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Laboratório 07

Documentação de Apoio para Atividade de Laboratório

A documentação desta atividade de laboratório é complementar a documentação principal da disciplina.

Utilize como base a descrição apresentada no Moodle da disciplina.

TarefaTemplateInícioFimConteúdo
LAB07TPL0711-May-202618-May-2026ADC com DMA; Uso do STM32CubeMonitor; Manipulação de variáveis;

Conteúdo​

Esta atividade de laboratório tem como objetivo utilizar o DMA, MQTT e STM32CubeMonitor. Cada item equivale a 10% da nota.

  • Crie um repositório (LAB07) via template (https://github.com/ELT73A-LAB-TPL/LAB07) na organização e clone;
  • Importe e compile o código da pasta TIM2EXTI0ADC1PWMDMA
  • Verifique a configuração dos periféricos;
  • Configure o executável e probes no STM32CubeMonitor;
  • Configure o MQTT no Node-RED;
  • Teste de injeção de dados no MQTT;
  • Comfiguração do APP para MQTT;
  • Acionamento do LED via MQTT;
  • Commit e push do Node-RED export flow;
  • Envie o link do repositório no GitHub (hyperlink);

Avaliação​

  • Uso do template e código - 20%
  • Configuração do STM32CubeMonitor - 20%
  • Configuração e teste do MQTT - 20%
  • Comfiguração do APP e acionamento do LED - 20%
  • Commit e push do Node-RED export flow - 20%
  • Link do repositório no GitHub (hyperlink) - 10%

Verifique o seu ambiente de desenvolvimento​

Git is the most widely used source-code management tool among professional developers.

  • Git is a free and open source distributed version control system designed to handle everything from small to very large projects with speed and efficiency.
winget install --id Git.Git -e --source winget

Configurações do git:

git config --list --show-origin

Configure o nome de usuário para todos os repositórios locais ligados às suas transações de commit:

git config --global user.name "Your Name"

Configure o email de usuário para todos os repositórios locais ligados às suas transações de commit:

git config --global user.email "you@example.com"

É recomendado verificar se a instalação do seu Git não está realizando nenhuma transformação entre LFs e CRLFs.

git config --global core.autocrlf false

Configure o git para usar o Visual Studio Code como editor padrão para tarefas como escrever mensagens de commit ou rebases interativos

git config --global core.editor "code --wait"

Habilite a coloração automática da saída da linha de comando do Git:

git config --global color.ui auto

Configura o Git para usar main como o nome do branch padrão sempre que você inicializar um novo repositório localmente:

git config --global init.defaultBranch main

Liste as configurações aplicadas:

git config --list --show-origin

Crie um novo repositório com base no template do LAB07​

Escolha o Grupo e entre com o comando abaixo para criar o repositório no GitHub:

Cole o comando abaixo no prompt aberto na pasta de trabalho!

Use o comando abaixo para criar o repositório no GitHub com base no template do laboratório LAB07:

gh repo create ELT73A-S22-2026-2-A/LAB07 --private -p ELT73A-LAB-TPL/LAB07 -c

Visualize o repositório:

gh repo view ELT73A-S22-2026-2-A/LAB07 --web

Abra o repositório clonado no VS Code:

code LAB07 --profile "STM32"
Como fazer commit da atualizações

Verifique o status do repositório:

git status

Adicione os arquivos modificados:

git add .

Realize o commit das alterações:

git commit -m "Descrição breve das alterações realizadas!"

Envie para o repositório remoto (GitHub):

git push

Vizualize o log de alterações:

git log

Vizualize no GitHub:

gh repo view --web

Diagrama de pinos do STM32F4x1​

STM32F4x1 microcontroller pinout diagram;

O debugger ST-LINK/V2 possue um conector IDC de 10 pinos. A pinagem é descrita na figura a seguir.

ST-LINK/V2 Clone

Acesso Direto à Memória​

O DMA (Direct Memory Access, ou Acesso Direto à Memória) no microcontrolador STM32F411CEU6 é um periférico projetado para transferir dados em alta velocidade entre memórias e periféricos sem a intervenção da CPU. Isso é especialmente útil para operações que exigem grandes volumes de dados, como leitura de sensores, comunicação serial ou manipulação de buffers de áudio/vídeo, onde a CPU pode ficar sobrecarregada se tiver que gerenciar cada byte de dados. O DMA pode ser configurado para transferir dados de uma fonte (como um periférico ou memória) para um destino (outra memória ou periférico) de forma eficiente, liberando a CPU para realizar outras tarefas enquanto a transferência ocorre em segundo plano.

