STM32F4 PWM ile üretilen sinyalin USART aracılığıyla MATLAB çizdirme problemi

Başlatan astum, 16 Nisan 2018, 17:01:48

astum

Merhaba,

STM32F407 Discovery kitini kullanarak, Projemde; PWM modülü ile üretilen 100 hz kare dalga sinyalini 1ms'lik aralıklarla ADC -DMA ile okuyup USART2 üzerinden MATLAB'de çizdiriyorum. Fakat PWM sinyal frekansı 1Khz olduğunda problemler yaşıyorum. Bu noktada yardım ve tavsiyelerinizi rica ediyorum.

STM32F kaynak kodu aşağıdaki gibidir. 100 hz kare dalga üretilip ADC-DMA modülünde 1 ms'lik aralıklarla okunmasına göre tasarlanmıştır.

(Not: 1kHz kare dalga üretilirken de aynı kod kullanılmaktadır. Sadece htim3.Init.Prescaler = 19; htim8.Init.Prescaler = 3; satırları değiştirilerek 1 KHz kare dalga sinyali elde edilmektedir.)

Kod Seç
#include "stdio.h"
#include "main.h"
#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "arm_math.h"
#include "math_helper.h"

int16_t adc_data1[2]={0};
int16_t pot=0;

ADC_HandleTypeDef hadc1;
DMA_HandleTypeDef hdma_adc1;

TIM_HandleTypeDef htim3;
TIM_HandleTypeDef htim8;

UART_HandleTypeDef huart2;

int __io_putchar(int ch)
{
 
uint8_t c[1];
 
c[0] = ch 0x00FF;
 
HAL_UART_Transmit(&huart2, &*c1100);
 return 
ch;
}

int _write(int file,char *ptrint len)
{
 
int DataIdx;
 for(
DataIdx0DataIdxlenDataIdx++)
 {
 
__io_putchar(*ptr++);
 }
return 
len;
}

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
 if (
htim->Instance == TIM8)
 {
 
pot adc_data1[1];
    
printf("%d\n"pot);
 }
}

void SystemClock_Config(void);
static 
void MX_GPIO_Init(void);
static 
void MX_DMA_Init(void);
static 
void MX_USART2_UART_Init(void);
static 
void MX_ADC1_Init(void);
static 
void MX_TIM3_Init(void);
static 
void MX_TIM8_Init(void);
                                    
void HAL_TIM_MspPostInit(TIM_HandleTypeDef *htim);
                                

int main(void)
{
  
HAL_Init();

  
SystemClock_Config();

  
MX_GPIO_Init();
  
MX_DMA_Init();
  
MX_USART2_UART_Init();
  
MX_ADC1_Init();
  
MX_TIM3_Init();
  
MX_TIM8_Init();

  
HAL_TIM_PWM_Start(&htim3TIM_CHANNEL_1);
  
htim3.Instance->CCR1 =1799;// Duty cycle = X(18000) / TIM.Period, DT=%50

  
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim8);
  
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)adc_data12);

  while (
1)
  {

  }

}

void SystemClock_Config(void)
{

  
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
  
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;

    
/**Configure the main internal regulator output voltage 
    */
  
__HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

  
__HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

    
/**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
    */
  
RCC_OscInitStruct.OscillatorType RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  
RCC_OscInitStruct.HSEState RCC_HSE_ON;
  
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState RCC_PLL_ON;
  
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource RCC_PLLSOURCE_HSE;
  
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM 4;
  
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN 144;
  
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP RCC_PLLP_DIV2;
  
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ 4;
  if (
HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    
_Error_Handler(__FILE____LINE__);
  }

    
/**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
    */
  
RCC_ClkInitStruct.ClockType RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              
|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider RCC_SYSCLK_DIV1;
  
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider RCC_HCLK_DIV4;
  
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider RCC_HCLK_DIV2;

  if (
HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStructFLASH_LATENCY_4) != HAL_OK)
  {
    
_Error_Handler(__FILE____LINE__);
  }

    
/**Configure the Systick interrupt time 
    */
  
HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000);

    
/**Configure the Systick 
    */
  
HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);

  
/* SysTick_IRQn interrupt configuration */
  
HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn00);
}

/* ADC1 init function */
static void MX_ADC1_Init(void)
{

  
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig;

