DISCO-F746NG探索套件让扩展能力大幅提升

笔者最近取得一个有趣的套件，是国内开发者不陌生的STM32系列之一的IoT开发工具包－ STM32F746G-DISCOVERY（DISCO-F746NG）探索套件。它的功能相当完整，其运算核心是基于 Arm Cortex-M7 的 STM32F746NG微控制器，具备强大的运算能力。它同时整合了4.3吋的彩色电容式触控屏幕、USB OTG、Audio Codec、Micro SD 插槽、双数字麦克风，也内建以太网络10/100Mb来延伸网络应用，从而简化应用程序的开发，能快速验证产品与想法。

继承STM32的优良传统，此套件也支持易于开发的Arduino IDE环境，让原本使用Arduino的Maker可以快速上手，更可以直接使用兼容于Arduino开源函式库，共享相关社群的开发资源。不仅如此，这个套件提供兼容于ARDUINO Uno V3的扩充插槽，让扩展能力大幅提升。

本开发板引出的GPIO如下图：

Arduino 开发环境安装

看到这样强大的功能与完善的支持接口，你是不是和笔者一样跃跃欲试了呢？别急，先把Arduino开发环境安装起来吧。

(1) 请先下载Arduino IDE开发环境

https://www.arduino.cc/en/software

(2) 为Arduino IDE安装STM32的支持，从Github下载最新的版本，解压缩至

C:Program Files (x86)Arduinohardware

https://github.com/fw-box/STM32GENERIC

（注：这个路径依照你的Arduino安装路径可能略有不同）

(3) 安装编译程序arm-none-eabi-gcc，从开发板管理员搜寻并安装Arduino SAMD Boards (32-bits Arm Cortex-M0+) 版本1.8.11

(4) 编译STM32GENERIC时会有错误，请使用patch档覆写arm-none-eabi-gcc里的原始码，共有4个档会被覆写。

Patch文件下载路径：

https://github.com/fw-box/arm-none-eabi

解压缩并覆写到

C:UsersmynameAppDataLocalArduino15packagesarduino oolsarm-none-eabi-gcc7-2017q4arm-none-eabi

（注：myname要改成你的使用者名称）

(5) 下载下列4个必需的函式库并解压缩至

C:UsersmynameDocumentsArduinolibraries

（注：myname要改成你的使用者名称）

https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library

https://github.com/fw-box/Adafruit_BusIO

https://github.com/stm32duino/LwIP

https://github.com/fw-box/STM32Ethernet

下载方法如下图，下载下来会是一个压缩文件。解压缩一个新的函式库至libraries后，需要重新启动Arduino IDE来扫描加载新的函式库。

下载并安装开发板的驱动程序

请到ST官网介绍此套件的「工具与软件」区，找到ST-LINK驱动程序，

https://www.st.com/zh/evaluation-tools/32f746gdiscovery.html?fbclid=IwAR2Kjh0Qf59IpkKOTpz7iNKo6AX13nPNFPWxFGhgnGSilr07reN2-XJTyZU#tools-software

按下下图红框内的连结后会跳出注册画面，注册后www.st.com会发送下载的网址到注册信箱。下载后解压缩，并以系统管理员身份执行stlink_winusb_install.bat安装驱动程序。

编译刻录设定

选择开发板Discovery F746NG；Upload method改成Mass Storage：

开始上传(刻录)前，请用mini USB线连接PC与开发板的USB ST-LINK。然后把串行端口改成新出现的COM port，上图的范例是COM20。

程序范例

安装好了，我们来执行几个程序范例吧。

1. 数位GPIO read, write

这功能与一般Arduino模式一样，按钮USER_BTN是背面的蓝色按钮，可供用户自定义功能。

LED_BUILTIN在黑色按钮旁边，范例程序运作后会开始闪烁，按下蓝色按钮后闪烁速度会变快。

1.    void setup()

2.  {

3.    pinMode(USER_BTN, INPUT);

4.    pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);

5.  }

6. 

7.  void loop()

8.  {

9.    digitalWrite( LED_BUILTIN  , HIGH ); // led on

10.

11.   if ( digitalRead( USER_BTN ) )

12.     delay(10); // blink faster if button is pressed

13.   else

14.     delay(100);

15.

16.   digitalWrite( LED_BUILTIN, LOW ); // led off

17.   delay(100);

18. }

程序代码来源 : UserButton.ino

https://github.com/danieleff/STM32GENERIC/blob/master/STM32/libraries/BoardExamples/examples/Discovery746NG/UserButton/UserButton.ino

2. ADC读取

此套件ADC的分辨率最高为12 bits，数值范围是0 ~ 4096。为保持与Arduino UNO的兼容性，A0 ~ A5皆有被定义，可以直接使用。程序代码中P开头的GPIO名是为本开发板所定义，A0可以用PA0取代、A1可以用PF10取代，其它GPIO对应如程序代码所示。此范例会不断地把A0读到的数值写到串行端口，请开启串行端口监控窗口查看结果。

// thesetup routine runs once when you press reset:

2.  void setup() {

3.    // initialize serial communication at115200 bits per second:

4.    Serial.begin(115200);

5.    delay(1000);

6. 

