基于RT-Thread的STM32G4开发第二讲第二篇——ADC

前言

本文使用的是RT-Thread最新的驱动5.1.0，兼容下面的所有驱动。使用的开发板是蓝桥杯嵌入式国信长安的开发板，MCU是STM32G431RBT6。
我已经写了基于STM32F4关于ADC的文章（见上一篇），为什么还要写基于STM32G4的呢。原因是RT-Thread对STM32G4的ADC外设的适配极其不好，初始化缺失还不报错，为了实现这个功能，花费了我很多时间，我觉得有必要分享出来。
本章同上一章有很多内容相似，我都重新说一遍，这样大家按选择看一篇文章就行

一、RT-Thread工程创建

先在RT-Thread studio中创建好工程，参考下面的文章使得驱动5.1.0全构建不报错和警告，如图所示。
RT-Thread studio的驱动5.1.0报错修改

下面工程名改为IO_ADC
不要着急修改时钟配置，这里按我方法来，打开自动生成的CubeMX Settings（找不到的话点击窗口，恢复窗口布局，在项目资源管理器下。在CubeMX中按裸机编程一样，把时钟和需要用到的外设都配置好。配置详情我就不说了，看前面的文章就行。
注意使用到的外设都要配置，开局使用串口1作为控制台串口，所以这里也要配置。示例如下

这里我使用了ADC1和ADC2，配置如下，对于ADC的详细参数，也要配置一下，可以作为后面RT-Thread的参考，关于ADC的详情配置见下文。
STM32LL库编程系列第八讲——ADC模数转换

这里的IDE要选择EWARM，也就是保持默认，很重要，其他照常


到这一步就可以生成工程了

第一次生成工程后要把cubeMX关闭掉，这样RT-Thread studio才会同步（下面每一步的图片参考上一篇文章）
点击左边文件，cubemx(没有的话，刷新一下)，右键Src，资源配置，排除构建
打开cubemx的mian.c复制函数void SystemClock_Config(void)，包括函数名全部复制，在打开drivers/drv_clk.c,把void system_clock_config(int target_freq_mhz)函数删了，把复制的void SystemClock_Config(void)粘贴原地，接着全编译，没有问题。
到这一步你可以把工程保存好，在RT-Thread studio中基于STM32G431系类的驱动5.1.0的初始工程创建完成，以后再用就直接复制工程就行，不用重复创建了。这一点也希望官方优化，不需要我们这么麻烦。

二、ADC工程创建

打开cubemx/src/adc.h。复制函数void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* adcHandle)和void HAL_ADC_MspDeInit(ADC_HandleTypeDef* adcHandle)到drivers/board.c的末尾，把全局变量HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLED删除，并删除该全局变量的if判断，也就是这样。

void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* adcHandle)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};
  if(adcHandle->Instance==ADC1)
  {
  /** Initializes the peripherals clocks
  */
    PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC12;
    PeriphClkInit.Adc12ClockSelection = RCC_ADC12CLKSOURCE_SYSCLK;
    if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler();
    }
    /* ADC1 clock enable */
      __HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    /**ADC1 GPIO Configuration
    PB12     ------> ADC1_IN11
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
  }
  else if(adcHandle->Instance==ADC2)
  {
  /** Initializes the peripherals clocks
  */
    PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC12;
    PeriphClkInit.Adc12ClockSelection = RCC_ADC12CLKSOURCE_SYSCLK;
    if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
    {
      Error_Handler();
    }
    /* ADC2 clock enable */
      __HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
    /**ADC2 GPIO Configuration
    PB15     ------> ADC2_IN15
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_15;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
  }
}

void HAL_ADC_MspDeInit(ADC_HandleTypeDef* adcHandle)
{

  if(adcHandle->Instance==ADC1)
  {
      __HAL_RCC_ADC12_CLK_DISABLE();
    /**ADC1 GPIO Configuration
    PB12     ------> ADC1_IN11
    */
    HAL_GPIO_DeInit(GPIOB, GPIO_PIN_12);
  }
  else if(adcHandle->Instance==ADC2)
  {
      __HAL_RCC_ADC12_CLK_DISABLE();
    /**ADC2 GPIO Configuration
    PB15     ------> ADC2_IN15
    */
    HAL_GPIO_DeInit(GPIOB, GPIO_PIN_15);
  }
}

这两个函数不需要在board.h中去声明，有其他.h已经声明好了，所以这里复制过来就可以用。
打开board.h需要的ADC的宏，不需要再去stm32f4xx_hal_config.h中注释宏#define HAL_ADC_MODULE_ENABLED了，细心的同学可以发现了，drivers中更名为了stm32f4xx_hal_config_bak.h。而stm32f4xx_hal_config.h在cubemx/inc中了，已经在创建时开启宏HAL_ADC_MODULE_ENABLED了。

