MM32W无线MCU系列产品应用笔记 —— 数据采集仪器
在前面一个章节中我们详细介绍了基于MM32W系列芯片的串口透传应用，该应用可以实现丰富的数据透传方案，在本章节我们将再给大家介绍一个简易而扩展性较强的应用方案——基于MM32W系列开发的数据采集仪器。
图1 方案应用图
在工业控制现场，常常需要实时采集大量的现场数据，如电压、电流、温度、湿度、气压等，往往这些小信号都是需要输入到专业的数据采集模块中进行处理，后者又将采集的数据传输到主机进行处理，由主机根据处理的结果，将控制信号传输给现场执行模块进行各种操作。目前数据的传输基本是基于有线的网络，如RS485，CAN等。这些有线的网络一般具有成本比较高、维护不方便等缺点。而无线传输相对具有一定的优势，如成本低、可靠性高、维护方便等。本文将介绍一个基于MM32W系列MCU的简易蓝牙数据采集系统实现过程。
硬件资源如下：
本方案基于MM32 BLE_Test Board进行测试验证，为了简易模拟实现传感器信号的采集与处理过程，在硬件原理上，本方案直接使用DEMO板上自带的ADC电位器RV1来调节不同的输入信号情况，该信号连接到引脚PB0上，该引脚可复用为AD采样通道CH8；使用PB1连接到绿色LED指示灯，可作为蓝牙连接状态的指示,且低功耗唤醒引脚选择PA0配置为下拉输入；蓝牙相关的功能引脚与前面介绍的方案一致，此处不做过多展开。
图2 硬件原理图
软件资源如下：
结合上述使用到的硬件资源，下面我们着重介绍软件实现流程以及相关配置代码，主要涉及ADC模拟通道以及相应引脚的配置，加上ADC采样的配置及使用。
以下为主函数初始化配置及相关全局变量定义内容，主要将所有的外设资源、蓝牙广播报文以及蓝牙协议栈初始化，并且以阻塞的的方式运行蓝牙，代码如下：
const unsigned char AdvDat_HRS[]=
{//定义广播报文
0x02,0x01,0x06,
0x03,0x19,0x41,0x03,
0x07,0x03,0x0D,0x18,0x0A,0x18,0x0F,0x18
};
int main(void)
{
BSP_Init();//初始化 SPI IO 以及ADC
radio_initBle(TXPWR_0DBM, &ble_mac_addr);//初始化蓝牙芯片及蓝牙协议栈，并且定义发射功率
ble_set_adv_data((unsigned char *)AdvDat_HRS, sizeof(AdvDat_HRS));//设置BLE广播数据
SysTick_Count = 0;
while(SysTick_Count <= 1500){};//在初始化蓝牙协议栈后等待至少5ms才能正式运行蓝牙
Write_Iwdg_ON(IWDG_Prescaler_32, 0x4E2); //设置IWDG看门狗防止程序跑飞，1s不喂狗系统重启
ble_run(160*2); //采用堵塞方式运行蓝牙协议，广播间隔时间为 200ms
}
下面再介绍一下ADC操作相关的几个函数：
//在需要往APP上报实时ADC转换数值时调用下面获取ADC通道平均采样值的函数
/********************************************************************************************************
**函数信息 ：Get_Adc_Average(uint8_t ADC_Channel_x,uint8_t times)
**功能描述 ：获取几次ADC1采样值的平均值
**输入参数 ：ADC_Channel_x , x为0~11
**输出参数 ：puiADData为ADC读到的值
********************************************************************************************************/
u16 Get_Adc_Average(uint8_t ADC_Channel_x,uint8_t times)
{
u32 temp_val=0;
u8 t;
u8 delay;
for(t=0;t
{
temp_val+=ADC1_SingleChannel_Get(ADC_Channel_x);
for(delay=0;delay<100;delay++);
}
return temp_val/times;
}
/***************************************************************************************************
**函数信息 ：ADC1_SingleChannel_Get()
**功能描述 ：获取ADC1转换数据
**输入参数 ：ADC_Channel_x , x为0~11
*puiADData ,ADC1实际转换数据
**输出参数 ：ucStatus ,0 表示数据获取失败,1 表示成功
***************************************************************************************************/
u16 ADC1_SingleChannel_Get(uint8_t ADC_Channel_x)
{
u16 puiADData;
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); // ADCR寄存器的ADST位使能，软件启动转换
while(ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC)==0); //等待ADC转换完成标志位置位
ADC_ClearFlag(ADC1, ADC_FLAG_EOC);//清除ADC转换完成标志位置位
puiADData=ADC1->ADDATA&0xfff;//读取ADC转换值
return puiADData;
}
/********************************************************************************************************
