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ドキュメントセンター › GX-MAT-09S

実験5_AIモジュール（K210）とSTM32間のシリアル通信

実験の目的：

  1. K210 と STM32 間の双方向シリアル通信を実現します。

  2. STM32のGPIO周辺ピンの設定方法を習得し、USART、DMAの設定を行えるようになります。

  3. STM32CubeMX で新規プロジェクトを作成し、MDK_ARM プロジェクトファイルを生成できるようになります。

  4. keil IDE でユーザーコードを追加し、プロジェクトのテストを行えるようになります。

機能要件：

K210 と STM32 間の双方向シリアル通信を実現し、データの送受信を行います。

ハードウェアの準備：

STM32メインボード V1.3 * 1、ST-Link ダウンロードケーブル * 1、3S電池ボックス * 1、リチウム電池 * 3、AIモジュール（K210）* 1、Type-C データケーブル * 2；

回路接続：

ハードウェアモジュール

ヒント：ハードウェアおよびソフトウェア環境の設定

UNI-STM32開発ボード【V1.3】の紹介

UNI-STM32開発環境の設定【V2.0】

電池および電源モジュール使用上の注意事項（必読）

電子モジュールの紹介

ピンの説明

ピン接続

AIビジョンモジュール STM32メインボード
5V 5V
GND GND
TX USART3_RX
RX USART3_TX

実際の配線

ヒント：AIモジュール（K210）をSTM32開発ボードに接続する際は、AIモジュール（K210）付属の黒い接続ケーブルの使用を強く推奨します。

ジャンパーワイヤー（デュポンケーブル）で接続すると、シリアルポートでデータを受信できない場合があります。

ソフトウェア設計：

設計フロー

プロジェクトのダウンロード

ソースコードのリンク：（HumansX サポートより提供）

プログラムコード

プログラムは、AIモジュール（K210）のプログラムと、下位機（STM32）のプログラムに分かれています。内訳は以下のとおりです：

フォルダ ファイル名 説明
k210_program serial_communication.py K210 モジュールが STM32 に固定メッセージを送信し、STM32 からのメッセージを待機して受信します。
stm32_program main.c 割り込み方式で K210 のデータを受信し、DMA方式で K210 にデータを送信することで、双方向の全二重通信を実現します。

AIモジュール（K210）のプログラム

'''
@file:    serial_communication.py
@company: Hiwonder
@author:  CuZn
@date:    2023-08-17
@description: 串口通讯实验
'''

from hiwonder import hw_uart
#载入时间控制模块
import time

#创建串口对象
serial = hw_uart()

#定义发送字符串
str_buf = "k210 send a message\n"

#loop
while True:
    #k210发送数据给stm32
    serial.send_bytearray(str_buf)
    print(str_buf)
    time.sleep(0.05)
    #k210接收stm32发送的数据
    bt = serial.rec_bytes()
    if bt != None:
        print("k210 receive:", bt)

下位機 STM32 のメインプログラム

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2025 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "dma.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "config.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_USART3_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_UART_Receive_IT(&huart3, &rx_data, 1);
  HAL_Delay(1000);
  /* USER CODE END 2 */

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

    /* USER CODE BEGIN 3 */

    //stm32 receive message from k210
    if(recv_flag == true){
        printf("stm32 received: %s\r\n", rx_buffer);
        clear();
    }
    HAL_Delay(50);

    //stm32 send message to k210
    char test_msg[] = "stm32 send a message\r\n";
    uart3_send_string_dma(test_msg, strlen(test_msg));
    HAL_Delay(50);
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 4;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 84;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

