この一連の記事ではスマート卓上ファンを作ってみます。このファンにはSTマイクロエレクトロニクスのToF（Time-of-Flight）測距センサを使っています。一部のToF測距センサはst.comで提供されるスマート人感検出（以下SPD : Smart Presence Detection）を使うことで高度な人感センサとして動作します。このSPDの結果を使い、羽の回転や左右の首振りを制御します。

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前回までの記事ではToFとSPDの紹介から始まり、機構・モータ制御の考察、STM32H533のプロジェクトの作成を進めてきました。この記事ではSPDライブラリ内にあるSTM32F401のプロジェクトをSTM32H533のプロジェクトに移植していきます！がんばっていきましょう！

4. SPDをNUCLEO-H533REへ移植する

次はSPDをNUCLEO-H533REに移植していきます。STSW-IMG048がSPDのソフトウェアライブラリのパッケージとなっており、ドライバやライブラリをはじめ、サンプルコードとしてSTM32のプロジェクトもありますが、NUCLEO-F401RE用になっています。ちまたで人気のSTM32H5シリーズには対応していません。粛々と移植をしていくしかありません。移植の途中で少し後悔をしたこともありましたので、素直にNUCLEO-F401REを使用しても大丈夫です。その場合は、この章は飛ばしていただけます。では、気を取り直して進めていきます。

4.1 ファイルのコピー

STSW-IMG048の「SmartPresenceDetectionKit_F401_1.0.0」フォルダからファイルをコピーします。Core/Inc,Core/Srcにコピーするファイルは以下のリストを参照してください。「VL53LMZ_ULD_API」フォルダはフォルダごとコピーします。「SPD_lib」フォルダは.aファイル以外をコピーして、.aファイルはMPUに合ったものが必要なので、「SPD_compiled_libraries_1.0.0」フォルダにある「libSPD_m33.a」をコピーします。

「VL53LMZ_ULD_API」フォルダをコピーしたときには注意が必要です。STM32CubeIDEでは新しく出現したフォルダはコンパイルから外されます。フォルダを右クリックしてプロパティを開き、「Exclude resource from build」のチェックを外すのを忘れないようにしましょう。

4.2 ファイルの小修正

前のファイルのコピーで小修正となっているファイルを修正しました。修正は少ないです。

ファイルごとの小修正コード詳細

platform.h

#include <stdint.h>
#include <string.h>
- #include "stm32f4xx.h"
+ #include "stm32h5xx.h"

stm32xxx_hal.h

#ifdef STM32F401xE
#include "stm32f4xx_hal.h"
#define MCU_NAME "STM32F401xE"
#endif
#ifdef STM32L476xx
#include "stm32l4xx_hal.h"
#define MCU_NAME "STM32L476"
#endif
+ #ifdef STM32H533xx
+ #include "stm32h5xx_hal.h"
+ #define MCU_NAME "STM32H533xx"
+ #endif

platform.c

#include "platform.h"
+ #include "main.h"

sensor_command.c

static void _ParseError( const char *fmt, ...){
    va_list ap;
    va_start(ap,fmt);
    SB_vprintf(fmt, ap);
-     SB_VDebug(fmt,ap);
+     //SB_VDebug(fmt,ap);
}

uart_trace.h

/**
 * Force TRACE_UART to 0 by default (if not defined in the project)
 */
- #define TRACE_UART  0
+ #define TRACE_UART  1

4.3 main.hの修正

ここも修正はありますが、そこまで多くありません。注意点としては参考にしているNUCLEO-F401RE用のプロジェクトではVL53L8CXが使われていることです。VL53L8CXを使う場合にはそのまま使えますが、VL53L7CXの場合にはコントロールするピンが１つ増えます。

main.hの修正コード詳細

main.hの型宣言

/* Exported types ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN ET */
/** Timing data
 */
+ typedef struct {
+ 	float ranging_frequency;	// [Hz]
+ 	int ranging_period; 		// [msec]
+ 	int prev_tstp;  			// [msec]
+ 	int curr_tstp;  			// [msec]
+ } APP_time_data;
/* USER CODE END ET */

main.hの型宣言

/* Private defines -----------------------------------------------------------*/
#define SWDIO_Pin GPIO_PIN_13
#define SWDIO_GPIO_Port GPIOA
#define SWCLK_Pin GPIO_PIN_14
#define SWCLK_GPIO_Port GPIOA
#define JTDI_Pin GPIO_PIN_15
#define JTDI_GPIO_Port GPIOA
#define SWO_Pin GPIO_PIN_3
#define SWO_GPIO_Port GPIOB


/* USER CODE BEGIN Private defines */
+ #define SPDKit_ULD_version "1.0.0"
+ 
+ // L7 - H533 - Main
+ #define INT_C_Pin GPIO_PIN_1       //
+ #define INT_C_GPIO_Port GPIOB      //
+ #define INT_C_EXTI_IRQn EXTI1_IRQn // INT (A2 -> B1)
+ #define PWR_EN_C_Pin GPIO_PIN_0    //
+ #define PWR_EN_C_GPIO_Port GPIOB   // PWR_EN_Sensor (A3 -> B0)
+ #define I2C_RST_C_Pin GPIO_PIN_3   // 
+ #define I2C_RST_C_GPIO_Port GPIOB  // I2C_RST only for L7 (D3 -> B3)
+ #define LPn_C_Pin GPIO_PIN_4       //
+ #define LPn_C_GPIO_Port GPIOB      // IO_LPn (D5 -> B4)
/* USER CODE END Private defines */

