单片机

这是一个初学者不会去了解的问题,但会使老司机掉坑的问题。这也是最近在技术交流群看到的一个问题,所以,就出来简单分享一下。

概述

这个问题看起来比较简单,我相信很多人都能说出答案。但是,很多人都只是停留在表面,没有在项目中经历过,也没有更深入的去了解。

1.jpg

很早之前年的单片机可能没有输出速度这个配置选项,但是这后面的单片机基本都有配置速度的选项,下面结合STM32来简单介绍一下。

GPIO输出速度

不管标准外设库,还是STM32CubeMX配置GPIO输出引脚,都会有速度GPIO_InitStruct.Speed这个选项。

类似如下:

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

根据不同MCU型号,速度选项,有些有3个,有些有4个。一般定义在xxx_gpio.h文件中。

#define GPIO_Speed_2MHz  GPIO_Speed_Level_1   /*!< I/O output speed: Low 2 MHz  */
#define GPIO_Speed_10MHz GPIO_Speed_Level_2   /*!< I/O output speed: Medium 10 MHz */
#define GPIO_Speed_50MHz GPIO_Speed_Level_3   /*!< I/O output speed: High 50 MHz */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_LOW        (0x00000000u)  /*!< Low speed       */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM     (0x00000001u)  /*!< Medium speed    */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_HIGH       (0x00000002u)  /*!< High speed      */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH  (0x00000003u)  /*!< Very high speed */

对于普通输出GPIO,使用STM32CubeMX配置,默认配置低:

2.png

当然,如果配置成其他模式,有可能是中,或高。

比如:配置UART、CAN引脚,速度会是高。

提问:你想过为什么会是低、高吗?

测量GPIO输出波形

不知道大家用示波器测量过GPIO输出波形没有,特别是在高速(单位M)的时候。

我以前经常测量MCO引脚输出时钟,测量过的人应该都知道,如果输出速度高于配置速度,会明显看到波形不正常。

波形会出现不完整,幅度低等失真现象。

相信不用我说,有一定常识的人都能理解。

差异原因

速度的配置,就是决定IO口驱动电路的响应速度。

我们需要结合实际情况配置速度,不同速度会有不同的影响。

高低速差异:配置高速:输出频率高,噪音大,功耗高,电磁干扰强; 

配置低速:输出频率低,噪音小,功耗低,电磁干扰弱;提高系统EMI(电磁干扰)性能;

看到差异,相信很多人就能理解了。

实际情况中,比如:低功耗的产品,你会考虑功耗。

环境不好的场合,通信不稳定,你会考虑电磁干扰等。

举例:如果你使用9600波特率UART通信,建议速度配置为低。

所以,如果你想使产品更加完美,速度配置也是关键的一项。

来源:strongerHuang

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 23

一、功能介绍 

CW32W031 的射频部分支持 CAD 中断。从 Deepsleep 进入 STB3,开启 CAD 功能并进入 RX 模式后, CW32W031 会检测信道中是否会有 ChirpIOT ™信号 , 如果存在将 CAD-IRQ 置高,MCU 内核可以通过一定的时间来检测 CAD-IRQ 信号是否拉高来判断信道中是否存在 ChirpIOT ™信号。

用户可通过 GPIO11 端口检测 CAD-IRQ 信号,信号检测流程如下:

1.png

图:信道活跃检测(CAD)

注:CW32W031 的 RF 部分有多种中断源,MCU 超时设置是在等待中断的产生,然后判断中断是否为 CAD 中断,从而执行不同的命令。

二、软件设计参考 

2.1 软件设计流程 

1. 芯片初始化; 

2. 配置 CAD 初始化; 

3. 芯片进入接收模式; 

4. 观察 CAD-IRQ 信号。 

2.2 软件设计验证 

2.2.1 验证步骤 

1. 发送模组周期性发送数据包; 

2. 接收模组配置为接收模式; 

3. 使用逻辑分析仪抓取接收端 CAD-IRQ 信号。

2.2.2 SDK 示例

参考代码

ret = rf_init(); 
if(ret != OK) 
{ 
    dis_err(" RF Init Fail"); while(1); 
} 
rf_set_default_para(); 
rf_set_cad(); 
rf_enter_continous_rx(); 
while (1)// 等待逻辑分析仪检测 CAD-IRQ 信号 
{ 
    rf_irq_process(); 
}‍