操作手順：

全体の流れ：

（1）STM32CubeMX ソフトウェアでピン割り当てと周辺機器の初期化設定を行い、設定コードを生成します。

（2）keil5 で MDK_ARM プロジェクトファイルを開き、コードの編集・コンパイル・デバッグを行います。

基本パラメータ：

本ドキュメントの（ハードウェアモジュール）に従って開発環境を設定した後の基本パラメータは以下のとおりです：

ソフトウェアバージョン：STM32CubeMX V6.14.0

ハードウェアプラットフォーム：STM32F407IGT6

コンパイル環境：MDK_ARM V5.3.2

デバッグツール：ST-LINK/V2

1. 新規プロジェクトの作成とMCUの設定

1.1 MCUの選択

  1. STM32CubeMX ソフトウェアを開き、File > New Project をクリックします。

2. MCU の絞り込み条件を設定して STM32F407IGT6 を選択し、バージョン欄をクリックした後、最後に Start Project をクリックしてプロジェクトの設定を開始します。

  1. プロジェクト設定画面は以下のとおりです：

1.2 クロック設定とコア設定

  1. Pinout & Configuration の System Core で、RCC（リセットおよびクロック制御） をクリックします。

  1. HSE クロックソースを Crystal/Ceramic Resonator（水晶またはセラミック振動子）に設定します。

  1. 設定に成功すると、対応するピン（OSC_IN と OSC_OUT）が自動的に設定されます（下図の緑色の部分を参照）。

機能：

  • 外部高速水晶発振子（HSE）を接続し、システムに高精度のクロックソースを供給するために使用します。
  • **RCC_OSC_IN**：水晶入力ピン。
  • **RCC_OSC_OUT**：水晶出力ピン（帰還信号）
  • デフォルト機能：
  • **PH0**：**OSC_IN**（外部水晶入力）。
  • **PH1**：**OSC_OUT**（外部水晶出力）。
  1. デバッグインターフェースのピンを設定します。System Core で SYS をクリックし、Debug のモードを Serial Wire に設定します。

設定が完了すると、対応するピン出力（pin out）が緑色になります。

緑色の部分をクリックすると、具体的な内容を確認できます：

1.3 クロックツリーの設定

次の順にクロックパラメータを設定します：1. 入力周波数の値を8に変更、2. HSE を選択、3. PLLCLK を選択、4. HCLK パラメータを84に変更。その他のパラメータはデフォルトのままで構いません。

ヒント：設定時にはエラーが自動的に検出されます。周波数設定が誤っている場合は、エラー箇所が赤く表示されます。

2. MCUの初期化パラメータの設定

2.1 USARTシリアルポートの設定

  1. PA9 と PA10 をそれぞれ USART1_TX と USART1_RX に設定します。GPIO をクリックしてピンを設定します（この時点では USART1 が未設定のため、ピンに黄色の警告が表示されます）。

  1. Connectivity — USART1 をクリックし、モードを Asynchronous に設定します（USART1 を設定すると関連ピンが緑色で表示され、ピン設定が正常であることを示します）

2.2 プロジェクト管理の設定

  1. デフォルトの画面は以下のとおりです

  1. プロジェクト名を入力します（任意に設定可）。

  2. プロジェクトの保存先を選択します（Cドライブには保存しないでください）。

  3. コンパイル環境として MDK_ARM を選択します。

  4. バージョン番号 V5.3.2 を選択します。

  5. ファームウェアパッケージの名前とバージョン。

（ヒント：デフォルトでは「Use latest available version」にチェックが入っています。ただし、ローカルPCに最新バージョンがない場合はエラーになります。その場合はパッケージを自分でダウンロードし、ローカルにインストールする必要があります。インストール方法は以下のリンクを参照してください。

UNI-STM32開発環境の設定【V2.0】（リンク先の「6. よくある設定Q&A」のQ3に解決方法があります）

上記の設定が完了すると、下図のようになります：

2. Project Manager > Code Generator ウィンドウを以下のように設定します。

3. Project Manager > Advanced Settings ウィンドウで HAL ライブラリを選択します。

  1. プロジェクトを保存します：File — Save Project をクリックします。

3. GPIO設定 - AIモジュール（K210）

ヒント：USART1 は STM32 メインボードとPC間の通信インターフェース、USART3 は AIモジュール（K210）と STM32 間の通信インターフェースです。

​ピン 機能
PB10 USART3_TX
PB11 USART3_RX
  1. ピンの設定。

（1）GPIO をクリックし、Pinout ビュー画面下部で PB10 を検索すると、対応するピンが点滅します。点滅しているピンを左クリックして USART3_TX を選択します。同様に Pinout ビュー画面下部で PB11 を検索すると対応するピンが点滅するので、左クリックして USART3_RX を選択します（この時点では USART3 が未設定のため、ピンに黄色の警告が表示されます）。

（2）Connectivity — USART3 をクリックし、モードを Asynchronous に設定します（USART3 を設定すると関連ピンが緑色で表示され、ピン設定が正常であることを示します）。