    
/**Configure the global features of the ADC (Clock, Resolution, Data Alignment and number of conversion) 
    */
  
hadc1.Instance ADC1;
  
hadc1.Init.ClockPrescaler ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2;
  
hadc1.Init.Resolution ADC_RESOLUTION_12B;
  
hadc1.Init.ScanConvMode ENABLE;
  
hadc1.Init.ContinuousConvMode ENABLE;
  
hadc1.Init.DiscontinuousConvMode DISABLE;
  
hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_RISING;
  
hadc1.Init.ExternalTrigConv ADC_EXTERNALTRIGCONV_T8_TRGO;
  
hadc1.Init.DataAlign ADC_DATAALIGN_RIGHT;
  
hadc1.Init.NbrOfConversion 2;
  
hadc1.Init.DMAContinuousRequests ENABLE;
  
hadc1.Init.EOCSelection ADC_EOC_SINGLE_CONV;
  if (
HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)
  {
    
_Error_Handler(__FILE____LINE__);
  }

    
/**Configure for the selected ADC regular channel its corresponding rank in the sequencer and its sample time. 
    */
  
sConfig.Channel ADC_CHANNEL_1;
  
sConfig.Rank 1;
  
sConfig.SamplingTime ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;
  if (
HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
  {
    
_Error_Handler(__FILE____LINE__);
  }

    
/**Configure for the selected ADC regular channel its corresponding rank in the sequencer and its sample time. 
    */
  
sConfig.Channel ADC_CHANNEL_5;
  
sConfig.Rank 2;
  if (
HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)
  {
    
_Error_Handler(__FILE____LINE__);
  }

}

/* TIM3 init function */
static void MX_TIM3_Init(void)
{

  
TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig;
  
TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig;
  
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC;

  
htim3.Instance TIM3;
  
htim3.Init.Prescaler 199;
  
htim3.Init.CounterMode TIM_COUNTERMODE_UP;
  
htim3.Init.Period 3599;
  
htim3.Init.ClockDivision TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  if (
HAL_TIM_Base_Init(&htim3) != HAL_OK)
  {
    
_Error_Handler(__FILE____LINE__);
  }

  
sClockSourceConfig.ClockSource TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (
HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim3, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    
_Error_Handler(__FILE____LINE__);
  }

  if (
HAL_TIM_PWM_Init(&htim3) != HAL_OK)
  {
    
_Error_Handler(__FILE____LINE__);
  }

  
sMasterConfig.MasterOutputTrigger TIM_TRGO_RESET;
  
sMasterConfig.MasterSlaveMode TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (
HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim3, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    
_Error_Handler(__FILE____LINE__);
  }

  
sConfigOC.OCMode TIM_OCMODE_PWM1;
  
sConfigOC.Pulse 0;
  
sConfigOC.OCPolarity TIM_OCPOLARITY_HIGH;
  
sConfigOC.OCFastMode TIM_OCFAST_DISABLE;
  if (
HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOCTIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)
  {
    
_Error_Handler(__FILE____LINE__);
  }

  
HAL_TIM_MspPostInit(&htim3);

}

static 
void MX_TIM8_Init(void)
{

  
TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig;
  
TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig;

  
htim8.Instance TIM8;
  
htim8.Init.Prescaler 39;
  
htim8.Init.CounterMode TIM_COUNTERMODE_UP;
  
htim8.Init.Period 3599;
  
htim8.Init.ClockDivision TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  
htim8.Init.RepetitionCounter 0;
  if (
HAL_TIM_Base_Init(&htim8) != HAL_OK)
  {
    
_Error_Handler(__FILE____LINE__);
  }

  
sClockSourceConfig.ClockSource TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (
HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim8, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    
_Error_Handler(__FILE____LINE__);
  }

  
sMasterConfig.MasterOutputTrigger TIM_TRGO_UPDATE;
  
sMasterConfig.MasterSlaveMode TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (
HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim8, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    
_Error_Handler(__FILE____LINE__);
  }

