
	OLED_W_SDA(1);
	OLED_W_SCL(1);
	OLED_W_SDA(0);
	OLED_W_SCL(0);
}

/**
  * @brief  I2C停止
  * @param  なし
  * @retval なし
  */
void OLED_I2C_Stop(void)
{
	OLED_W_SDA(0);
	OLED_W_SCL(1);
	OLED_W_SDA(1);
}

/**
  * @brief  I2Cに1バイト送信
  * @param  Byte 送信する1バイト
  * @retval なし
  */
void OLED_I2C_SendByte(uint8_t Byte)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		OLED_W_SDA(Byte & (0x80 >> i));
		OLED_W_SCL(1);
		OLED_W_SCL(0);
	}
	OLED_W_SCL(1);	//追加のクロック、ACK信号は処理しない
	OLED_W_SCL(0);
}

/**
  * @brief  OLEDにコマンドを書き込む
  * @param  Command 書き込むコマンド
  * @retval なし
  */
void OLED_WriteCommand(uint8_t Command)
{
	OLED_I2C_Start();
	OLED_I2C_SendByte(0x78);		//スレーブアドレス
	OLED_I2C_SendByte(0x00);		//コマンド書き込み
	OLED_I2C_SendByte(Command); 
	OLED_I2C_Stop();
}

/**
  * @brief  OLEDにデータを書き込む
  * @param  Data 書き込むデータ
  * @retval なし
  */
void OLED_WriteData(uint8_t Data)
{
	OLED_I2C_Start();
	OLED_I2C_SendByte(0x78);		//スレーブアドレス
	OLED_I2C_SendByte(0x40);		//データ書き込み
	OLED_I2C_SendByte(Data);
	OLED_I2C_Stop();
}

/**
  * @brief  OLEDカーソル位置設定
  * @param  Y 左上原点、下方向の座標、範囲：0~7
  * @param  X 左上原点、右方向の座標、範囲：0~127
  * @retval なし
  */
void OLED_SetCursor(uint8_t Y, uint8_t X)
{
	OLED_WriteCommand(0xB0 | Y);					//Y位置を設定
	OLED_WriteCommand(0x10 | ((X & 0xF0) >> 4));	//X位置下位4ビットを設定
	OLED_WriteCommand(0x00 | (X & 0x0F));			//X位置上位4ビットを設定
}

/**
  * @brief  OLED画面クリア
  * @param  なし
  * @retval なし
  */
void OLED_Clear(void)
{  
	uint8_t i, j;
	for (j = 0; j < 8; j++)
	{
		OLED_SetCursor(j, 0);
		for(i = 0; i < 128; i++)
		{
			OLED_WriteData(0x00);
		}
	}
}

/**
  * @brief  OLED部分クリア
  * @param  Line 行位置、範囲：1~4
  * @param  start 列開始位置、範囲：1~16
  * @param  end 列終了位置、範囲：1~16
  * @retval なし
  */
void OLED_Clear_Part(uint8_t Line, uint8_t start, uint8_t end)
{  
	uint8_t i,Column;
	for(Column = start; Column <= end; Column++)
	{
		OLED_SetCursor((Line - 1) * 2, (Column - 1) * 8);		//カーソルを上半分に設定
		for (i = 0; i < 8; i++)
		{
			OLED_WriteData(0x00);			//上半分を表示
		}
		OLED_SetCursor((Line - 1) * 2 + 1, (Column - 1) * 8);	//カーソルを下半分に設定
		for (i = 0; i < 8; i++)
		{
			OLED_WriteData(0x00);		//下半分を表示
		}
	}
}

/**
  * @brief  OLEDに1文字表示
  * @param  Line 行位置、範囲：1~4
  * @param  Column 列位置、範囲：1~16
  * @param  Char 表示する1文字、範囲：ASCII表示可能文字
  * @retval なし
  */
void OLED_ShowChar(uint8_t Line, uint8_t Column, char Char)
{     	
	uint8_t i;
	OLED_SetCursor((Line - 1) * 2, (Column - 1) * 8);		//カーソルを上半分に設定
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		OLED_WriteData(OLED_F8x16[Char - ' '][i]);			//上半分を表示
	}
	OLED_SetCursor((Line - 1) * 2 + 1, (Column - 1) * 8);	//カーソルを下半分に設定
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		OLED_WriteData(OLED_F8x16[Char - ' '][i + 8]);		//下半分を表示
	}
}

/**
  * @brief  OLEDに文字列表示
  * @param  Line 開始行位置、範囲：1~4
  * @param  Column 開始列位置、範囲：1~16
  * @param  String 表示する文字列、範囲：ASCII表示可能文字
  * @retval なし
  */
void OLED_ShowString(uint8_t Line, uint8_t Column, char *String)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; String[i] != '\0'; i++)
	{
		OLED_ShowChar(Line, Column + i, String[i]);
	}
}

/**
  * @brief  OLED累乗関数
  * @retval XのY乗を返す
  */
uint32_t OLED_Pow(uint32_t X, uint32_t Y)
{
	uint32_t Result = 1;
	while (Y--)
	{
		Result *= X;
	}
	return Result;
}