示例代码配置了 CAD 初始化,配置 GPIO11 作为 CAD 检测 IO 口,随后进入接收模式。

发送模组周期性发送数据包(数据包 preamble+payload 的持续时间约 20.5ms),用逻辑分析仪抓取接收

模组 GPIO11 波形,观察检测结果。

2.2.3 验证结果

逻辑分析仪抓取结果如下图所示:

2.png

图:逻辑分析仪抓取结果(CAD)

根据结果显示,当发送模组发送数据包时,接收模组发生了 CAD-IRQ,CAD 检测引脚 GPIO11 被拉高约 20.5ms,维持一个完整 ChirpIOT ™数据包的时间长度。

三、注意事项

3.1 关于 CAD 影响芯片的接收灵敏度

CAD 功能初始化时,修改了芯片的接收阈值,设置不同的接收阈值,会影响芯片的接收灵敏度,并可能存在CAD 误触发的情况。

uint32_t PAN3028_cad_en(void) 
{ 
    PAN3028_set_gpio_output(MODULE_GPIO_CAD_IRQ); 
    If(PAN3028_write_spec_page_reg(PAGE1_SEL,0x0f,0x10)!=OK) 
    { 
        return FAIL; 
    } 
    return OK; 
}

接收阈值的设置,需修改 PAN3028_cad_en() 函数中的寄存器配置,默认值为 0x10,修改接收阈值对接收灵

敏度及误触发概率的影响如下(实验数据在屏蔽放环境下测试):

3.png

用户在使用 CAD 功能时,需根据应用场景选择修改 PAN3028_cad_en() 函数中的寄存器值(PAGE1_SEL,0x0f, 默认值为 0x10),在使用完 CAD 功能后,建议调用 rf_set_cad_off() 函数,rf_set_cad_off() 函数可以关闭 CAD 功能并将接收阈值恢复。

3.2 关于 SDK 及演示系统板

SDK 中提供了 CAD 功能所需的函数接口,CAD-IRQ 被触发时,检测引脚 GPIO11 会被拉高。演示系统板将GPIO11 连接到了 PB07, 具体信息可前往官网查看 CW32W031 的开发板原理图。

3.3 关于 CAD 使用方法

CW32W031 的射频部分可以对 preamble 和 payload 进行 CAD 检测。

3.3.1 对 preamble 检查方式

当完整的 preamble+payload 信号到来时,用户可以在接收端通过 GPIO 口读取到 CAD-IRQ 信号,CAD 检测引脚 GPIO11被拉高,拉高时间为 preamble+payload的持续时间。此时,接收端可以产生正确的 rxdone结果。

4.png

图:逻辑分析仪抓取结果(完整 CAD)

当不完整的 preamble+payload 信号到来时(发射端先进行数据发送,随后接收端在 preamble 时间段内打开了 CAD 检测),此时,用户可以在接收端通过 GPIO 口读取到 CAD-IRQ 信号,CAD 检测引脚 GPIO11 的变化有两种情况:

1.preamble(部分)内含有较完整信息,GPIO11 会被拉高 preamble(部分)+payload 的持续时间。此时,接收端可以产生正确的 rxdone 结果。

5.png

图:逻辑分析仪抓取结果(较完整 preamble)

2.preamble(部分)内未含有完整信息,GPIO11 会呈现不规则高 - 低 - 高 - 低变换的现象。此时,接收端不会产生正确的接收结果。

6.png

图:逻辑分析仪抓取结果(不完整 preamble)

3.3.2 对 payload 检查方式

当只有 payload 信号到来时(发射端先进行数据发射,随后接收端在 payload 时间段内打开了 CAD 检测),此时,由于 RX-CAD 检测不到 preamble,CAD-IRQ 会呈现不规则高 - 低 - 高 - 低变换的现象。此时,接收端不会产生正确的接收结果。

7.png

图:逻辑分析仪抓取结果(只含 payload)

3.3.3 软件应用参考

当设置的 CAD 误触发概率较少,或存在少量误触发率但不影响软件应用时,可以通过检测 CAD-IRQ,GPIO11 上升沿来判断 CAD 触发,可以认为只要收到上升沿就是收到了 payload 信号(建议使用这种方法的接收阈值设为 0x15~0x20)。

当设置的 CAD 误触发概率较高时,需要结合 CAD 检测时间用软件方法来判断 payload 信号,CAD 检测的时间以单个 chirp 持续时间作为单位计算。单个 chirp 持续时间为 2SF/BW(SF 为扩频因子,BW 为带宽,BW单位为 Hz,时间单位为秒)。使用时,建议将检测时间窗口设置为 3 个 chirp 持续时间为佳。用户可以分别在 3 个 chirp 对应的位置检测 CAD 信号,如果同时检测到 CAD 信号(GPIO11 高电平),则可以认为有信号存在。同时,软件设计需要参考 3.3.1 对 preamble 检查方式和 3.3.2 对 payload 检查方式,进行灵活调整。