User Code​

Src/main.c​

Implemente a lógica para acionar o LED azul via flag BLUELED:

Src/main.c
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdbool.h>
/* USER CODE END Includes */
Src/main.c
/* USER CODE BEGIN PV */
bool BLUELED = 0;
uint32_t AD_RES_BUFFER[2];
uint16_t ADC1IN1,ADC1IN2;
float voltage1,voltage2;
/* USER CODE END PV */

Inicialize o Timer 2 com suporte a rotina de interrupção e saída PWM no canal 1:

Src/main.c
  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_TIM2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_TIM_PWM_Start_IT(&htim2,TIM_CHANNEL_1);
  /* USER CODE END 2 */

Toggle no LED interno via interrupção do User Key:

Scr/main.c
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
  // Verify BLUELED Flag
    if (BLUELED)
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET); // LED ON
    else
      HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET); // LED OFF
  /* USER CODE END WHILE */

  /* USER CODE BEGIN 3 */

}
/* USER CODE END 3 */

Src/stm32f4xx_it.c​

Src/stm32f4xx_it.c
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include <stdbool.h>
/* USER CODE END Includes */
Src/stm32f4xx_it.c
/* USER CODE BEGIN PV */
extern bool BLUELED;
extern uint32_t AD_RES_BUFFER[2];
extern uint16_t ADC1IN1,ADC1IN2;
extern float voltage1,voltage2;
/* USER CODE END PV */
Src/stm32f4xx_it.c
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 0 */
  // Toggle BLUELED FLAG
  BLUELED = !BLUELED;
  /* USER CODE END EXTI0_IRQn 0 */
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(User_KEY_EXTI0_Pin);
  /* USER CODE BEGIN EXTI0_IRQn 1 */

  /* USER CODE END EXTI0_IRQn 1 */
}

Inicie o ADC1 na interrupção do Timer 2:

Src/stm32f4xx_it.c
void TIM2_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 0 */

  /* USER CODE END TIM2_IRQn 0 */
  HAL_TIM_IRQHandler(&htim2);
  /* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 1 */
  HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, AD_RES_BUFFER, 2);
  /* USER CODE END TIM2_IRQn 1 */
}
  • HAL_ADC_ConvCpltCallback() é uma função de alto nível fornecida pela ST (STMicroelectronics) para facilitar a vida do desenvolvedor. Ela é chamada automaticamente quando uma conversão ADC é concluída e os dados estão prontos para serem processados. O uso dessa função é recomendado porque ela abstrai a complexidade de lidar diretamente com as interrupções de ADC e o gerenciamento de buffers, permitindo que o desenvolvedor se concentre na lógica de aplicação em vez de detalhes de baixo nível.
Src/stm32f4xx_it.c
/* USER CODE BEGIN 1 */
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
  // Conversion Complete & DMA Transfer Complete As Well
  ADC1IN1 = AD_RES_BUFFER[0];
  ADC1IN2 = AD_RES_BUFFER[1];
  voltage1 = (ADC1IN1 * 3.3) / 4095;
  voltage2 = (ADC1IN2 * 3.3) / 4095;
  TIM2->CCR1 = ADC1IN1;  // PWM CH1 duty cycle update based on ADC1IN1
}
/* USER CODE END 1 */

SQLite​

CREATE TABLE IF NOT EXISTS sensor_data (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    timestamp DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    ADC1IN1 INTEGER,
    voltage1 REAL,
    ADC1IN2 INTEGER,
    voltage2 REAL,
    BLUELED INTEGER
);
let ADC1IN1 = Math.floor(Math.random() * 4096);
let ADC1IN2 = Math.floor(Math.random() * 4096);
let voltage1 = (ADC1IN1 * 3.3) / 4095;
let voltage2 = (ADC1IN2 * 3.3) / 4095;
let BLUELED = Math.round(Math.random());

// Create the SQL Insert Statement
// Replace 'sensor_data' with your actual table name
msg.topic = `INSERT INTO sensor_data (ADC1IN1, voltage1, ADC1IN2, voltage2, BLUELED) 
             VALUES (${ADC1IN1}, ${voltage1}, ${ADC1IN2}, ${voltage2}, ${BLUELED});`;

return msg;

The SQL Query​

SELECT * FROM sensor_data ORDER BY timestamp DESC LIMIT 1;

SQLite always returns data as an Array of Objects, even if there is only one result.