/**
  * @brief  OLED数値表示（10進数、正数）
  * @param  Line 開始行位置、範囲：1~4
  * @param  Column 開始列位置、範囲：1~16
  * @param  Number 表示する数値、範囲：0~4294967295
  * @param  Length 表示する数値の長さ、範囲：1~10
  * @retval なし
  */
void OLED_ShowNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < Length; i++)							
	{
		OLED_ShowChar(Line, Column + i, Number / OLED_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');
	}
}

/**
  * @brief  OLED数値表示（10進数、符号付き数値）
  * @param  Line 開始行位置、範囲：1~4
  * @param  Column 開始列位置、範囲：1~16
  * @param  Number 表示する数値、範囲：-2147483648~2147483647
  * @param  Length 表示する数値の長さ、範囲：1~10
  * @retval なし
  */
void OLED_ShowSignedNum(uint8_t Line, uint8_t Column, int32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i;
	uint32_t Number1;
	if (Number >= 0)
	{
		OLED_ShowChar(Line, Column, '+');
		Number1 = Number;
	}
	else
	{
		OLED_ShowChar(Line, Column, '-');
		Number1 = -Number;
	}
	for (i = 0; i < Length; i++)							
	{
		OLED_ShowChar(Line, Column + i + 1, Number1 / OLED_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');
	}
}

/**
  * @brief  OLED数値表示（16進数、正数）
  * @param  Line 開始行位置、範囲：1~4
  * @param  Column 開始列位置、範囲：1~16
  * @param  Number 表示する数値、範囲：0~0xFFFFFFFF
  * @param  Length 表示する数値の長さ、範囲：1~8
  * @retval なし
  */
void OLED_ShowHexNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i, SingleNumber;
	for (i = 0; i < Length; i++)							
	{
		SingleNumber = Number / OLED_Pow(16, Length - i - 1) % 16;
		if (SingleNumber < 10)
		{
			OLED_ShowChar(Line, Column + i, SingleNumber + '0');
		}
		else
		{
			OLED_ShowChar(Line, Column + i, SingleNumber - 10 + 'A');
		}
	}
}

/**
  * @brief  OLED数値表示（2進数、正数）
  * @param  Line 開始行位置、範囲：1~4
  * @param  Column 開始列位置、範囲：1~16
  * @param  Number 表示する数値、範囲：0~1111 1111 1111 1111
  * @param  Length 表示する数値の長さ、範囲：1~16
  * @retval なし
  */
void OLED_ShowBinNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < Length; i++)							
	{
		OLED_ShowChar(Line, Column + i, Number / OLED_Pow(2, Length - i - 1) % 2 + '0');
	}
}

/**
  * @brief  OLED初期化
  * @param  なし
  * @retval なし
  */
void OLED_Init(void)
{
	uint32_t i, j;
	
	for (i = 0; i < 1000; i++)			//電源投入後の遅延
	{
		for (j = 0; j < 1000; j++);
	}
	
	OLED_I2C_Init();			//ポート初期化
	
	OLED_WriteCommand(0xAE);	//ディスプレイOFF
	
	OLED_WriteCommand(0xD5);	//表示クロック分周比/発振周波数設定
	OLED_WriteCommand(0x80);
	
	OLED_WriteCommand(0xA8);	//マルチプレックス比設定
	OLED_WriteCommand(0x3F);
	
	OLED_WriteCommand(0xD3);	//表示オフセット設定
	OLED_WriteCommand(0x00);
	
	OLED_WriteCommand(0x40);	//表示開始行設定
	
	OLED_WriteCommand(0xA1);	//左右方向設定、0xA1正常 0xA0左右反転
	
	OLED_WriteCommand(0xC8);	//上下方向設定、0xC8正常 0xC0上下反転

	OLED_WriteCommand(0xDA);	//COMピンハードウェア設定
	OLED_WriteCommand(0x12);
	
	OLED_WriteCommand(0x81);	//コントラスト制御設定
	OLED_WriteCommand(0xCF);

	OLED_WriteCommand(0xD9);	//プリチャージ周期設定
	OLED_WriteCommand(0xF1);

	OLED_WriteCommand(0xDB);	//VCOMH非選択レベル設定
	OLED_WriteCommand(0x30);

	OLED_WriteCommand(0xA4);	//全体表示ON/OFF設定

	OLED_WriteCommand(0xA6);	//通常/反転表示設定

	OLED_WriteCommand(0x8D);	//チャージポンプ設定
	OLED_WriteCommand(0x14);

	OLED_WriteCommand(0xAF);	//ディスプレイON
		
	OLED_Clear();				//OLED画面クリア
}

OLED.h

#ifndef __OLED_H
#define __OLED_H

void OLED_Init(void);
void OLED_Clear(void);
void OLED_ShowChar(uint8_t Line, uint8_t Column, char Char);
void OLED_ShowString(uint8_t Line, uint8_t Column, char *String);
void OLED_ShowNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length);
void OLED_ShowSignedNum(uint8_t Line, uint8_t Column, int32_t Number, uint8_t Length);
void OLED_ShowHexNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length);
void OLED_ShowBinNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length);
void OLED_Clear_Part(uint8_t Line, uint8_t start, uint8_t end);

#endif

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