モータ制御のためのTIM/ADC設定(STM32・コード記述編)

前回はCubeMXでの設定をしました。

今回はこちらの設定をCubeMXで吐いたコードを編集します。

①CubeIDEプロジェクトの作成

こちらの手順にしたがい、CubeIDEで開発できる環境を整えてください。
またC++を利用して記述するため、C++に対応できるようにMakefileを編集してください。

編集箇所が多いので、抜けていたり、環境がイタズラしたりと、うまく行かないことがあると思います。
そのようなときのために、編集済み・確認済みのgitを用意しておきましたので、こちらを利用してください。

https://github.com/YutakaNakamura/G431_MC_Proj/tree/LED_UART_Check

②Main.cppを記述
以下のように、int main()を適当に編集します。

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */
  

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_LPUART1_UART_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_TIM1_Init();
  MX_ADC2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  if (HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
  {
   Error_Handler();
  }
  if (HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_2) != HAL_OK)
  {
   Error_Handler();
  }
  if (HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_3) != HAL_OK)
  {
   Error_Handler();
  }

  //disableにすれば出力されない
  if (HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_4) != HAL_OK)
  {
   Error_Handler();
  }

  TIM1 -> PSC = 17000;
  TIM1 -> ARR = 10000;
  TIM1 -> CCR1 = 7500;
  TIM1 -> CCR2 = 5000;
  TIM1 -> CCR3 = 2500;
  TIM1 -> CCR4 = 9990;

  HAL_ADCEx_InjectedStart_IT(&hadc1);

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  mySqrt<float> msqrt(0.1f);

  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
	  char buf[] = "USART TEST\r\n";
	  HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t*)buf, sizeof(buf), 1000);

	  float sqrt5 = msqrt.Calc(5.0f);
	  int delay = 100 * sqrt5;
	  HAL_Delay(delay);
	  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
	  HAL_Delay(delay);
	  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

MX_TIM1_Init();
でCubeMXで指定したタイマの設定がされます。
MX_ADC1_Init();
でCubeMXで指定したADCの設定がされます。

これらは内部でレジスタを設定しています。
Ctrl+関数をクリック してジャンプしていくと、いずれはレジスタを叩いている場所に飛べるはずです。

HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1)
でTIM1のCH1のPWMを出力します。

TIM1 -> PSC = 17000;
TIM1 -> ARR = 10000;
TIM1 -> CCR1 = 7500;
TIM1 -> CCR2 = 5000;
TIM1 -> CCR3 = 2500;
TIM1 -> CCR4 = 9990;
ではレジスタを直叩きします。それぞれの意味は以下の通りです。
プリスケーラを17000 (170MHzのクロックを、10KHzまで分周します)
TIM1のカウンターを10000に設定。(10000でリセットがかかる)
CH1の閾値を7500に設定。
CH2の閾値を5000に設定。
CH3の閾値を2500に設定。
CH4の閾値を9990に設定。

ちなみにこのPWMのDutyを編集するのに、レジスタ直叩きの他に、
  __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, 7500);
WRITE_REG(TIM1->CCR1, 7500);
などがありますが、全部同値です。マクロ仲介してわかりにくくなってるだけなので、直叩きしています。
また、HALの構造体を再度宣言して、HAL_TIM_PWM_ConfigChannel()関数を叩く手法もありますが、こちらは処理時間的に勿体ないので使いません。

これをコピペをするだけだと、
mySqrt<float> msqrt(0.1f);の定義で詰まって動かないと思いますが、
class mySqrtの宣言・定義は前回のcppに対応する記事を見てください

②stm32g4xx_it.cを記述
こちらにADCの終了割り込み時の動作を記述します。
別に他の所に関数を書いてもいいのですが、今回はお試しなのでここに全部書いちゃいます。
void ADC1_2_IRQHandler(void)内に書いていきます。
内部でUSARTでの出力処理を行うため、#include “usart.h”が必要になります。

/******************************************************************************/
/* STM32G4xx Peripheral Interrupt Handlers                                    */
/* Add here the Interrupt Handlers for the used peripherals.                  */
/* For the available peripheral interrupt handler names,                      */
/* please refer to the startup file (startup_stm32g4xx.s).                    */
/******************************************************************************/

#include "usart.h"
/**
  * @brief This function handles ADC1 and ADC2 global interrupt.
  */
void ADC1_2_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN ADC1_2_IRQn 0 */

	  char buf[] = "■ADC interrupt\r\n";
	  HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t*)buf, sizeof(buf), 1000);

	  volatile int adc1 = ADC1 -> JDR1;
	  volatile int adc2 = ADC1 -> JDR2;
	  volatile int adc3 = ADC1 -> JDR3;

	  char str[100] = {0};

	  sprintf(str,"adc1:%d, adc2:%d, adc3:%d\r\n",adc1,adc2,adc3);
	  HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t*)str, sizeof(str), 1000);

  /* USER CODE END ADC1_2_IRQn 0 */
  HAL_ADC_IRQHandler(&hadc1);
  HAL_ADC_IRQHandler(&hadc2);
  /* USER CODE BEGIN ADC1_2_IRQn 1 */

  /* USER CODE END ADC1_2_IRQn 1 */
}

ADCの動作が終了したタイミングで、こちらが呼ばれて、USARTでADCの入力値を返します。

volatile int adc1 = ADC1 -> JDR1;
volatile int adc2 = ADC1 -> JDR2;
volatile int adc3 = ADC1 -> JDR3;

 

こちらがADCの値が格納されているレジスタです。
レジスタを叩くときには、最適化を防止するためvolatileをつけることが肝心です。

修正は以上です。
マイコンに書き込んでみると次のようになります。

また、UARTの出力を見てみると、次のようになります。

これらから、目的のタイミングで動作していることがわかりました。
以上で全説明は終了です。

今回作成したものは以下から取得できます。

https://github.com/YutakaNakamura/G431_MC_Proj/tree/LED_UART_Check

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