本文介紹了 RA-Eco-RA6M4-100PIN-V1.0 開發(fā)板通過 LabVIEW 上位機實現 ADC 電壓數據采集的項目設計，采用串口發(fā)送和串口中斷查詢兩種方案。
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RA-Eco-RA6M4-100PIN-V1.0開發(fā)板，主控芯片為R7FA6M4AF3CFP。 瑞薩電子 RA6M4 微控制器 (MCU) 產品群使用了支持 TrustZone 的高性能 Arm Cortex-M33 內核。與片內的 Secure Crypto Engine（SCE） 配合使用，可提供安全芯片的功能。集成帶有專用 DMA 的以太網 MAC，可確保高數據吞吐率。RA6M4 采用高效的 40nm 工藝，由基于 FreeRTOS 的靈活配置軟件包 (FSP) 這一開放且靈活的生態(tài)系統(tǒng)概念提供支持，并能夠擴展以使用其他實時操作系統(tǒng)（RTOS）和中間件。RA6M4 適用于物聯網應用的需求，如以太網、面向未來應用的安全功能、大容量嵌入式 RAM 和較低功耗（從閃存運行 CoreMark 算法，低至 99μA/MHz）。

一、項目介紹

開發(fā)板工程調試：串口輸出 JSON 格式的 ADC 值及其電壓轉換值；

LabVIEW 上位機設計：包括前面板和程序框圖的設計等；

LabVIEW 測試與程序優(yōu)化：通過串口獲取芯片發(fā)送的 ADC 數據，提高響應速度、減小延遲；

使用串口中斷方案實現 ADC 數值和電壓數據的采集，以及相應的 LabVIEW 上位機設計。

二、工程調試

在前面完成 UART 串口輸出 ADC 數值和電壓轉換數值的基礎上，修改輸出格式為 JSON，關鍵代碼如下

#include"hal_data.h"FSP_CPP_HEADERvoidR_BSP_WarmStart(bsp_warm_start_event_tevent);FSP_CPP_FOOTERfsp_err_terr = FSP_SUCCESS;volatilebooluart_send_complete_flag =false;voiduser_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__ #definePUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)#else#endifPUTCHAR_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; returnch;}int_write(intfd,char*pBuffer,intsize){ for(inti=0;i { __io_putchar(*pBuffer++); } returnsize;}/*------------- ADC callback -------------*/volatileboolscan_complete_flag =false;voidadc_callback(adc_callback_args_t* p_args){ FSP_PARAMETER_NOT_USED(p_args); scan_complete_flag =true;}voidhal_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_tadc_data0=0; doublea0;// 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); }#ifBSP_TZ_SECURE_BUILD /* Enter non-secure code */ R_BSP_NonSecureEnter();#endif}

保存文件，右鍵項目 - 構建程序，

右鍵項目 - 調試項目 - 上傳固件至開發(fā)板。

串口測試

• TypeC - USB 數據線連接開發(fā)板串口和電腦；
• 打開串口調試助手，配置對應的波特率等參數；
• 打開串口，即可接收芯片發(fā)送的字符串

此時串口輸出數據為標準 JSON 格式，便于后續(xù) LabVIEW 數值讀取。

三、LabVIEW 上位機

包括前面板設計、程序框圖設計兩部分。

前面板

使用方法

• 串口配置：端口號、波特率等；
• 單擊運行按鈕，設置文件保存路徑；
• 點擊 START 按鈕，開始連續(xù)采集數據；
• 采集完成后，點擊 STOP 按鈕結束程序，數據自動保存至設定路徑文件。

程序框圖

連續(xù)采集

連續(xù)采集

動態(tài)效果見底部視頻。

數據保存

點擊 Stop 按鈕，停止數據采集，文件自動保存至預設路徑，3 列數據依次為日期-時間-數值

四、串口中斷

除了上述串口不間斷發(fā)送數據的方案，還可以使用串口中斷實現 ADC 數據的自動采集。

工程代碼

#include"hal_data.h"FSP_CPP_HEADERvoidR_BSP_WarmStart(bsp_warm_start_event_tevent);FSP_CPP_FOOTERfsp_err_terr = FSP_SUCCESS;volatilebooluart_send_complete_flag =false;volatilebooluart_receive_complete_flag =false;uint8_tuart_rx_buffer[3] = {0};// storage the received ordersvoiduser_uart_callback(uart_callback_args_t* p_args){ if(p_args->event == UART_EVENT_TX_COMPLETE) { uart_send_complete_flag =true; } elseif(p_args->event == UART_EVENT_RX_COMPLETE) { uart_receive_complete_flag =true; }}/*------------- UART redirection printf -------------*/#ifdef__GNUC__ #definePUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)#else#endifPUTCHAR_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; returnch;}int_write(intfd,char*pBuffer,intsize){ for(inti=0;i { __io_putchar(*pBuffer++); } returnsize;}/*------------- ADC callback -------------*/volatileboolscan_complete_flag =false;voidadc_callback(adc_callback_args_t* p_args){ FSP_PARAMETER_NOT_USED(p_args); scan_complete_flag =true;}voidhal_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_tadc_data0=0; doublea0;// 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); } elseif(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); }#ifBSP_TZ_SECURE_BUILD /* Enter non-secure code */ R_BSP_NonSecureEnter();#endif}

保存文件，右鍵項目 - 構建程序，

右鍵項目 - 調試項目 - 上傳固件至開發(fā)板。

五、測試

使用串口調試助手測試串口中斷響應。

分別以十六進制發(fā)送查詢代碼55 AA 10和55 AA 11分別獲取 ADC 數值和相應的電壓值。

LabVIEW 上位機

基于上述串口中斷查詢的項目，設計了對應的 LabVIEW 上位機程序，便于自動化數據采集。

前面板

前面板設計包括串口配置、ADC 數值和電壓的表盤顯示、演化曲線圖、控制按鈕、數據保存配置等模塊。

程序框圖

操作方法

• 串口配置：端口號、波特率等；
• 單擊運行按鈕，設置文件保存路徑；
• 點擊 START 按鈕，開始連續(xù)采集數據；
• 采集完成后，點擊 STOP 按鈕結束程序，數據自動保存至設定路徑文件；
  • 再次點擊 START 重新采集數據；
  • 點擊 Terminate 按鈕終止上位機程序。

六、總結

本文介紹了 RA-Eco-RA6M4-100PIN-V1.0 開發(fā)板通過 LabVIEW 上位機實現 ADC 電壓數據采集的項目設計，采用串口發(fā)送和串口中斷查詢兩種方案，包括項目介紹、工程調試、串口打印 JSON 測試、LabVIEW 上位機設計、程序測試及調優(yōu)等，為 Renesas 系列產品的開發(fā)設計和工業(yè)科研等領域的應用提供了參考。

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