在打开 CAD 接收后,如果当前空中存在信号,那么芯片需要至少 2 个 chirp 持续时间的检测,GPIO11 才能首次对外输出高电平。一个典型的应用方法为:

1.计算 one_chirp_time = 2SF/BW;

2.配置需要检测的信道,rf_set_cad(),enter_rx;

3.检测 check_cad_inactive(),判断是否检测到 CAD 信号(下面的例程检测了三次,适用于误触发较多的情况)。

uint32_t check_cad_inactive(void) 
{ 
    delay10us(one_chirp_time*2/10); 
    if(GPIO_ReadPin(CW_GPIOB, GPIO_PIN_7) != 1) 
    { 
        return LEVEL_INACTIVE;// 没有 cad } delay10us(one_chirp_time/10); 
        if(GPIO_ReadPin(CW_GPIOB, GPIO_PIN_7) != 1) { return LEVEL_INACTIVE; 
    } 
    delay10us(one_chirp_time/10); 
    if(GPIO_ReadPin(CW_GPIOB, GPIO_PIN_7) != 1) 
    { 
        return LEVEL_INACTIVE; 
    }
    return LEVEL_ACTIVE;// 有 cad 
}

如果误触发较少,或存在少量误触发但不影响软件应用时,可以将检测次数减少为一次(例程如下),或者通过 GPIO11 上升沿作为判断依据。

uint32_t check_cad_inactive(void) 
{ 
    delay10us(one_chirp_time*2/10); 
    If(GPIO_ReadPin(CW_GPIOB, GPIO_PIN_7) != 1) 
    { 
        return LEVEL_INACTIVE;// 没有 cad 
    } 
    return LEVEL_ACTIVE;// 有 cad
}

来源:武汉芯源半导体

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 19

本文将介绍两个利用通用输入/输出(GPIO)引脚复用来减少项目引脚使用的示 例。第一个示例使用了“查理复用算法”技术,第二个示例使用了定时外设和中 断来快速切换引脚输入状态和输出状态,以在驱动 LED 的同时读取按键。

PIC®和 AVR®单片机上的引脚复用 

通用输入/输出(GPIO)引脚是单片机设计时的重要考量之一。您需要足够的引 脚将单片机连接到设计中的所有其他组件;但是,超过所需的引脚可能会导致设计 成本增加,并且占用电路板上更多空间。此外,减少设计中的所需引脚数量可能就 可以选择另一种不同的封装。如果有一种方法可以从较小的封装中挤出更多的 I/O 引脚就好了!幸运的是,我们确实有方法可以在这种情况下释放引脚。 

下面是 Microchip 应用团队使用 AVR DD 系列单片机创建的两个示例。首先, 我们将探讨通过一种称为“查理复用算法”的技术复用 GPIO 引脚来控制 LED。接 下来,我们将看一下如何使用单个引脚同时运行独立的按键和 LED。 

查理复用算法的核心思想是利用单片机引脚可以处于的三种状态:数字高电平、 数字低电平和高阻抗数字输入状态(也称为高阻态或三态)。通过使用这三种状态 而不仅仅是典型的高电平和低电平,用户可以使用 n 个引脚驱动最多(n2 -n)个独立的 LED。在此示例中,三个指定的引脚可以驱动六个独立的 LED。 

那么查理复用算法的工作原理到底是什么呢?为了理解这一点,我们需要看一 个示例。 

1.png

这里我们用三个 I/O 引脚驱动六个 LED。 

如果我们只想导通 LED1,则需要将 PA2 设为高电平,PA3 设为低电平,PA4 设为高阻态。电流将流过 LED1 并使其导通,同时使所有其他 LED 保持关断状态。 

2.png

这里的三态十分重要,因为如果 PA4 为“低电平”,它也会意外导通 LED5。 如下面所示:

3.png

高阻抗逻辑状态确保电流只流过 LED1。利用 I/O 引脚状态的相应组合(要获得 预期行为,用户必须将一个引脚设为高电平、一个引脚设为低电平,其余引脚设为 高阻抗),可以为电路中的任何 LED 重复此过程。 