（3）割り込みの設定。NVIC Settings をクリックし、USART3 の割り込みを Enabled（チェックボックスをオン）に設定します。

​

（4）DMAの設定。DMA Settings をクリックし、Add ボタンをクリックします。

Select 欄で Select をクリックし、USART3_TX を選択します。

選択後、表示されるタブはデフォルトのままにします。パラメータを下図のように設定します：

続けて Add をクリックし、Select 欄で Select をクリックして USART3_RX を選択します。

下図は設定後の状態です。これでDMAの設定は完了です。

  1. プロジェクトファイルを再度保存します。

ヒント：必ずプロジェクトファイルを再度保存してください（主にパラメータを保存するためです）。File — Save Project をクリックします。

4. コードの生成

1. GENERATE CODE をクリックしてコードを生成します。

  1. コードが自動生成されます。

コード生成に成功しました。

5. ユーザーコードの追加

上記で生成したフレームワークをもとに、keil エディタでユーザーコードを追加し、コンパイルとデバッグを行います。

ヒント1：例えば main.c の /* USER CODE BEGIN xx */ と /* USER CODE END xx */ の間にユーザーコードを追加します。

ヒント2：.c ファイルを独自に作成することもできます。

ヒント3：ユーザーコードは自分で作成できます。（コード解説）で示した事例を参考にして学習することもできます。

6. コードのダウンロードとテスト

  1. プロジェクトをダウンロードします。ここではデモを用意しています（本ドキュメントの「ソフトウェア設計」-「プロジェクトのダウンロード」から直接ダウンロードできます）。

  2. 本ドキュメントの回路接続に従って配線を行います。

  3. STM32 プログラムを書き込みます。Keil で拡張子 .uvprojx のプロジェクトファイルを開き、Load します。書き込みが完了したら、ST-Link をPCから外します。

ダウンロード方法については、リンク（UNI-STM32開発環境の設定【V2.0】 の「5. プログラムのダウンロード」）を参照してください。

  1. CanMV IDE で serial_communication.py を開きます。

  1. 接続ボタンをクリックすると接続画面が表示されます。「詳細設定」にチェックを入れて Mode-3 を選択し、OK をクリックして接続を開始します。（注意：シリアルポートは K210 モジュールが接続されているポート番号を選択してください。分からない場合は、まずPCのUSBケーブルを抜いてから K210 モジュールをPCに接続し直してください。新たに追加されたポート番号が該当するシリアルポート番号です）

接続が完了すると、下図のような接続成功の表示が出ます。

シリアルターミナルをクリックしてから緑色の実行ボタンをクリックすると、K210 が STM32 へのデータ送信を開始します。K210 が送信したメッセージはシリアルターミナルで確認できます。

  1. Type-C ケーブルの一端を STM32 に、もう一端をPCに接続します。シリアルデバッグアシスタントを開き、対応するポート番号を選択します。

シリアルデバッグアシスタントのダウンロード：以下のリンクからシリアルデバッグアシスタントをダウンロードできます。

（HumansX サポートより提供） AB %E4%B8%B2%E5%8F%A3%E8%B0%83%E8%AF%95%E5%8A%A9%E6%89%8B

シリアルデバッグアシスタントを開き、ボーレート、データビット、ストップビット、パリティビットを設定します（ポート番号は必ず STM32 開発ボードに対応するポート番号を選択してください）。

  1. シリアルデバッグアシスタントでシリアルポートを開き、STM32 が受信したデータを確認します。

実験結果

K210 と STM32 の間で双方向シリアル通信によるデータの送受信が行われます。

コード解説

1. ユーザーコードの解説

下図は、STM32 のプロジェクトファイルに追加したユーザーコードです。

2. ユーザーコードの取り込み方法

1つ目は、ユーザー定義ファイル（.c や .h など）を自分のプロジェクトフォルダに取り込み、keil5 IDE で .c ファイルを追加してコンパイルする方法です。

既存のユーザーファイルの取り込み：keilで既存のユーザーファイルを取り込む方法 を参照してください。

2つ目は、main.c ファイルにユーザーコードを追加する方法です。

（1）まず参考プロジェクトのコードを開きます。main.c ファイルは主に STM32CubeMX によって自動生成されたものです。このフレームワークをもとに、実現したい機能を補完・改良しています。/* USER xx で始まり終わるコード部分を重点的に確認してください。下図の赤い部分が追加したユーザーコードです。

（2）上記の赤枠のコードを自分のプロジェクトファイル main.c にコピーし、コンパイルしてダウンロードし、動作を確認します。

技術サポート

資料のダウンロード・技術サポートについては、HumansX株式会社までお問い合わせください。

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