概要

前回の記事（以下のリンク先）では、マイコンの初期化コード自動生成ツール「STM32CubeMX」¹ を使用して、STM32Cube機能拡張パッケージ（X-CUBE）²で提供されているサンプルコードを、STM32 Nuceloボードをターゲットにしてご紹介しました。

　今回は、STM32 NuceloボードなどのSTM32CubeMX内で選択可能な評価ボードではなく、ユーザーが作成したオリジナルボードをターゲットにした場合について解説します。

すべてのSTM32用サンプルコードが今回紹介する機能に対応しているわけではないので、ご注意ください。

　本記事で使用したボードは、STが日本で独自に作成したデモ・ボードです。STM32G0B1マイコンとToF測距センサ「VL53L8CX」を搭載したシンプルな構成ですが、MEMSセンサ・ボードを取り付けることもできるボードとなっています。

以下に、今回必要な部分のみのブロック図を示しました。

主なFWプロジェクトの生成手順

STM32CubeMXの新規プロジェクトを作成
Software Packs Components Selectorを使用して必要なサンプルコードを構築
2.1 SWパッケージ（例：X-CUBE-TOF1）を選択
2.2 SWパッケージの中のアプリケーション例を選択
2.3 アプリケーション例に必要なSWコンポーネントを選択
SWコンポーネントの動作設定と必要なハードウェア･ピンを割り当て
FWプロジェクトの生成

　上記のFWプロジェクトの生成の他に、生成後のビルドと実行内容に関しても紹介します。また、前回の記事と重複する手順内容に関しては、一部省いているので、前回記事も併せてご参照ください。

前回記事： https://qiita.com/sttsuyuki/items/365e123ed8e926f57958

今回使用したソフトウェア・バージョンとボード：
ソフトウェア :
・STM32CubeMX : 6.12.0
・STM32CubeIDE: 1.16.0
・X-CUBE-TOF1 : 3.4.1
ボード :
・ST-Japanオリジナル・ボード

詳細

1. STM32CubeMXの新規プロジェクトの作成

(1) STM32CubewMXを起動し、[File]-[New Project] メニューを選択

(2) [MCU/MPU Selector] タブの画面にて、使用するボードに搭載されているSTM32マイコン：STM32G0B1KCT6の新規プロジェクトを作成
　下図のように Commercial Part Number ①にSTM32マイコンの製品名の一部などを入れると、製品の候補が表示されるので、その中から STM32G0B1KCT6を選択②して、[Start Project] ボタン③をクリックします。

2. Software Packs Components Selectorを使用して必要なサンプルコードを構築

2.1. 使用したいSWパッケージを選択

(1) Software Packs Components Selectorのウィンドウを開く

(2) STM32CubeMX上で使用可能なSWパッケージのリストからX-CUBE-TOF1を選択

2.2. 使用したいアプリケーション例を選択

　今回はオリジナルのボードを使用するため、表示されるリストの中に、このボード用のアプリケーション例はありません。（例えば、拡張ボードX-NUCLEO-53L8A1用のアプリケーション例は、53L8A1で始まるアプリケーション例の名前となります。）
　そのため、デバイス（IC）名：VL53L8CXが、名前の先頭についているアプリケーション例 を選択します。今回は、VL53L8CX_SimpleRanging³を選択しました。

2.3. アプリケーション例に必要なSWコンポーネントを選択　

(1) Applicationが黄色くハイライトされている際、Component dependencies内に [Resolve] ボタンが表示されています。これをクリックすることで必要なSoftware Componentsが自動的に選択され、ここでの設定が完了します。

(2) [OK] ボタンをクリックし、この設定画面を閉じる。

3. SWコンポーネントの動作設定と必要な周辺機能およびI/Oの割り当て

Pinout & Configurationのタブ画面に戻り、左端の[Categories] ⇒ [Middleware and Software Packs] ⇒ [X-CUBE-TOF1] をクリックし、X-CUBE-TOF1のMode and Configurationの設定画面を開きます。