虽然在任意给定时刻这种方法只会点亮一个 LED,但是快速改变 I/O 状态可创 造出点亮多个 LED 的错觉。(LED 调光的工作原理是通过在单个 LED 上使用脉冲 宽度调制,原理与此非常相似)。可以在下面看到:(点击图片查看动态效果) 

第二个示例涉及到在单个引脚上改动一个 LED 和一个按键。 

从有利的角度看,可利用中断和定时器来实现此目的。单片机引脚大部分时间 都在驱动 LED。然而,一个定时外设会定期在单片机内部触发中断,将引脚从输出 快速切换为输入,然后检查按键的状态。虽然这会暂时停止驱动 LED,但如果这个 过程可以做得足够快,那么在检查按钮状态的时候,对 LED 造成的影响几乎不可见。 我们在下面的示例中使用了这种方法。单片机不停地驱动一个闪烁的 LED,同 时定期检查按键,如果按键被按下,就会点亮一个单独的 LED。

尽管本文章只涵盖了这两种技术的基础知识,但我们的 Microchip 应用团队发布 的相应 GitHub 页面包含了图表、示例代码和更详细的说明。请访问该页面或我们 的 AVR DD 产品系列页面来了解更多信息。

来源: Microchip微芯

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。    

围观 49

直接存储器访问(DMA)控制器,可以在内存和/或外设之间传输数据,而不需要CPU参与每次传输。合理利用DMA控制器,可以减轻CPU的负担。本文通过介绍DMA结构与工作原理,以及两种模式(兵乓模式与多数据包缓冲传输模式),来看看使用DMA如何提高MCU效率。

DMA结构与工作原理

先进的DMA控制器,如STMicroelectronicsSTM32F4系列中包含的控制器,可以通过灵活的数据流分配和传输管理功能进一步减轻CPU的负担。

如图左侧所示,来自8个不同的通道DMA请求,并到仲裁器上,从而建立优先级(编号较低的输入通道,具有较高的优先级)。然后激活最高优先级的传输,传输到图中右侧的两个AHB 主设备(存储器端口和外设接口),提高了外设到存储器传输的效率。这可能是DMA在基于CPU的设计中最常见的情况。

1.jpg

图 1.   STM32F4系列DMA控制器(图片来源于STMicroelectronics)

为每个路径分配单独的FIFO,如图1中间所示,允许针对每个外设接口的特性调整FIFO特性。例如,FIFO的阈值级别(请求传输的深度)可以单独设置为FIFO大小的¼,½或¾。这允许低速通道等待,直到FIFO几乎满了才进行传输,以最小化开销。更快的通道会更早地启动传输,可能只有一半大小,以避免FIFO溢出。

我们来通过一个实例,来看看DMA怎么工作的。

实例:“使用 STM32 来控制 NeoPixels LED”

硬件部分采用 STM32 开发板,与 NeoPixel LED灯带矩阵等相连接。

2.png

RGB NeoPixels实际上是WS2812智能控制LED。下面是WS2812 LED的3字节数据协议的结构,分别代表绿红蓝三个信息。

3.jpg

图 2.  WS2812 LED的3字节数据协议的结构

使用计时器来PWM控制波形,然后配置DMA使CPU高效并且易于实施。

4.jpg
图 3.   WS2812 LED的0和1位的计时图

在软件中,配置DMA, 选择了“TIM2_CH3/UP”, 将方向改为“内存到外设”, 同时,将优先级改为“非常高”,最后保存.ioc 文件,以生成项目代码。

5.jpg
图 4.   配置DMA流,以便有效更新PWM信号的占空比

更多内容请看下面文章:使用 STM32 来控制 NeoPixels

DMA的两种模式

合理使用两种DMA模式(兵乓模式与多数据包缓冲传输模式),可以帮助提高MCU效率。

USB外设是一个很好的外设示例,早期的USB实现的最大吞吐量只有1.5 Mb/秒。随着更高性能的标准版本的出现。比如要接近12 Mbit/s全速USB标准的理论最大值。我们来看看,数据传输方面DMA如何帮助提高MCU效率!

