【CPKCOR-RA8D1】打造一个迷你系统监控中心：ADC电压与温度实时显示

本文将带领大家在CPKCOR-RA8D1开发板上，实现一个兼具实用与观赏性的“迷你系统监控中心”。项目基于MIPI显示屏，实时可视化地展示ADC采集的电压值以及MCU内部温度，让您对系统状态一目了然。这不仅是一次ADC和显示技术的实践，更为设备状态监控类应用提供了直观的参考模板。

项目创意与目标

传统的调试往往依赖串口打印数据，缺乏直观性。本项目旨在突破这一局限，​​创建一个动态的、图形化的系统监控界面​​。核心功能包括：

1. ​​实时采集​​：通过ADC精确读取外部电压与芯片内部温度传感器数据。
2. ​​动态显示​​：在MIPI屏幕上以清晰的字体和直观的柱状图形式实时刷新数据。
3. ​​阈值警示​​：当温度或电压超过预设安全范围时，显示颜色发生变化，提供视觉警报。

准备工作

​​硬件准备​​

• CPKCOR-RA8D1B核心板 + CPKEXP-EKRA8X1扩展板
• H0233S001型号MIPI显示屏
• Type-C数据线（用于供电与调试）
• 一个电位器（用于提供可变电压信号，接在扩展板的P004/AN000引脚与GND之间）

​​软件准备​​

• 瑞萨FSP开发环境（e² studio + LLVM工具链）
• 官方示例工程库（通过Gitee获取：git clone https://gitee.com/ramcu/cpk_examples.git）

工程设计与实现

1. FSP（Flexible Software Package）配置

这是项目的基石，通过图形化配置工具快速完成外设初始化。

• ​​导入基础工程​​：我们以 .../cpk_examples/cpkexp_ekra8x1/mipi_cpkexp_ra8d1_ep/e2studio_llvm为基础，它已经配置好了MIPI显示。
• ​​添加ADC堆栈​​：在FSP的Stacks界面，New Stack-> Analog-> ADC (r_adc)。
• ​​关键参数配置​​：
  • ​​模式 (Mode)​​：选择 Scan扫描模式。
  • ​​通道 (Channel)​​：使能通道0 (AN000) 用于外部电压采集，并使能通道1 (内部温度传感器)。
  • ​​回调函数 (Callback)​​：设置为 adc_monitor_callback，以便在转换完成时通知程序。
  • ​​引脚 (Pins)​​：确认AN000对应的P004引脚已自动启用。

生成代码后，FSP会为我们创建好ADC驱动的框架。

2. 核心代码设计与创意实现

我们将功能模块化，使逻辑更清晰，并加入图形化元素。

​​a. 数据采集模块 (adc_module.c/h)​​

此模块负责ADC的初始化和数据读取。

`// 示例代码摘要

static volatile bool g_adc_scan_complete = false;

static uint16_t g_adc_results[2]; // 存储通道0和通道1的结果

// ADC回调函数，转换完成后自动调用

void adc_monitor_callback(adc_callback_args_t *p_args) {

if (p_args->event == ADC_EVENT_SCAN_COMPLETE) {

R_ADC_Read(&g_adc0_ctrl, ADC_CHANNEL_0, &g_adc_results[0]);

R_ADC_Read(&g_adc0_ctrl, ADC_CHANNEL_1, &g_adc_results[1]);

g_adc_scan_complete = true;

}

}

// 初始化并启动ADC连续扫描

void adc_monitor_init(void) {

R_ADC_Open(&g_adc0_ctrl, &g_adc0_cfg);

R_ADC_ScanStart(&g_adc0_ctrl);

}`

​​b. 数据处理与UI渲染模块 (display_module.c/h)​​

这是创意的核心，我们将数据转换为电压/温度值，并绘制到屏幕上。

`// 示例代码摘要

void update_system_monitor_display(void) {

if (!g_adc_scan_complete) return;

g_adc_scan_complete = false;

// 1. 数据转换
float voltage = (g_adc_results[0] * 3.3f) / 4095.0f; // 12位ADC，3.3V参考
float temp_c = convert_adc_to_temperature(g_adc_results[1]); // 使用芯片手册公式换算

// 2. 清空显示区域（用黑色矩形覆盖旧数据）
lcd_fill_rect(0, 0, 200, 80, COLOR_BLACK);

// 3. 绘制文本标签和数据
lcd_puts(5, 5, "System Monitor", COLOR_CYAN);
lcd_puts(5, 30, "Voltage:", COLOR_WHITE);
lcd_printf(80, 30, "%.2fV", voltage, COLOR_GREEN);

lcd_puts(5, 55, "Temp:", COLOR_WHITE);
lcd_printf(80, 55, "%.1fC", temp_c, COLOR_GREEN);

// 4. 【创意点】绘制简易电压柱状图
int bar_length = (int)((voltage / 3.3f) * 100); // 将电压映射为0-100的长度
lcd_draw_voltage_bar(150, 30, bar_length, (voltage > 3.0f) ? COLOR_RED : COLOR_BLUE);

// 5. 【创意点】温度颜色警示
uint16_t temp_color = COLOR_GREEN;
if (temp_c > 60.0f) temp_color = COLOR_RED;
else if (temp_c > 45.0f) temp_color = COLOR_YELLOW;
lcd_printf(80, 55, "%.1fC", temp_c, temp_color);

}`

3. 主程序集成

在主循环中，我们以固定的时间间隔（如500ms）调用显示更新函数，实现数据的稳定刷新。

`void hal_entry(void) {

// ... 系统初始化，显示屏初始化 ...

adc_monitor_init(); // 初始化ADC监控

while (1) {
    update_system_monitor_display(); // 更新监控界面
    R_BSP_SoftwareDelay(500, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS); // 延时500ms
}

}`

效果演示与总结

程序运行后，MIPI屏幕上将呈现一个简洁明了的监控界面。当您旋转电位器改变输入电压时，电压数值和柱状图会实时变化。当芯片因运算而温度升高时，温度值的颜色会从绿色变为黄色乃至红色，起到有效的警示作用。

​​总结​​：本项目超越了简单的数据采集显示，通过引入​​图形化UI元素​​和​​阈值警示功能​​，将一个基础实验提升为一个具有实用价值的“系统监控中心”原型。这种思路可以轻松扩展到监控更多参数（如其他ADC通道、网络状态等），为开发工业HMI、设备仪表盘等应用提供了有力的技术示范。