接着在RT-Thread Settings中打开ADC驱动
注意开启ulog日志，进入到里面开启使能浮点数支持，这将会使我们rt_kprintf能够输出浮点数。
（上面两步参考图片见上一篇）
全编译，会发现有如下报错

原因是没有声明函数__HAL_ADC_ENABLE0，这并不是头文件没有添加而是根本没有这个函数，经过我和前面工程的对比，发现所有使能ADC的函数换成了ADC_Enable，但是这里使用ADC_Enable的#if判断没有我们的型号，那就需要自己添加，如下（这也是bug，希望官方看到能修复）

还剩下两个报错原因是参数类型不一致，这和修改5.1.0报错一样

修改结构体和函数都行，他们保持一致就好，我的修改如下，我修改的是函数形参。

struct rt_adc_ops
{
    rt_err_t (*enabled)(struct rt_adc_device *device, rt_int8_t channel, rt_bool_t enabled);
    rt_err_t (*convert)(struct rt_adc_device *device, rt_int8_t channel, rt_uint32_t *value);
    rt_uint8_t (*get_resolution)(struct rt_adc_device *device);
    rt_int16_t (*get_vref) (struct rt_adc_device *device);
};

static rt_err_t stm32_get_adc_value(struct rt_adc_device *device, rt_int8_t channel, rt_uint32_t *value)
static rt_err_t stm32_adc_enabled(struct rt_adc_device *device, rt_int8_t channel, rt_bool_t enabled)

到此全编译程序没有错误，到这里ADC工程创建完成了

三、ADC功能实现

这里我要讲点网上没有的（起码此刻孤陋寡闻的我没找到）
点击drivers/include/confing/adc_confing.h这里有我们使用的ADC的初始化参数，rtthread studio并没有ADC参数控制函数，想要修改，只能在这改，希望官方更新一下，可以像uart外设这样，建一个ADC参数结构体，里面包含了所有参数设计，再利用rt_device_control函数写进去，这样才符合常理，不能老是去驱动文件里改啊，很难找的。
这里说笑了，对于国产软件生态，还需要我们大家共同努力完善。所以我愿意把我的发现免费分享出来。
打开cubemx/src/adc.c对照里面的参数设置，对adc_confing.h进行更改（这也是我前面说把参数配置完全，后面好参照）
我的设置如下，对比cubemx/src/adc.c这里有些参数设置不全，可以自行添加，也可以默认，这些缺失参数不重要，添加注意需要最后的 **，不然会报错。

打开drivers/drv_adc.c**找到函数stm32_get_adc_value这里面有如下设置语句

ADC_ChanConf.Channel =  stm32_adc_get_channel(channel);
ADC_ChanConf.Rank = 1;

对比cubemx/src/adc.c你会发现通道参数设置缺失严重，这也就是为什么程序不报错但功能实现不了的原因（再次呼吁官方完善）
我的修改如下

ADC_ChanConf.Channel =  stm32_adc_get_channel(channel);//不变
#if defined(SOC_SERIES_STM32G4)
    ADC_ChanConf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
#else
    ADC_ChanConf.Rank = 1;
#endif
#elif defined(SOC_SERIES_STM32G4)
    ADC_ChanConf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_24CYCLES_5;
#ifdef SOC_SERIES_STM32G4 
    ADC_ChanConf.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE;
    ADC_ChanConf.SingleDiff = LL_ADC_SINGLE_ENDED;
    ADC_ChanConf.Offset = 0;
#endif

图片也附上

对于ADC_ChanConf.Rank我们配置cubemx时选的是1，也就是只有一个通道，但是不同芯片下的赋值不一样，有的直接是1，有的是ADC_REGULAR_RANK_1宏，这个宏的值为6。开始我没注意这部分，导致程序不报错，各种初始化也成功，但就是采集值永远是0，折磨我很久，问题就在这。
官方的条件编译指令的判断缺失了很多，我使用的芯片就没有，这里我也用条件编译指令加上，这样不会影响其他程序。
设置完成就有HAL_ADC_ConfigChannel(stm32_adc_handler, &ADC_ChanConf);到这ADC的初始化才结束。编译程序没有错误。

把board.c的#include <drv_common.h>粘贴到board.h（不然很多引用board.h的文件不含drv_common.h，导致报错）

APP文件夹里是我自定义的文件夹，其他函数不用管，本工程只用到ADC.c和ADC.h。注意创建文件夹要把头文件目录添加进构建啊。如何添加见本系列第一讲

1.ADC.c

这里面包含adc初始化和线程初始化，代码逻辑我就不讲了，我的代码风格应该挺正规的，具体编写流程去看官方文档或其他人文章
和上一章的内容比只改变了通道号，其余没有变化，这也是操作系统的良好移植性。