3.1. Modeの設定

ここに表示されている ３つの項目全てに✔を入れます。

3.2. Configurationの設定

3.2.1. [Parameter Settings]タブ :

今回はRangingモードをInterruptに設定して進めていきます。この後のSTM32CubeMXの設定では、外部割り込みを有効にする必要があります。＜設定後の内容＞を参照してください。

3.2.2. [User Constants]タブ：

デフォルトのままにしておきます。

3.2.3. [Platform Settings]タブ :

　このタブでは、サンプルコードで使用する周辺機能やI/Oを設定します。

　設定方法は、前回同様にFound Solutionsのプルダウン・メニューから選択するためには、まず、周辺機能やI/Oの設定から行う必要があります。
　実際に使用するボードの回路図などを基に設定していきます。ここでは、上のブロック図の情報から設定します。

（設定例）
TOF_INT_PIN の場合を示します。TOF_INT_PINに最終的に接続されるVL53L8CXの端子は、INT という端子です。VL53L8CXの端子の詳細は、データシート ⁴ 参照ください。INT端子は、レベルシフタを介してSTM32マイコンのPA7 に接続されています。
①PA7端子を左クリックしてGPIO_EXTI7に設定
ここでは、わかりやすくするために端子のラベル名をINTと変更しておきましょう。
②端子で右クリックしてEnter User Label を選択
③ラベル名（INT）を入力
④ラベル名がGPIO_EXTI7 からINT に変更されたことを確認

これで下図のようにTOF_INT_PINの選択肢にPA7[INT] が追加されます。

他の設定も同様に行っていきます。

今回使用した基板にはToF測距センサの電源を制御するEnable信号があるため、VL53L8CX_PWR_ENの設定が可能です。しかし、もしこの信号ラインがボードにない場合、①特に端子を設定せずUndefinedのまま進めていき、生成されたソースコードを直接修正、または②未使用端子をダミーとして設定する方法が考えられます。
　Undefinedのまま進めた場合、FWプロジェクト生成時に以下のような警告が出ますが、

[Yes] ボタンをクリックすることでFWプロジェクト自体は生成されます。この場合ビルド時にエラーが出るので、エラー内容に基づいてソースコードの修正が必要です。

実際に設定した周辺機能など設定画面を、参考までに以下＜設定後の内容＞に記載しました。

＜設定後の内容＞[ここをクリックすると下に展開して表示されます]

[Pinout View]

[System Core]：GPIOとNVIC
今回は、RangingモードをInterruptに設定したので、PA7の外部割込みとUSART2の割込みを有効にする必要があります。

[Connectivity] : USARTとI2C

[Clock Configuration]

上記の設定後、Found Solutions のプルダウン･メニュー内に設定した内容が反映されるので、それぞれ選択していきます。最終的には以下の設定になります。

ここで、前回のSTM32 Nuceloボードをターゲットとした場合との主相違点を以下にまとめました。

STM32 CubeMXの新規プロジェクトの作成では、ボードではなくデバイス（IC）を選択して作成
SoftwarePacks（X-CUBE-TOF1）のアプリケーション例の選択では、ボード名ではなくデバイス（IC）名の一部が付いたアプリケーションを選択
I/Oの割り当て（Platform Settings）において、オリジナル・ボードにはない端子設定があった場合、設定せずにそのままプロジェクトを生成し、後でソースコードを直接修正するなどの対応が必要

以上がソフトウェア･パック（X-CUBE-TOF1）に関する設定です。

4. FWプロジェクトの生成

次に、FWプロジェクトを自動生成するための設定を行います。ProjectManager のタブからプロジェクト名を入力、使用するIDEを選択してGENERATE CODE ボタンをクリックすると、FWプロジェクトが生成されます。下図は、実際にSTM32CubeIDEを使用した設定例です。

