【RA-Eco-RA6M4开发板评测】ADC 电压的 LabVIEW 数据采集

本文介绍了 RA-Eco-RA6M4-100PIN-V1.0 开发板通过 LabVIEW 上位机实现 ADC 电压数据采集的项目设计，采用串口发送和串口中断查询两种方案。

项目介绍

• 开发板工程调试：串口输出 JSON 格式的 ADC 值及其电压转换值；
• LabVIEW 上位机设计：包括前面板和程序框图的设计等；
• LabVIEW 测试与程序优化：通过串口获取芯片发送的 ADC 数据，提高响应速度、减小延迟；
• 使用串口中断方案实现 ADC 数值和电压数据的采集，以及相应的 LabVIEW 上位机设计。

工程调试

在前面完成 UART 串口输出 ADC 数值和电压转换数值的基础上，修改输出格式为 JSON，关键代码如下

#include "hal_data.h"

FSP_CPP_HEADER
void R_BSP_WarmStart(bsp_warm_start_event_t event);
FSP_CPP_FOOTER

fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
volatile bool uart_send_complete_flag = false;
void user_uart_callback (uart_callback_args_t * p_args)
{
    if(p_args->event == UART_EVENT_TX_COMPLETE)
    {
        uart_send_complete_flag = true;
    }
}

/*------------- UART redirection printf -------------*/
#ifdef __GNUC__
    #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else

#endif

PUTCHAR_PROTOTYPE
{
        err = R_SCI_UART_Write(&g_uart9_ctrl, (uint8_t *)&ch, 1);
        if(FSP_SUCCESS != err) __BKPT();
        while(uart_send_complete_flag == false){}
        uart_send_complete_flag = false;
        return ch;
}

int _write(int fd,char *pBuffer,int size)
{
    for(int i=0;i<size;i++)
    {
        __io_putchar(*pBuffer++);
    }
    return size;
}

/*------------- ADC callback -------------*/
volatile bool scan_complete_flag = false;
void adc_callback (adc_callback_args_t * p_args)
{
    FSP_PARAMETER_NOT_USED(p_args);
    scan_complete_flag = true;
}

void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */
    /* Open the transfer instance with initial configuration. */
    err = R_SCI_UART_Open(&g_uart9_ctrl, &g_uart9_cfg);
    assert(FSP_SUCCESS == err);
    //printf("hello world!\n");

    /* Initializes the module. */
    err = R_ADC_Open(&g_adc0_ctrl, &g_adc0_cfg);
    /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
    assert(FSP_SUCCESS == err);

    /* Enable channels. */
    err = R_ADC_ScanCfg(&g_adc0_ctrl, &g_adc0_channel_cfg);
    assert(FSP_SUCCESS == err);

    while(1)
    {
        uint16_t adc_data0=0;
        double a0; // define voltage value
        /* Enable scan triggering from ELC events. */
        (void) R_ADC_ScanStart(&g_adc0_ctrl);
        scan_complete_flag = false;
        while (!scan_complete_flag)
        {
            /* Wait for callback to set flag. */
        }

        err = R_ADC_Read(&g_adc0_ctrl, ADC_CHANNEL_0, &adc_data0);
        assert(FSP_SUCCESS == err);
        a0 = (double)(adc_data0/4095.0)*3.3; // define voltage formula
        //printf("P000(AN0)=%d,voltage=%f\n",adc_data0,a0);
        printf("{\"value\": %d, \"voltage\": %f}\n",adc_data0,a0);

        R_BSP_SoftwareDelay (1000, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
    }
#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
    /* Enter non-secure code */
    R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

保存文件，右键项目 - 构建程序，

右键项目 - 调试项目 - 上传固件至开发板。

串口测试

• TypeC - USB 数据线连接开发板串口和电脑；
• 打开串口调试助手，配置对应的波特率等参数；
• 打开串口，即可接收芯片发送的字符串

此时串口输出数据为标准 JSON 格式，便于后续 LabVIEW 数值读取。

LabVIEW 上位机

包括前面板设计、程序框图设计两部分。

前面板

使用方法

• 串口配置：端口号、波特率等；
• 单击运行按钮，设置文件保存路径；
• 点击 START 按钮，开始连续采集数据；
• 采集完成后，点击 STOP 按钮结束程序，数据自动保存至设定路径文件。

程序框图

连续采集

连续采集

动态效果见底部视频。

数据保存

点击 Stop 按钮，停止数据采集，文件自动保存至预设路径，3 列数据依次为 日期-时间-数值

串口中断

除了上述串口不间断发送数据的方案，还可以使用 串口中断 实现 ADC 数据的自动采集。

工程代码

#include "hal_data.h"

