【干货分享】在 RA-Eco-RA6M4开发板上实现 ADC 电压的 LabVIEW 数据采集

本文介绍了 RA-Eco-RA6M4-100PIN-V1.0 开发板通过 LabVIEW 上位机实现 ADC 电压数据采集的项目设计，采用串口发送和串口中断查询两种方案。
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RA-Eco-RA6M4-100PIN-V1.0开发板，主控芯片为R7FA6M4AF3CFP。 瑞萨电子 RA6M4 微控制器 (MCU) 产品群使用了支持 TrustZone 的高性能 Arm Cortex-M33 内核。与片内的 Secure Crypto Engine（SCE） 配合使用，可提供安全芯片的功能。集成带有专用 DMA 的以太网 MAC，可确保高数据吞吐率。RA6M4 采用高效的 40nm 工艺，由基于 FreeRTOS 的灵活配置软件包 (FSP) 这一开放且灵活的生态系统概念提供支持，并能够扩展以使用其他实时操作系统（RTOS）和中间件。RA6M4 适用于物联网应用的需求，如以太网、面向未来应用的安全功能、大容量嵌入式 RAM 和较低功耗（从闪存运行 CoreMark 算法，低至 99µA/MHz）。

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一、项目介绍

开发板工程调试：串口输出 JSON 格式的 ADC 值及其电压转换值；

LabVIEW 上位机设计：包括前面板和程序框图的设计等；

LabVIEW 测试与程序优化：通过串口获取芯片发送的 ADC 数据，提高响应速度、减小延迟；

使用串口中断方案实现 ADC 数值和电压数据的采集，以及相应的 LabVIEW 上位机设计。

二、工程调试

在前面完成 UART 串口输出 ADC 数值和电压转换数值的基础上，修改输出格式为 JSON，关键代码如下

#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，右键项目 - 构建程序，

右键项目 - 调试项目 - 上传固件至开发板。

串口测试

• TypeC - USB 数据线连接开发板串口和电脑；
• 打开串口调试助手，配置对应的波特率等参数；
• 打开串口，即可接收芯片发送的字符串

此时串口输出数据为标准 JSON 格式，便于后续 LabVIEW 数值读取。

三、LabVIEW 上位机

包括前面板设计、程序框图设计两部分。

前面板

使用方法

• 串口配置：端口号、波特率等；
• 单击运行按钮，设置文件保存路径；
• 点击 START 按钮，开始连续采集数据；
• 采集完成后，点击 STOP 按钮结束程序，数据自动保存至设定路径文件。

程序框图

连续采集

连续采集

动态效果见底部视频。

数据保存

点击 Stop 按钮，停止数据采集，文件自动保存至预设路径，3 列数据依次为日期-时间-数值

四、串口中断

除了上述串口不间断发送数据的方案，还可以使用串口中断实现 ADC 数据的自动采集。

工程代码

#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，右键项目 - 构建程序，

右键项目 - 调试项目 - 上传固件至开发板。

五、测试

使用串口调试助手测试串口中断响应。

分别以十六进制发送查询代码55 AA 10和55 AA 11分别获取 ADC 数值和相应的电压值。

LabVIEW 上位机

基于上述串口中断查询的项目，设计了对应的 LabVIEW 上位机程序，便于自动化数据采集。

前面板

前面板设计包括串口配置、ADC 数值和电压的表盘显示、演化曲线图、控制按钮、数据保存配置等模块。

程序框图

操作方法

• 串口配置：端口号、波特率等；
• 单击运行按钮，设置文件保存路径；
• 点击 START 按钮，开始连续采集数据；
• 采集完成后，点击 STOP 按钮结束程序，数据自动保存至设定路径文件；
  • 再次点击 START 重新采集数据；
  • 点击 Terminate 按钮终止上位机程序。

六、总结

本文介绍了 RA-Eco-RA6M4-100PIN-V1.0 开发板通过 LabVIEW 上位机实现 ADC 电压数据采集的项目设计，采用串口发送和串口中断查询两种方案，包括项目介绍、工程调试、串口打印 JSON 测试、LabVIEW 上位机设计、程序测试及调优等，为 Renesas 系列产品的开发设计和工业科研等领域的应用提供了参考。

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