}

/* USART2 init function */
static void MX_USART2_UART_Init(void)
{

  
huart2.Instance USART2;
  
huart2.Init.BaudRate 115200;
  
huart2.Init.WordLength UART_WORDLENGTH_8B;
  
huart2.Init.StopBits UART_STOPBITS_1;
  
huart2.Init.Parity UART_PARITY_NONE;
  
huart2.Init.Mode UART_MODE_TX_RX;
  
huart2.Init.HwFlowCtl UART_HWCONTROL_NONE;
  
huart2.Init.OverSampling UART_OVERSAMPLING_16;
  if (
HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK)
  {
    
_Error_Handler(__FILE____LINE__);
  }

}

/** 
  * Enable DMA controller clock
  */
static void MX_DMA_Init(void
{
  
/* DMA controller clock enable */
  
__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();

  
/* DMA interrupt init */
  /* DMA2_Stream0_IRQn interrupt configuration */
  
HAL_NVIC_SetPriority(DMA2_Stream0_IRQn00);
  
HAL_NVIC_EnableIRQ(DMA2_Stream0_IRQn);

}

/** Configure pins as 
        * Analog 
        * Input 
        * Output
        * EVENT_OUT
        * EXTI
*/
static void MX_GPIO_Init(void)
{

  
/* GPIO Ports Clock Enable */
  
__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
  
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @param  file: The file name as string.
  * @param  line: The line in file as a number.
  * @retval None
  */
void _Error_Handler(char *fileint line)
{
  
/* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  
while(1)
  {
  }
  
/* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *        where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_tfileuint32_t line)

  
/* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
    tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

/**
  * @}
  */


Aşağıda mcu'da 100hz kare dalga üretilen sinyalin USART2 ile MATLAB'a aktarılmış şekli gösterilmektedir. Sinyal periyodunda herhangi bir bozulma görülmemektedir. X eksenindeki her aralık :0,001 sn olarak hesaplanmaktadır.


https://drive.google.com/file/d/1iin64Gz0Qo_ira7rjT7W6Hutkc-s8M1y/view

Grafiği çizdirmek için yazılan MATLAB kodu aşağıdaki gibidir.
(Not:1kHz sinyal çizdirilirken yandaki satır değiştirilmiştir >> pause(.0001); %ADC okuma periyodu)

Kod Seç
clc;
clear all;
data serial('/dev/ttyUSB5','BaudRate',115200);
fopen(data);

x=0;

while(
x<100)
    
x=x+1;  
    
y1(x)=fscanf(data'%d');        
    
    %
axisX linspace(0, ,100);
    
plot(y1,'r--','linewidth',3);
    
    
grid on;
    
pause(.001); %ADC okuma periyodu
    drawnow    
end

fclose
(data);
%
delete(data)


Üretilen kare dalga sinyali 500hz üzerine çıktığında problem yaşıyorum. 1Khz kare dalga sinyalini okurken elde edilen MATLAB çıktısı aşağıda gösterilmiştir. Kare dalga sinyalinin periyodu bozulmuştur. X eksenindeki her aralık :0,0001 sn olarak hesaplanmaktadır.


https://drive.google.com/file/d/1Gdh1Sh-iJPTO14FaxHoYg3xo4EVsG8-H/view

STM32CubeMX programı kullanarak kod üretilmiştir. Aşağıda CubeMX konfigürasyon ayarları gösterilmiştir.

STM32F407'nin kullanılan çevresel birimleri ve mcu pinleri aşağıdaki gibidir.


https://drive.google.com/file/d/1J2PPVziQoioxEy2YT1Y-yqBAo25XIKCZ/view

STM32F 144 MHz clock değerine ayarlanmıştır. TIM8 ve ADC1'in bağlı olduğu APB2 çevresel birimi clock değeri: 72 MHz, timer clock değeri: 144 MHz. TIM3'ün bağlı olduğu APB1 çevresel birimi timer clock değeri: 72MHz.


https://drive.google.com/file/d/1kFwqD0j1ZKKj2Re2kgucjxifo_IPxN5_/view

STM32F4 ADC1 konfigürasyon değerleri aşağıda gösterilmiştir.


https://drive.google.com/file/d/17wNTfRzW8n-DjNkArWpUUetGhwRa9xud/view

STM32F4 USART2 konfigürasyon değerleri aşağıda gösterilmiştir.


https://drive.google.com/file/d/1WnGhFiY43RxXTBw23EWEvyut5i-OejG4/view