FSP_CPP_HEADER
void R_BSP_WarmStart(bsp_warm_start_event_t event);
FSP_CPP_FOOTER

fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
volatile bool uart_send_complete_flag = false;
volatile bool uart_receive_complete_flag = false;
uint8_t uart_rx_buffer[3] = {0}; // storage the received orders

void user_uart_callback (uart_callback_args_t * p_args)
{
    if(p_args->event == UART_EVENT_TX_COMPLETE)
    {
        uart_send_complete_flag = true;
    }
    else if(p_args->event == UART_EVENT_RX_COMPLETE)
    {
        uart_receive_complete_flag = true;
    }
}

/*------------- UART redirection printf -------------*/
#ifdef __GNUC__
    #define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else

#endif

PUTCHAR_PROTOTYPE
{
    err = R_SCI_UART_Write(&g_uart9_ctrl, (uint8_t *)&ch, 1);
    if(FSP_SUCCESS != err) __BKPT();
    while(uart_send_complete_flag == false){}
    uart_send_complete_flag = false;
    return ch;
}

int _write(int fd,char *pBuffer,int size)
{
    for(int i=0;i<size;i++)
    {
        __io_putchar(*pBuffer++);
    }
    return size;
}

/*------------- ADC callback -------------*/
volatile bool scan_complete_flag = false;
void adc_callback (adc_callback_args_t * p_args)
{
    FSP_PARAMETER_NOT_USED(p_args);
    scan_complete_flag = true;
}

void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */
    /* Open the transfer instance with initial configuration. */
    err = R_SCI_UART_Open(&g_uart9_ctrl, &g_uart9_cfg);
    assert(FSP_SUCCESS == err);

    // start interrupt
    err = R_SCI_UART_Read(&g_uart9_ctrl, uart_rx_buffer, 3);
    assert(FSP_SUCCESS == err);

    /* Initializes the module. */
    err = R_ADC_Open(&g_adc0_ctrl, &g_adc0_cfg);
    /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
    assert(FSP_SUCCESS == err);

    /* Enable channels. */
    err = R_ADC_ScanCfg(&g_adc0_ctrl, &g_adc0_channel_cfg);
    assert(FSP_SUCCESS == err);

    while(1)
    {
        uint16_t adc_data0=0;
        double a0; // define voltage value

        // check if receive order
        if(uart_receive_complete_flag)
        {
            uart_receive_complete_flag = false;

            // check if `55 AA 10` or `55 AA 11`
            if(uart_rx_buffer[0] == 0x55 && uart_rx_buffer[1] == 0xAA)
            {
                /* Enable scan triggering from ELC events. */
                (void) R_ADC_ScanStart(&g_adc0_ctrl);
                scan_complete_flag = false;
                while (!scan_complete_flag)
                {
                    /* Wait for callback to set flag. */
                }

                err = R_ADC_Read(&g_adc0_ctrl, ADC_CHANNEL_0, &adc_data0);
                assert(FSP_SUCCESS == err);
                a0 = (double)(adc_data0/4095.0)*3.3; // define voltage formula

                if(uart_rx_buffer[2] == 0x10) // send ADC value
                {
                    printf("%d\n", adc_data0);
                }
                else if(uart_rx_buffer[2] == 0x11) // send ADC voltage
                {
                    printf("%f\n", a0);
                }
            }

            // restart UART receive
            err = R_SCI_UART_Read(&g_uart9_ctrl, uart_rx_buffer, 3);
            assert(FSP_SUCCESS == err);
        }

        R_BSP_SoftwareDelay (100, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
    }
#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
    /* Enter non-secure code */
    R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

保存文件，右键项目 - 构建程序，

右键项目 - 调试项目 - 上传固件至开发板。

测试

使用串口调试助手测试串口中断响应。

分别以十六进制发送查询代码 55 AA 10 和 55 AA 11 分别获取 ADC 数值和相应的电压值。

LabVIEW 上位机

基于上述串口中断查询的项目，设计了对应的 LabVIEW 上位机程序，便于自动化数据采集。

前面板

前面板设计包括串口配置、ADC 数值和电压的表盘显示、演化曲线图、控制按钮、数据保存配置等模块。

程序框图

操作方法

• 串口配置：端口号、波特率等；
• 单击运行按钮，设置文件保存路径；
• 点击 START 按钮，开始连续采集数据；
• 采集完成后，点击 STOP 按钮结束程序，数据自动保存至设定路径文件；
  • 再次点击 START 重新采集数据；
  • 点击 Terminate 按钮终止上位机程序。

总结

本文介绍了 RA-Eco-RA6M4-100PIN-V1.0 开发板通过 LabVIEW 上位机实现 ADC 电压数据采集的项目设计，采用串口发送和串口中断查询两种方案，包括项目介绍、工程调试、串口打印 JSON 测试、LabVIEW 上位机设计、程序测试及调优等，为 Renesas 系列产品的开发设计和工业科研等领域的应用提供了参考。