**函数信息 ：void ADC1_SingleChannel(uint8_t ADC_Channel_x)
**功能描述 ：配置ADC1单次转换模式
**输入参数 ：ADC_Channel_x , x为0~11
**输出参数 ：无
********************************************************************************************************/
void ADC1_SingleChannel(uint8_t ADC_Channel_x)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
ADC_InitStructure.ADC_PRESCARE = ADC_PCLK2_PRESCARE_16;//初始化ADC分频
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Single;//初始化ADC工作模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//禁止连续转换
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //初始化ADC转换对齐方式
ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;//初始化ADC采样精度
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);//初始化ADC
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, DISABLE_ALL_CHANNEL , 0, 0); //屏蔽所有ADC通道
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_x, 0, ADC_SampleTime_13_5Cycles); //使能选中通道
if(ADC_Channel_x == ADC_Channel_11)
{
ADC_VrefintCmd(ENABLE);//如果为通道11，则使能内部参考电压
}
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1
}
我们在gatt_user_send_notify_data_callback函数中给手机发送数据，该函数属于回调函数，协议栈会在系统允许的时候（异步）回调本函数，该函数可用于蓝牙模块端主动发送数据之用，函数内部不得增加阻塞代码。在本应用中我们在此函数中实现将ADC采集并且转换后的数据传输给手机APP。详细实现代码如下：
//蓝牙连接成功后协议在空闲的时候会调用本回调函数
void gatt_user_send_notify_data_callback(void){
static unsigned char HRMData[3]={0x00,0x00,0x01};//定义装载ADC值的存储区
static unsigned char SimBatt=100;//定义装载ADC 百分数值的存储区
static u8 Cont=0;//回调次数计数器
u16 Val=0;
Cont++; //每进一次该函数回调次数计数器+1
if (Cont >= 20)
{//每进入该回调函数20次才发送一次ADC数据
Cont = 0;
Val = Get_Adc_Average(ADC_Channel_3,5); //获取5次ADC转换的平均值
Val = Val>>3; // 0~511 for HRM data
cur_notifyhandle = 0x12;//ADC数据回复句柄值
if (Val<0x100)
{
HRMData[0] = 0; //1Byte
HRMData[1] = Val;
sconn_notifydata(HRMData,2);//换算处理好ADC数据后通过蓝牙发出
}
else
{
HRMData[0] = 1; //2Byte
HRMData[1] = Val;
HRMData[2] = Val>>8;
sconn_notifydata(HRMData,3);//换算处理好ADC数据后通过蓝牙发出
}
}
else if (10 == Cont) {//每进入该回调函数10次才发送一次ADC数据
Val = Get_Adc_Average(ADC_Channel_3,5); //获取5次ADC转换的平均值
Val = Val>>3;
SimBatt = (Val*100)>>9; //0~100
cur_notifyhandle = 0x18;//ADC百分数形式数据回复句柄值
sconn_notifydata(&SimBatt,1);/换算处理好ADC百分数后通过蓝牙发出
}
}
除了上述关键的蓝牙数据发送函数外，下面再简单介绍一些与蓝牙相关的特征值定义：
在const BLE_CHAR AttCharList[] 中定义了本案中的两个特征值：
{TYPE_CHAR,0x11,ATT_CHAR_PROP_NTF, 0x12,0, 0x37,0x2A, UUID16_FORMAT},//ADC数值
{TYPE_CHAR,0x17,ATT_CHAR_PROP_RD|ATT_CHAR_PROP_NTF, 0x18,0,0x19,0x2A,UUID16_FORMAT},//百分数形式
在void att_server_rdByGrType( u8 pdu_type, u8 attOpcode, u16 st_hd, u16 end_hd, u16 att_type )中实现了自定义特征值服务声明。
手机操作流程如下：
打开手机蓝牙并打开 App，选择HRM进入，点击Connect按钮开始搜索温湿度蓝牙设备。
选择对应名称（MM32W0_ADC）的蓝牙设备并进行配对，等待连接成功。连接成功后会有相应提示，按钮Connect名字会变成Disconnect。
连接成功后，在App界面上电池图标会显示从DEMO板上的电位器分压得来的ADC数据信息（经过关系换算或以百分比形式，非实际转换值）。
图3 手机APP图
编辑：ls 最后修改时间：2022-06-14