我们以MicrochipATXMEGA16D4-MH举例。

01、兵乓模式

之前通常使用单个存储器缓冲区进行外设数据传输。如果数据缓冲区已满,MCU将响应NAK(否定确认)消息。接收到NAK后,主机将等待并稍后重试传输。它将继续重试,直到MCU能够成功接收数据。

ATXMEGA16D4-MH使用乒乓模式来消除这个问题。乒乓模式使用两个存储单元(memory banks)进行数据传输。当一个存储单元满时,主机可以将数据传输到另一个存储单元。在两个存储单元之间交替传输可以避免复审,并提高整体数据带宽。

6.jpg
图 5.  乒乓模式提高了效率(图片来源于Microchip)

此外,如上图所示,以乒乓模式还使MCU有更多时间来处理数据。如图所示,没有乒乓,CPU只能处理传输之间的数据。使用乒乓模式,CPU可以在传输周期的一部分时间内处理数据,并降低NAK被要求“赶上”数据处理要求的可能性。

02、多数据包缓冲传输模式

另一个很有用的模式,可以让MCU的数据传输更高效。这个特性叫做“多数据包缓冲传输模式”。如果你要通过USB端口传送的数据包,超过了全速USB的BULK传输模式所允许的最大值(64字节),那么就可以用上这个模式。以前,你需要在主机上把数据包分成小块,然后在接收端把它们合并,这会增加中央处理器(CPU)的负担。不过现在,多数据包缓冲功能加入了USB设备,它会在数据包超过USB标准大小时自动帮你分割和合并数据。重要的是,这个模式还能减少中断的次数,因为只有在整个传输结束后才需要中断CPU。这意味着,CPU可以处理其他任务,或者进入休眠模式,直到整个传输完成并且准备好处理。

总结

合理利用DMA控制器,可以减轻减轻CPU的负担,事半功倍。结合“乒乓缓冲”和“多传输模式”,你可以把传输的带宽从基准BULK传输模式的5.6 Mb/s提升到8.7 Mbits/s,这是一个不小的提升。更重要的是,在使用这两个功能的情况下,CPU的负担从基准的46%降低到只有9%。这两个功能的结合,不仅在性能上有所改进,而且还能节省能源。

来源:得捷电子DigiKey(作者:Alan Yang)

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 75

本章为CW32F030C8T6时钟的参考资料,面向初学者。

第一部分 默认时钟和启动文件

单片机内部基本由内核、总线、外设组成,这三部分作为数字电路,都需要开发者提供时钟信号才能正常工作。所谓时钟信号,就是周期脉冲信号,由电路分析可知RC振荡电路可以产生稳定的脉冲,故单片机的时钟信号可以由RC振荡器提供。但是RC振荡器提供的时钟信号质量不高,而晶体振荡器依靠压电效应提供稳定的、高质量的时钟信号。

以CW32F030C8T6单片机为例,他拥有2个内部振荡器,并且可以使用外部振荡器输入的脉冲信号作为时钟。先说内部振荡器,有HSI(高速-high speed、内部-internal)和LSI两个震荡器,这两个振荡器均为RC振荡器,可以通过配置相关的寄存器来调整输出频率,一般单片机启动的时候都会使用内部振荡器提供的时钟,这种RC振荡器启动速度很快,价格低廉,非常时候作为启动时钟。内部低速振荡器一般不作为内核运行的时钟,而是作为部分外设的时钟,如rtc定时器(实时时钟)和看门狗。

对于此款单片机,可以通过下述办法来判断单片机上电之后的行为,提示:一般单片机上电之后都会配置主要的时钟参数,但配置之后工作状态不同,后文会有对比。

1.找到单片机的启动文件,启动文件以“.s”后缀出现,意为start_up。

2.启动文件由汇编语言编写,单片机启动一定会从启动文件开始,而不是C语言下的main函数。

3.下图为启动文件截图。

1.png

4.在上方文件中找到那个叫SystemInit的东西,这是个函数名字,一般来讲都可以在厂商提供的库函数中找到,cw32的在下面这个图的文件里

2.png


1.在执行完SystemInit函数的这三行代码之后,单片机会正常跳转到main函数开始执行,就像启动文件里面写的那样。

至此,启动文件主要部分及系统默认的上电时钟已讲解完。

如果你看不懂C语言,那就去补习C语言。

如果你看不懂为什么这是在操作寄存器,下一部分会教你如何看寄存器。

第二部分 库函数和寄存器

我们都知道计算机编程最早使用的是机器语言,也就是用打点纸带来编程,后续出现了汇编语言,使用助记符来辅助编程,再到后来的C语言,高级语言诞生,软件开发变得更加简单。但是到计算机这一层,他依然是使用的数字电路来工作的,至少,开发者需要操作的东西就算不是数字电路,也是个寄存器。