#include "ADC.h"

#define     ADC1_NAME   "adc1"
#define     ADC2_NAME   "adc2"
#define     REFER_VOLTAGE   3.3
#define     CONVERT_BITS    (1<<10)

static void adc_thread_entry(void *parameter);
rt_adc_device_t adc1_handle,adc2_handle;
int adc_init(void)
{
    rt_err_t adc1_flag,adc2_flag;
    adc1_handle = (rt_adc_device_t)rt_device_find(ADC1_NAME);
    adc2_handle = (rt_adc_device_t)rt_device_find(ADC2_NAME);
    if((adc1_handle == RT_NULL) || (adc2_handle == RT_NULL)){
        rt_kprintf("failed to adc handle fine\n");
        return -1;
    }
    adc1_flag = rt_adc_enable(adc1_handle, 11);
    adc2_flag = rt_adc_enable(adc2_handle, 15);
    if((adc1_flag != RT_EOK) || (adc2_flag != RT_EOK)){
        rt_kprintf("failed to adc enable\n");
        return -1;
    }
    rt_kprintf("adc1 and adc2 init success\n");
    return 0;
}
int adc_thread_init(void)
{
    rt_thread_t adc_thread;
    adc_thread = rt_thread_create("adc_thread", adc_thread_entry, RT_NULL, 1024, 9, 100);
    if(adc_thread == RT_NULL){
        rt_kprintf("failed to adc thread create");
        return -1;
    }
    if(rt_thread_startup(adc_thread) != RT_EOK){
        rt_kprintf("failed to adc startup\n");
        return -1;
    }
    return 0;
}
static void adc_thread_entry(void *parameter)
{
    float adc1_V_old = 0,adc2_V_old = 0;
    float adc1_V_new,adc2_V_new;
    while(1)
    {
        adc1_V_new = (float)rt_adc_read(adc1_handle, 11)*REFER_VOLTAGE/CONVERT_BITS;
        adc2_V_new = (float)rt_adc_read(adc2_handle, 15)*REFER_VOLTAGE/CONVERT_BITS;
        if( ((int)(adc1_V_old *100) != (int)(adc1_V_new *100)) || ((int)(adc2_V_old *100) != (int)(adc2_V_new *100)) ){
            rt_kprintf("get voltage for adc1 and adc2 is: %.2f and %.2f\n",adc1_V_new, adc2_V_new);
            adc1_V_old = adc1_V_new;
            adc2_V_old = adc2_V_new;
        }
        rt_thread_mdelay(100);
    }
}

2.ADC.h

#ifndef APP_ADC_H_
#define APP_ADC_H_

#include <board.h>
#include <rtdevice.h>

int adc_init(void);
int adc_thread_init(void);

#endif /* APP_ADC_H_ */

3.mian.c

#include <rtthread.h>

#define DBG_TAG "main"
#define DBG_LVL DBG_LOG
#include <rtdbg.h>
#include "ADC.h"

int main(void)
{
    adc_init();
    adc_thread_init();

    while (1)
    {
        rt_thread_mdelay(1000);
    }

    return RT_EOK;
}

编译0错误0警告，到此工程结束。

四、效果展示和工程分享

这个时候效果和上一章一样，有点误差，这个时候我们加入校准函数
打开drivers/drv_adc.c在HAL_ADC_Start前加入校准函数HAL_ADCEx_Calibration_Start(stm32_adc_handler,ADC_SINGLE_ENDED);

重新编译和下载

发现误差基本消除了（最高有3.29V，接近理论3.3V，前面最高只能到3.25V）

工程上传百度网盘，包括IO_ADC和初始工程文件，免费下载。同时也上传到CSDN，被强制成为VIP才能下载（其实我是想每个工程收1积分）。如果你刚好有VIP，就请CSDN下载支持一下，嘻嘻。没有的话，千万别开，死贵，去百度网盘下载。

通过网盘分享的文件：IO_ADC.zip
链接: https://pan.baidu.com/s/1wtQsLlgUVFpLt24pOOtUAA?pwd=br58 提取码: br58
通过网盘分享的文件：RT_driver_5.1.0_STM32G431RBTx.zip
链接: https://pan.baidu.com/s/1XsCLVMCYPWlEIj5bPXOCQg?pwd=tay6 提取码: tay6

总结

创建工程有点繁琐，如果有某些地方不会操作报错了，请下载工程，这些工程我是验证过的，没有问题。