// Check if data actually exists to avoid errors
if (msg.payload.length > 0) {
  // Take the first element of the array
  // msg.payload = msg.payload[0];
  msg.payload = msg.payload[0].voltage1;
  return msg;
}

SQLite to insert data into the database​

const d = msg.payload;

// Constructing the query with rounded voltage values
msg.topic = `INSERT INTO sensor_readings (ADC1IN1, ADC1IN2, BLUELED, voltage1, voltage2) 
             VALUES (${d.ADC1IN1}, ${d.ADC1IN2}, ${d.BLUELED}, ${d.voltage1.toFixed(2)}, ${d.voltage2.toFixed(2)});`;

// Ensure payload is an empty array so the SQLite node executes the topic string
msg.payload = [];

return msg;

Create DB

CREATE TABLE IF NOT EXISTS sensor_readings (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    ADC1IN1 INTEGER,
    ADC1IN2 INTEGER,
    BLUELED INTEGER,
    voltage1 REAL,
    voltage2 REAL,
    timestamp DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

Versão simplificada sem as colunas de tensão:​

const d = msg.payload;

// Constructing the query with rounded voltage values
msg.topic = `INSERT INTO sensor_readings (ADC1IN1, ADC1IN2, BLUELED) 
             VALUES (${d.ADC1IN1}, ${d.ADC1IN2}, ${d.BLUELED});`;

// Ensure payload is an empty array so the SQLite node executes the topic string
msg.payload = [];

return msg;

Create DB

CREATE TABLE IF NOT EXISTS sensor_readings (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    ADC1IN1 INTEGER,
    ADC1IN2 INTEGER,
    BLUELED INTEGER,
    timestamp DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

Calculation Node (Function after the SQLite node):

msg.topic = "SELECT ADC1IN1 FROM sensor_readings ORDER BY id DESC LIMIT 1;";
return msg;
if (msg.payload.length > 0) {
  let adc_1 = msg.payload[0].ADC1IN1;

  // Perform the conversion
  let voltage1 = (adc_1 * 3.3) / 4095;

  // Return the result rounded to 2 decimal places
  msg.payload = voltage1.toFixed(2);

  return msg;
}

Or:

// The math: (adc1 * 3.3) / 4095
msg.topic =
  "SELECT (ADC1IN1 * 3.3 / 4095) AS voltage1 FROM sensor_readings ORDER BY id DESC LIMIT 1;";
return msg;

Average of the Last "X" Records

msg.topic = `SELECT AVG(ADC1IN1) AS mean_adc1 
             FROM (SELECT ADC1IN1 FROM sensor_readings ORDER BY id DESC LIMIT 5);`;
return msg;

InfluxDB Test​

let adc1Value = Math.floor(Math.random() * 4096);
let adc2Value = Math.floor(Math.random() * 4096);

msg.topic = "InfluxData";
msg.payload = {
  ADC1IN1: adc1Value,
  voltage1: (adc1Value * 3.3) / 4095,
  ADC1IN2: adc2Value,
  voltage2: (adc2Value * 3.3) / 4095,
  BLUELED: Math.round(Math.random()),
};
return msg;

Ou sugerido peo Gemini:

// Generate raw values
const adc1 = Math.floor(Math.random() * 4096);
const adc2 = Math.floor(Math.random() * 4096);

// Helper to convert ADC to Voltage
const toVolts = (val) => parseFloat(((val * 3.3) / 4095).toFixed(3));

msg.topic = "sensor_data"; // Useful for organizing in Node-RED
msg.payload = {
  ADC1IN1: adc1,
  voltage1: toVolts(adc1),
  ADC1IN2: adc2,
  voltage2: toVolts(adc2),
  BLUELED: Math.random() > 0.5 ? 1 : 0,
};

return msg;

VS Code Terminal Configuration​

Configure Git Bash como terminal integrado do Visual Studio Code para evitar problemas de formatação de texto e comandos:

.vscode/settings.json
"terminal.integrated.defaultProfile.windows": "Git Bash",

Crie um gh alias para deploy-debug​

gh alias set deploy-debug 'tag="$1"; cp ./build/Debug/*.elf ./firmware-debug.elf && gh release create "$tag" ./firmware-debug.elf --generate-notes && rm ./firmware-debug.elf' --shell

Como funciona:

  • Considera a etiqueta de lançamento como $1.
  • Copia o ELF de ./build/Debug/*.elf → ./firmware-debug.elf.
  • Executa gh release create com o arquivo renomeado.
  • Limpa removendo o arquivo renomeado temporário.

Uso:

gh deploy-debug v1.0.0

Rápida verificação do upload​

Assim que o comando terminar, você poderá verificar o upload diretamente em seu terminal usando:

gh release view v1.0.0 --web
Última atualização em por Adriano Ruseler