4.4 プロジェクト設定の修正

ここでプロジェクトの設定を先にします。プロジェクトのプロパティを開いて、Paths and Symbolsのところで、以下のようにIncludesでフォルダ、LibrariesでSPD_m33.a、Library PathsでSPD_libを追加します。

ここで一度プロジェクトをBuildしておきます。成功しましたか？？

4.5 main.cの修正

最後に一番大きな山であるmain.cに挑みます。NUCLEO-F401RE用のプロジェクトのmain.cからの移植になります。必要な部分だけ移植しようとも考えます。コードをみる限り、綺麗に分離するのは難しそうです。しかたがないので、まるごと移植を試みます。移植の個所は大きく分けて以下の3か所に分かれています。

冒頭の宣言部分
main関数（ループの前、ループの中）
ループの前の初期化部分には元のVL53L8CX使用時のコードにはない、VL53L7CXの電源ONのコードを入れます。
独自の関数たちの定義です。

それぞれ順番に説明していきます。

4.5.1 最初の宣言の部分

元のmain.cから新しいmain.cへ冒頭の宣言部分をそれぞれ移植していきます。/* USER CODE BEGIN PM */の下にマクロをいれて、/* USER CODE BEGIN PV */にプライベートな変数を書きます。/* USER CODE BEGIN PFP */にプライベートな関数の宣言を書きます。
ちょっと込み入っているので修正コードの詳細は割愛させていただきます。この辺りが元のコードでは分かれていないのが私には気になってしまいます。

4.5.2 main関数

元のmain()関数のメインループwhile(1)の前のにコードを/* USER CODE BEGIN 2 */から/* USER CODE END 2 */の間にコピーします。VL53L7CXでは元のソースにはないパワーONのコードが入っているところに注意してください。

main.cのループ前に必要な修正コード詳細

main関数のループの前

  /* USER CODE BEGIN 2 */
  int status = 0;
  int off = 0;
  
  UartComm_Start(); // restart RX

  /* Clean the Serial Terminal */
	HAL_Delay(1000);
	uart_printf("\x1b[2J");
	uart_printf("\x1b[1;1H");
    uart_printf("SPD ULD SW Kit version %s\n", SPDKit_ULD_version);

  /* Enable Power */
    HAL_GPIO_WritePin(PWR_EN_C_GPIO_Port, PWR_EN_C_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(100);
    HAL_GPIO_WritePin(PWR_EN_C_GPIO_Port, PWR_EN_C_Pin, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(100);

  /* Initialize VL53LMZ I2C address */
  LMZDev.platform.address = 0x52;

  /* Initialize sensor */
  status = init_vl53lmz_sensor();
  if (status != VL53LMZ_STATUS_OK){
		uart_printf("init_vl53lmz_sensor failed : %d\n",status);
  }

  /* Sensor identification */
  Params.spdRangingPeriod = LMZDev.module_type == 1 ? SPD_RANGING_PERIOD_L7 : SPD_RANGING_PERIOD_L8;
  Params.spdIntegrationTime = LMZDev.module_type == 1 ? SPD_INTEGRATION_TIME_L7 : SPD_INTEGRATION_TIME_L8;
  Params.spdAutonomousIntegrationTime = LMZDev.module_type == 1 ? SPD_AUTONOMOUS_INTEGRATION_TIME_L7 : SPD_AUTONOMOUS_INTEGRATION_TIME_L8;

  /* Initialize SPD algo */
  SPD_Init(1);

  // Reset sensor settings in Tracking mode (after SPD init)
  SEN_SetParamsForTracking();
  
  /* Initialize SPD algo */
  SPD_Init(1);

  // Reset sensor settings in Tracking mode (after SPD init)
  SEN_SetParamsForTracking();
  
  /* USER CODE END 2 */

ループの中には/* USER CODE BEGIN 3 */の下に、コードをコピーしていきます。コメントのブロックでいうと、/*UART RX Receiver management*/、/*START command*/、/*RANGING Mode*/、/*STOP command*/、/*OFF command*/、/*SET command*/までになります。
#ifdef VL53LMZ_XTALK_CALIBRATION以下は使用していないので、コピーしません。

main.cのメインループ内に必要な修正コード詳細

main.cのメインループ内

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {

    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
		/*******************************/
		/* UART RX Receiver management */
		/*******************************/
        if (UartComm_CmdReady) {
			SC_HandleCmd(UartComm_RXBuffer);
			UartComm_CmdReady = 0;
			UartComm_Start(); // restart RX
		}
        
        // 以下省略

4.5.3 独自の関数たちの定義

独自関数たちはMX_GPIO_Initの宣言の後の/* USER CODE BEGIN 4 */以下にコピーしていきます。
init_vl53lmz_sensor()、vl53lmz_sci_calculate_required_memory()、vl53lmz_Configure()、vl53lmz_spd_set_output_pipe()、get_ranging_data()、SPD_Init()、SEN_update_info()、SEN_CopyMeasurementData()、SEN_SetParamsForTracking()、SEN_SetParamsForAutonomous()、SPD_ChangeSensorMode()、HAL_GPIO_EXTI_Falling_Callback()の関数になります。最後のGPIOの割り込みCallbackも忘れずにコピーします。これのCallbackがないとデータが来たことを検知できず、動きません。
ここまでできたらコンパイルしてみます。エラーが出たらひとつひとつ、つぶしていきましょう！

今回はSTM32F401プロジェクトのコードをSTM32H533に移植していきました。細かいコードが続いて気がめいります。他のSTM32へのSPDの移植でも参考になる情報となっていることを願っています。次回はSPDライブラリの結果でモータを制御していきます。次の記事につづきます！