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？

审核编辑：彭静