7.    // configure the ADC for 12 Bits

8.    analogReadResolution(12);

9. 

10.   Serial.println();

11.   Serial.printf("PA0:%d, A0:%d ",PA0, A0);

12.   Serial.printf("PF10:%d, A1:%d ",PF10, A1);

13.   Serial.printf("PF9:%d, A2:%d ",PF9, A2);

14.   Serial.printf("PF8:%d, A3:%d ",PF8, A3);

15.   Serial.printf("PF7:%d, A4:%d ",PF7, A4);

16.   Serial.printf("PF6:%d, A5:%d ",PF6, A5);

17. }

18.

19. //the loop routine runs over and over again forever:

20. voidloop() {

21.   // read the input on analog pin 0:

22.   int sensorValue = analogRead(PA0);

23.   // print out the value you read:

24.   Serial.printf("PA0=%d ",sensorValue);

25.   delay(1000); // delay in between reads forstability

26. }

程序代码来源 : AnalogtReadSerial_12bit.ino

https://github.com/danieleff/STM32GENERIC/blob/master/STM32/libraries/BoardExamples/examples/Discovery746NG/AnalogtReadSerial_12bit/AnalogtReadSerial_12bit.ino

3. 使用SDRAM

DISCO-F746NG拥有8MB(64 Mbits)可用的SDRAM，但系统会用掉一些，所以无法完整配置8MB内存。下列程序代码是配置7MB的内存的范例。

1.   voidsetup()

2.  {

3.      Serial.begin(115200);

4.  }

5.  void loop()

6.  {

7.      uint32_t size = 7 * 1024 * 1024; // 7MB

8.      Serial.printf("Allocating %dbuffer ", size);

9. 

10.     uint8_t *data = (uint8_t*)malloc(size);

11.     if (data == NULL)

12.         Serial.println("Mallocfailed!");

13.     else

14.         Serial.println("Success");

15.

16.     free(data);

17.     delay(5000);

18. }

I2C存取

请把I2C模块的SCL、SDA接至下面的脚位– I2C1_SCL、I2C1_SDA，记得模块的3V3、GND也要接上。

以下程序会扫描出模块的I2C地址。请注意在呼叫Wire.begin();之前要先呼叫Wire.stm32SetInstance(I2C1); Wire.stm32SetSDA(PB9);Wire.stm32SetSCL(PB8); 来设定I2C连接的脚位，因为DISCO-F746NG拥有4组I2C(I2C1 ~ I2C4)，对应到Arduino UNO扩充插槽I2C脚位的是I2C1。

#include

2. 

3.  void setup()

4.  {

5.    Wire.stm32SetInstance(I2C1);

6.    Wire.stm32SetSDA(PB9);

7.    Wire.stm32SetSCL(PB8);

8.    Wire.begin();

9. 

10.   Serial.begin(115200);

11.   delay(5000);

12.   Serial.println(" I2C Scanner");

13. }

14.

15. voidloop()

16. {

17.   byte error, address;

18.   int nDevices;

19.

20.   Serial.println("Scanning...");

21.   delay(2000);

22.

23.   nDevices = 0;

24.   for (address = 1; address < 127;address++ ) {

25.     // The i2c_scanner uses the return valueof

26.     // the Write.endTransmisstion to see if

27.     // a device did acknowledge to theaddress.

28.     Wire.beginTransmission(address);

29.     Wire.write(0);

30.     error = Wire.endTransmission();

31.

32.     if (error == 0) {

33.       Serial.print("I2C device found ataddress 0x");

34.       if (address < 16)  Serial.print("0");

35.       Serial.print(address, HEX);

36.       Serial.println("  !");

37.       nDevices++;

38.     }

39.     else if (error == 4) {

40.       Serial.print("no device found ataddress 0x");

41.       if (address < 16)Serial.print("0");

42.       Serial.println(address, HEX);

43.     }

44.   }

45.   if (nDevices == 0) {

46.     Serial.println("No I2C devicesfound ");

47.     Serial.println("Did you configure thechip select for your device? ");

48.   }

49.   else

50.     Serial.println("done ");

51.