计算机发展中,寄存器被人们用“地址”这个东西来标号,翻开编程手册(单片机至少有三个手册是开发者需要看的,分别是:data_sheet \user_program_guide \core_program_guide),你会发现每个寄存器都会有一个地址,到目前为止,32位单片机拥有非常多的寄存器,这些寄存器地址已经不会再用最直接的地址累加形式显示出来(如0x00,0x01,0x02........)。稍微高级一些的单片机都会使用基地址+地址偏移量的形式指示寄存器的地址,如下图所示:

3.png



4.png

如果开发者想要使用位于SYSCTRL这个寄存器组下的分寄存器,如总线时钟或是PLL时钟,就需要用基地址+地址偏移量的方式找到这个寄存器,并赋值寄存器来配置。所谓地址偏移量,就是这个寄存器有多少字节的容量,32位单片机就是4字节,所以地址偏移量基本上就是4字节步进来累加的,某些情况会有多个寄存器一起负责一个功能的情况,这个时候偏移量要酌情理解。

那地址代表了寄存器,地址和库函数有什么联系?C语言最精髓的东西是什么?那必然是指针,指针就用的是这种“以地址指示参数位置”的办法,所以你可以在库函数看到如下一系列的宏定义:

5.png


基地址。

6.png


地址强制转换为结构体指针。

7.png


上面那个东西又会被定义成开发者可以直接操作的寄存器。

有朋友肯定会问,这里只有一个基地址,为什么可以用CW_SYSCTRL->REG的形式操作很多寄存器呢?

由于每个寄存器都是32位的,也就是4字节,由C语言联合体和结构体的特性,内部的地址是基地址累加的,只需要一个寄存器累加固定的偏移量,就能把结构体成员和单片机内的寄存器一一对应起来,这就是寄存器与库函数的联系。

一旦想通寄存器和库函数是怎么联系起来的,单片机编程就会变成一个非常简单的事情,因为库函数本质上就是在用地址操作去赋值、改写寄存器,全世界的单片机库函数都是如此。在任何时候,开发者都可以通过直接赋值寄存器的办法去完成自己期望的配置。

现在我们回头看cw32系统初始化函数的最后两行,最开始的就是基地址指针,这个是一个结构体指针,结构体由很多联合体构成,指针选择结构体成员,结构体成员是联合体,所以用‘.’的方式选择了TRIM成员进行赋值,赋的值就是等号右边的部分。

细说等号右边的含义。RCC是一个十六进制数,他被强制转化为了16位指针类型,并在赋值之前解引用被变成了本身的值,即前文提到的十六进制数,根据编程手册,这个十六进制数表示了RC振荡器对应48MHz输出的校准值。

8.png



至此,关于第二部分的寄存器-库函数联系已讲解完成,如有错误或遗漏,欢迎指正和补充。

总结:

1、单片机启动并不是从main函数开始执行的,而是从启动文件规定的函数开始执行的

2、大部分单片机都会上电自动配置时钟保证单片机能够正常工作

3、寄存器和库函数通过地址这个东西联系在一起,库函数本质就是在操作寄存器

来源:CW32生态社区

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 30

虽然现在单片机的EMC做的很好,但有很多场合依然有很强的干扰信号,就比如我做了多年激光产品,激光瞬间功率很大,势必会对整个系统造成干扰。

针对电气控制产品的特点,本文讨论了几种单片机I/O的常用驱动和隔离电路的设计方法,对合理地设计电气控制系统,提高电路的接口能力,增强系统稳定性和抗干扰能力有实际指导意义。

输入电路设计

一般输入信号最终会以开关形式输入到单片机中,以工程经验来看,开关输入的控制指令有效状态采用低电平比采用高电平效果要好得多,如图1所示。当按下开关S1时,发出的指令信号为低电平,而平时不按下开关S1时,输出到单片机上的电平则为高电平。该方式具有较强的耐噪声能力。

1.jpg

图1 开关信号输入

若考虑到由于TTL电平电压较低,在长线传输中容易受到外界干扰,可以将输入信号提高到+24 V,在单片机入口处将高电压信号转换成TTL信号。这种高电压传送方式不仅提高了耐噪声能力,而且使开关的触点接触良好,运行可靠,如图2所示。其 中,D1为保护二极管,反向电压≥50 V。

