【RT-Thread作品秀】EE-Lab

作者：卿俊成

概述

随着集成电路的不断发展，电子测量仪器分别向着高性能和微型化不断发展。本作品基于微型化便携式需求，设计一个集成数字电源、信号发生器、示波器的便携式电子测量仪器。

开发环境

硬件：ART-Pi开发板、2.8‘SPI TFT屏幕(ILI9341)、AD9833模块、自制扩展板（由于设计失误，无法使用）

RT-Thread版本： RT-Thread Nano(V3.1.3)

开发工具及版本：STM32CubeMX(V6.1.0)、HAL库(H7_V1.8.0)、Keil/MDK(V5.33.0.0)

RT-Thread使用情况概述

本应用使用Nano版RT-Thread，因此只使用了内核部分。

本应用使用信号量作为DMA分批通过SPI刷屏的屏幕数据，在中断中释放信号量，用于分批刷屏的同步。

本应用使用Finsh组件作为无GUI情况下的数据查看方式，及命令行方式对AD9833模块及定时器的操作方式。

硬件框架

电脑端通过Putty软件与ART-Pi开发板的Finsh组件通信，实现控制功能。

SPI TFT屏幕模块由开发板的SPI4总线控制，作为波形显示界面。

AD9833信号发生模块由开发板通过模拟SPI控制，作为信号发生器。

信号测试夹用于外部电压输入，作为示波器的源信号。

由于自制扩展板存在问题，不在此介绍，但附上立创eda工程的在线链接: https://oshwhub.com/OneToken/art-pi-ee-tools

软件框架说明

Finsh组件通过与电脑端交互，控制TIM15的预装载值，达到通过控制TIM15触发DMA_ADC转换的采样频率，并在显存对应位置打点，实现示波器功能。同时还可以控制AD9833产生频率不同的三角波、正弦、方波。

屏幕的刷新，由DMA1通道0将内部预先分配好的显存数据搬运至SPI移位寄存器，从而发送至ILI9341，实测频率60Mbit的情况下可以完美刷新，实现了高速刷屏的功能。

软件模块说明

DMA传输ADC数据框图

通过定时器15触发DMA1通道1将ADC数据循环采集至指定内存处，实现示波器数据采集功能。

SPI通过DMA方式刷屏功能框图

理想情况下的刷屏方式

受到DMA一次传输数据数目uint16_t也就是65535的限制，无法一次性完成显存刷新至屏幕，因此分成三个数据包，依次顺序传输，使用信号量作为同步信号。

最终实现的刷屏方式

演示效果

演示视频: 

比赛感悟

通过本次比赛，极大程度上熟悉了H7系列开发板，特别是大量参考了安富莱提供的教程，了解了H7的多域设计，RAM的分布式设计以及指定存储位置，DMA通信只能用于特定的RAM区和特定的外设之间，若RAM区域使用最高性能的DTM区，则大部分DMA通信都无法使用。在决定使用RT-Thread Nano之前，尝试使用RT-Thread完整版，按照完整版的流程注册SPI设备并且使用时，发现无法驱动SPI液晶屏，使用逻辑分析仪抓取信号也没啥问题，因此才换成RT-Thread Nano。

通过本次的小作品，比较深入的理解了RTOS的作用，特别是用于线程同步时，阻塞下来，等待中断释放信号量的方式，使得分段DMA SPI刷屏也能毫无感知延时的连续刷新。