NUCLEO-F767ZIでST-Link経由のシリアル通信をprintfで使う

2017/12/17

NUCLEOはUSB経由ST-Linkでボード本体と接続されていますが、同時にVitual Portという機能でST-Link上でシリアルポートを使うことができます。
Arduinoでは「Serial」でホスト側とUART通信を行えるようになっていますが、Virtal Portが使えれば、STM32用のソフトウェアを開発するときもArduinoのSerialと同様に使えて便利そうです。

この記事は、Virtal Portを使用するプロジェクトをCubeMXで作成する方法のメモです。
こちらにSTM32F7 Discovery用の解りやすいチュートリアルがYouTubeありましたので、この記事はほぼこのビデオそのままの内容です。

（１）CubeMXで開発ボードを選択したら、まずPinout→Clear Pinoutsで全てリセットします。

uart01.png

次に、先にプロジェクトの設定をしておきます。
Project→Settingsで設定ウインドウを開き、
・プロジェクト名
・Toolchain/IDE
を設定します。

（２）シリアルポートの設定をしていきます。
UM1974の26ページに、ST-LinkにはUSART3がPD8とPD9で接続されていることが記載されています。

uart02.png

そこで、CubeMXでUSART3を使えるように設定します。

このとき、USART3を有効にしてはいけません。USART3という「機能」をどのピンに割り当てるかは可変なのですが、初期状態からUSART3を有効にするとPD8とPD9ではない別のピンに自動でこの機能が割り当てられてしまいます。

まずPD8とPD9を探します。
CubeMxにはピンを検索する機能がありますので、そこに「PD8」と入力します。

uart03.png

すると、ピン配置図の上で該当のピンが分かりますので、そのピンをクリックします。

uart04.png

そのピンに指定できる機能（Alternate Function）のリストが出ますので、その中から「USART3_TX」を選択します。

uart05.png

PD9についても同様に「USART3_RX」を指定します。最終的に図のようにPD8とPD9の機能が指定できればOKです。

uart06.png

ちなみに、どのピンにどんなAlternate Functionが割り当てられているのかは、CPUのデータシートを見ると一覧表があります。データシートは何をするにも必携です。

ここでようやくUSART3の機能を設定します。
ModeはAsynchronousにします。Hardware Flow ControlはDisabledのままです。

uart07.png

SYSセクションでは、DebugをSerial Wireにしておきます。

uart08.png

（３）Clock Configurationタブに移ります。

uart09.png

ここではHCLKを最高値（NUCLEO-F767ZIでは216MHz）に設定します。

uart10.png

以下のようなダイアログが出た場合にはOKを押してください。

uart11.png

（４）Configurationタブに移り、UARTの設定をします。

uart12.png

「USART3」のボックスをクリックすると設定ウインドウが開きます。
Word Lengthは8bitsにしておくのが良いでしょう。

uart13.png

（５）最後にProject→Generate Codeでスケルトンコードが生成されます。

uart14.png

シリアルポートに読み書きするには、

HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Transmit(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);
HAL_StatusTypeDef HAL_UART_Receive(UART_HandleTypeDef *huart, uint8_t *pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout);




を使います。 第１引数はUARTを表す構造体です。生成されたスケルトンコードでは、UART構造体が


UART_HandleTypeDef huart3;


として定義されています。

第２引数はバッファ、第３引数はバッファ長、第４引数はタイムアウト（msec）です。

第２引数の型はuint8_tへのポインタです。


main()関数からメッセージを表示させるには、こんな感じで書きます。




  HAL_UART_Transmit(&huart3,(uint8_t *)"Hello\r\n", 7, 100);




しかしこれは、ちょっと使い勝手が悪いですね。

CubeMXのサンプルには、printfでUARTに出力できるようにするサンプルが付属していますので、これを自分のプロジェクトでも使ってみましょう。


該当するサンプルは、CubeMXのライブラリ（STM32CubeF7）では


STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_F7_V1.8.0\Projects\STM32F767ZI-Nucleo\Examples\UART\UART_Printf\SW4STM32


にあります。


まず、上記のフォルダにある「syscalls.c」を自分のプロジェクトにコピーしてください。

このファイルにはprintfから呼ばれる_write()の実装が入っています。


このファイル自体は変更する必要はありません。

その代わりに、printfを使いたいファイル（今回はmain.c）の中で、


int __io_putchar(int ch)


を再定義します。


これも上記のプロジェクトのmain.cにあるとおりにすればよいのですが、該当部分を抜き出すと以下のようになります。



ここでは、1文字出力する関数をUSART3へ1文字出力するように書き換えています。

printf()は_write()を経由して最終的に__io_putchar()を呼ぶように実装されているので、上記を追加することでprintfでST-Link経由でPC側へ文字列を送ることができるようになります。


ちなみに読み込みのほうは、syscalls.cにある_read()の実装が、バッファ分のデータを読み込むまで終わらないようになっているので、こちらにも手を入れる必要がありそうです。


      


      
      
      

    






  
  
  

  
  
      

        

  
  
  


  

    

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