2.jpg

图2 提高输入信号电平

3.jpg

图3 输入端保护电路

为了防止外界尖峰干扰和静电影响损坏输入引脚,可以在输入端增加防脉冲的二极管,形成电阻双向保护电路,如图3所示。二极管D1、D2、 D3的正向导通压降UF≈0.7 V,反向击穿电压UBR≈30 V,无论输入端出现何种极性的破坏电压,保护电路都能把该电压的幅度限制在输入端所能承受的范围之内。即:VI~VCC出现正脉冲时,D1正向导 通;VI~VCC出现负脉冲时,D2反向击穿;VI与地之间出现正脉冲时,D3反向击穿;VI与地之间出现负脉冲时,D3正向导通,二极管起钳位保护作用。缓冲电阻RS约为1.5~2.5 kΩ,与输入电容C构成积分电路,对外界感应电压延迟一段时间。若干扰电压的存在时间小于τ,则输入端承受的有效电压将远低于其幅度;若时间较长,则D1 导通,电流在RS上形成一定的压降,从而减小输入电压值。

此外,一种常用的输入方式是采用光耦隔离电路。如图4所示,R为输入限流电阻,使光耦中的发光二极管电流限制在10~20 mA。输入端靠光信号耦合,在电气上做到了完全隔离。

同时,发光二极管的正向阻抗值较低,而外界干扰源的内阻一般较高,根据分压原理,干扰源能馈送到输入 端的干扰噪声很小,不会产生地线干扰或其他串扰,增强了电路的抗干扰能力。

4.jpg

图4 输入端光耦隔离

在满足功能的前提下,提高单片机输入端可靠性最简单的方案是:在输入端与地之间并联一只电容来吸收干扰脉冲,或串联一只金属薄膜电阻来限制流入端口的峰值电流。

输出电路设计

单片机输出端口受驱动能力的限制,一般情况下均需专用的接口芯片。其输出虽因控制对象的不同而千差万别,但一般情况下均满足对输出电压、电流、开关频率、波形上升下降速率和隔离抗干扰的要求。在此讨论几种典型的单片机输出端到功率端的电路实现方法。

1.直接耦合

在采用直接耦合的输出电路中,要避免出现图5所示的电路。

5.jpg

图5 错误的输出电路

T1截止、T2导通期间,为了对T2提供足够的基极电流,R2的阻值必须很小。因为T2处于射极跟随器方式工作,因此为了减少T2损耗,必须将集射间电压降控制在较小范围内。

这样集基间电压也很小,电阻R2阻值很小才能提供足够的基极电流。R2阻值过大,会大幅度增加T2压降,引起T2发热严重。而在T2截止期间,T1必须导通,高压+15 V全部降在电阻R2上,产生很大的电流,显然是不合理的。

另外,T1的导通将使单片机高电平输出被拉低至接近地电位,引起输出端不稳定。T2基极被T1拉 到地电位,若其后接的是感性负载,由于绕组反电势的作用,T2的发射极可能存在高电平,容易引起T2管基射结反向击穿。

图6为一直接耦合输出电路,由T1和T2组成耦合电路来推动T3。T1导通时,在R3、R4的串联电路中产生电流,在R3上的分压大于T2 晶体管的基射结压降,促使T2导通,T2提供了功率管T3的基极电流,使T3变为导通状态。当T1输入为低电平时,T1截止,R3上压降为零,T2截止, 最终T3截止。R5的作用在于:一方面作为T2集电极的一个负载,另一方面T2截止时,T3基极所储存的电荷可以通过电阻R3迅速释放,加快T3的截止速度,有利于减小损耗。

6.png

图6 直接耦合输出电路

2.TTL或CMOS器件耦合

若单片机通过TTL或CMOS芯片输出,一般均采用集电极开路的器件,如图7(a)所示。集电极开路器件通过集电极负载电阻R1接至+15 V电源,提升了驱动电压。但要注意的是,这种电路的开关速度低,若用其直接驱动功率管,则当后续电路具有电感性负载时,由于功率管的相位关系,会影响波形 上升时间,造成功率管动态损耗增大。

为了改善开关速度,可采用2种改进形式输出电路,如图7(b)和图7(c)所示。图7(b)是能快速开通的改进电路,当TTL输出高电平 时,输出点通过晶体管T1获得电压和电流,充电能力提高,从而加快开通速度,同时也降低了集电极开路TTL器件上的功耗。图7(c)为推挽式的改进电路, 采用这种电路不但可提高开通时的速度,而且也可提高关断时的速度。输出晶体管T1是作为射极跟随器工作的,不会出现饱和,因而不影响输出开关频率。

7.png

图7 TTL或CMOS器件输出电路

3.脉冲变压器耦合

脉冲变压器是典型的电磁隔离元件,单片机输出的开关信号转换成一种频率很高的载波信号,经脉冲变压器耦合到输出级。由于脉冲变压器原、副边线圈间没有电路连接,所以输出是电平浮动的信号,可以直接与功率管等强电元件耦合,如图8所示。