52.   delay(5000);        // wait 5 seconds for next scan

53. }

程序代码修改自 : I2cScanner.ino

https://github.com/danieleff/STM32GENERIC/blob/master/STM32/libraries/BoardExamples/examples/all_boards/I2cScanner/I2cScanner.ino

绘图与触控屏幕

触控IC接在I2C3的位置，所以要先做I2C的初始化。因为篇幅的关系，仅列出主程序，请从Github取得stm32_ub_touch_480x272.h与stm32_ub_touch_480x272.cpp，与主程序放在同一个目录。

https://github.com/danieleff/STM32GENERIC/tree/master/STM32/libraries/BoardExamples/examples/Discovery746NG/TFT/TouchDisplay

1.    #include

2.  #include "stm32_ub_touch_480x272.h"// 触控屏幕

3.  #include "LTDC_F746_Discovery.h" //绘图

4. 

5.  LTDC_F746_Discovery tft;

6. 

7.  uint8_t UB_I2C3_ReadByte(uint8_taddressI2cDevice, uint8_t registerId)

8.  {

9.    uint8_t result;

10.   addressI2cDevice = addressI2cDevice>> 1;

11.

12.   Wire.beginTransmission(addressI2cDevice  );

13.   Wire.write( registerId );

14.   uint8_t error;

15.   error = Wire.endTransmission();

16.

17.   Wire.requestFrom( addressI2cDevice,(uint8_t) 1 , (uint8_t) true );

18.

19.   while ( Wire.available() < 1 );

20.

21.   result = Wire.read() ;

22.

23.   if (error)Serial.println("I2Cerror");

24.

25.   return result;

26. }

27.

28. voidsetup()

29. {

30.   Serial.begin(115200);

31.   delay(1000);

32.

33.   Wire.stm32SetInstance(I2C3);

34.   Wire.stm32SetSDA(PH8);

35.   Wire.stm32SetSCL(PH7);

36.

37.   Wire.begin();

38.

39.   UB_Touch_Init();

40.

41.   // The buffer is memory mapped

42.   // You can directly draw on the display bywriting to the buffer

43.   uint16_t *buffer = (uint16_t*)malloc(2*LTDC_F746_ROKOTECH.width * LTDC_F746_ROKOTECH.height);

44.

45.   tft.begin((uint16_t *)buffer);

46.   tft.fillScreen(LTDC_WHITE);

47. }

48.

49. voidloop()

50. {

51.   UB_Touch_Read();

52.

53.   int x = Touch_Data.xp;

54.   int y = Touch_Data.yp;

55.

56.   Serial.printf("(%d, %d) ", x, y);

57.   tft.fillCircle(x, y, 3, LTDC_BLUE);

58.

59.   delay(10);

60. }

程序代码修改自 : TouchDisplay.ino

https://github.com/danieleff/STM32GENERIC/blob/master/STM32/libraries/BoardExamples/examples/Discovery746NG/TFT/TouchDisplay/TouchDisplay.ino

程序执行画面，用手指在触控屏幕上画图，类似小画家的效果。

透过Ethernet连接至因特网

以下是一个使用HTTP GET联机至http://example.com的范例，执行后会把Server的响应显示在串行端口监控窗口。

1.    #include

2.  #include

3. 

4.  EthernetClient client;

5. 

6.  // random MAC address

7.  byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE,0xED };

8. 

9.  void setup() {

10.     Serial.begin(115200);

11.

12.     Serial.println("Connecting toEthernet");

13.

14.     if (!Ethernet.begin(mac)) {

15.         Serial.println("ERROR: Could notconnect to ethernet!");

16.         while(1);

17.     }

18.

19.     Serial.println("Connecting toexample.com");

20.

21.     if (!client.connect("example.com",80)) {

22.         Serial.println("ERROR: Could notconnect to example.com!");

23.         while(1);

24.     }

25.

26.     Serial.println("Connected, sendingrequest");

27.

28.     client.println("GET /HTTP/1.1");

29.     client.println("Host:example.com");

30.     client.println();

31.     client.flush();

32.

33.     Serial.println("Request sent,printing response");

34. }

35.

36. voidloop() {

37.     if (client.available()) {

38.         char c = client.read();

39.         Serial.print(c);

40.     }

41.

42.     if (!client.connected()) {

43.         Serial.println();

44.        Serial.println("disconnecting.");

45.         client.stop();

46.         while (1);

47.     }

48. }

更多范例

可以从以下位置找到更多范例：

Arduino ID选单的档案=>范例=>DiscoveryF746NG的范例

结语

DISCO-F746NG使用Arm架构的M7微控制器，效能强大，运作起来相当流畅，而且本身已经具备彩色触控屏幕、Audio、麦克风与Ethernet，不用再另外接模块。笔者测试过其触控定位功能，相当精准且反应快速，很适合担任显示与人机互动的主机。再加上它支持易入门的Arduino IDE，开发者可在网络上找到很多参考数据，不怕碰到问题时搜寻不到解决方法。

看完本文的介绍，你是不是发现这个套件相当适合来实现你心中「某个」创意的原型设计呢？