5. FWプロジェクトのビルドと実行

5.1 FWプロジェクトのビルド

まず、STM32CubeMXで生成したFWプロジェクト・ファイルをSTM32CubeIDEで開きます。今回は特にFWの内容を変更することなく、そのまま使うので、ツールバーにある下図のBuildのアイコンをクリックするか、

ファイルメニューから [Project]>[Build Project] を選択してビルドを行います。
　ビルドが正常に完了したかどうかは、Consoleウィンドウから確認できます。正常に完了すれば以下のように表示されます。

5.2 デバッガの接続

ビルドがエラーなく正常に終了すれば、ボードへの書き込みが可能です。
(1) 今回は、デバッガ・ツールとしてSTLINK-V3SET ⁵ を使用します。STLINKを初めて使用される際はSTLINKのUSBドライバをインストールする必要があるので、以下リンク先よりダウンロードして事前にインストールを行ってください。

(2) ボード、STLINK-V3SET、パソコン（PC）を下図のように接続します。
センサ・ボードでは、デバッガI/F( J2 )はSWDとなっていますので、STLINK-V3SETの CN6 と接続します。
　また、今回のサンプルコードではPCとVirtualCOM接続して動作を確認するため、UART-USB変換（VCOM接続）が必要となります。STLINK-V3SETには、デバッガ機能以外にUART-USB変換（VCOM）などの機能もある ため、それを利用します。STLINK-V3SETの CN3 とセンサ・ボードとの接続はそのための結線です。

注意：STLINK-V3SETの基板上のCN3に、「Rx」と「Tx」のシルクの記載がありますが、これはSTLINK-V3SET側のRx/Tx端子を意味しているのではなく、上表の通り、接続先（ターゲット・ボード側）のRx/Tx端子をここに接続することを意味します。

5.3 ボードへの書き込みと実行

(1) ここでは、STM32CubeIDE のDebugモード上で実行していきます。Debugのアイコンをクリックするか、ファイルメニューから [Run]>[Debug] を選択します。すると、Console ウィンドウにその実行ログが表示されていき、最後に 「Download verified successfully」 と表示されれば、ボードへの書き込みが完了です。

　この時、デバッグ用画面に切り替えるかの確認画面（Confirm Perspective Switch）のウィンドウが表示されますので、[Switch] ボタンをクリックしてデバッグ用画面に切り替えます。

(2) DebugモードでRUNする前に、動作確認用にTeraTermを起動しておきます。 TerminalとSerial Portの設定は以下の通りです。

COM PortはSTLink Virtual COM PortのCOMポートを選択します。WindowsのDevice Managerでは以下のように表示されています。

(3) Resumeのアイコンをクリックするか、ファイルメニューから[Run]>[Resume]を選択します。しばらくした後、TeraTermに以下のような測距データが表示される画面になればOKです。

TeraTermの画面上にも説明が表示されていますが、以下のキーがコマンドなっています。
"r"：解像度の切り替え : [4x4] or [8x8]
"s" : 表示データの切り替え:
　 [測距データ(mm)] or
　 [測距データ(mm)、Status、Signal(Kcps/SPAD)、Ambient(Kcps/SPAD)]
"c" : 画面を一旦クリアした後、結果を再表示

STM32CubeMXとは？
STが提供する開発環境（STM32 ODE）の中の一つで、STM32マイコン用の初期化コード自動生成ツール ↩
STM32Cube拡張パッケージ（X-CUBE）とは？
STが提供する開発環境（STM32 ODE）の中の一つで、STM32 X-Nucleo機能拡張ボードに使用できる無償の拡張ソフトウェア ↩
SimpleRangingとは?
ToF測距センサのデータをVCOM経由で出力し、TeraTermなどのターミナルソフトで下図のように確認できるサンプル・コード ↩
VL53L8CXのウェブサイト
https://www.st.com/ja/imaging-and-photonics-solutions/vl53l8cx.html#overview ↩
STLINK-V3SETのウェブサイト
https://www.st.com/ja/development-tools/stlink-v3set.html ↩