8.png

图8 脉冲变压器输出电路

这种电路必须有一个脉冲源,脉冲源的频率是载波频率,应至少比单片机输出频率高10倍以上。脉冲源的输出脉冲送入控制门G,单片机输出信号 由另一端输入G门。当单片机输出高电平时,G门打开,输出脉冲进入变压器,变压器的副线圈输出与原边相同频率的脉冲,通过二极管D1、D2检波后经滤波还 原成开关信号,送入功率管。当单片机输出低电平时,G门关闭,脉冲源不能通过G门进入变压器,变压器无输出。

这里,变压器既传递信号,又传送能量,提高了脉冲源的频率,有利于减轻变压器的体重。由于变压器可通过调整电感量、原副边匝数等来适应不同 推动功率的要求,所以应用起来比较灵活。更重要的是,变压器原副边线圈之间没有电的联系,副线圈输出信号可以跟随功率元件的电压而浮动,不受其电源大小的 影响。

当单片机输出较高频率的脉冲信号时,可以不采用脉冲源和G门,对变压器原副边电路作适当调整即可。

4.光电耦合

光电耦合可以传输线性信号,也可以传输开关信号,在输出级应用时主要用来传递开关信号。

如图9所示,单片机输出控制信号经缓冲器7407放大后送入光耦。R2为光耦输出晶体管的负载电阻,它的选取应保证:在光耦导通时,其输出晶体管可靠饱和;而在光耦截止时,T1可靠饱和。但由于光耦响应速度慢使开关延迟时间加长,限制了其使用频率。

9.png

图9 光耦输出电路

结语

单片机接口技术在很多资料中均有详细的介绍,但在对大量电气控制产品的改造和设计中,经常会碰到用接口芯片所无法解决的问题(如驱动电流大、开关速度慢、抗干扰差等),因此必须寻求另一种电路解决方案。

上述几种输入/输出电路通过广泛的应用表明,其对合理、可靠地实现单片机电气控制系统具有较高的工程实用价值。

转载来源:嵌入式专栏 素材来源网络。

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 29

1、前言

嵌入式固件一般分为BootLoader和App,BootLoader用于启动校验、App升级、App版本回滚等功能,BootLoader在cpu上电第一阶段中运行,之后跳转至App地址执行应用程序。

因此,在发布固件的时候,会存在BootLoader固件和App固件;此时我们期望是将BootLoader固件和App固件合并成为一个固件,这样在量产时只需烧录一次即可。

1.png

2、传统方式

一些传统的方法都是“土办法”,没什么毛病,但比较繁琐。项目种类增加,或者版本发布频繁时更加体现出繁琐性,且易出错,操作稍微失误可能导致固件不完整;烧录不完整的固件,机子变“砖头”。

  • 烧录两次,分别烧录BootLoader和App固件

  • 烧录固件到芯片后,再从芯片读取固件,另存为hex文件

  • 手动复制、合并固件

  • BootLoader支持App固件传输功能的,只烧录BootLoader,后期再升级App

3、高效方式

我们目标是通过自动化脚本合并生成一个发布固件,提高效率和确保固件的完整性。

3.1 合并文件

Linux下的脚本我们用得很多,其实Windows的脚本也非常优秀,利用Windows的脚本可以快速实现增、删、查、改文件。常用Windows脚本命令如下。

  • 合并两个文件:copy /b

  • 重命名文件:ren <source_file> <dect_file>

  • 删除文件:del

很显然,我们利用其合并命令,只需一条指令即可将BootLoader和App文件合并。

例子:

假设当前目录存在Boot.bin和App.bin文件,合并后文件命名为Firmware.bin。

copy /b .\Boot.bin + .\App.bin Firmware.bin

注:Windows的目录路径为反斜杠,与Linux不同。

3.2 bin转hex

我们知道,二进制(bin)文件是不存在地址信息的,cpu上电执行并不一定是从地址0开始执行代码,如STM32芯片起始执行地址为0x8000000。

因此不能通过串口工具烧录bin文件,只能通过J-link或者ST-link烧录,并且在烧录前指定存储起始地址。因此,将bin文件转换为hex文件是有必要的。

bin转hex方式:

  • 使用jflash工具,把合并后的bin文件,使用jflash打开,另存为hex格式文件

  • 将bin文件烧录置芯片,读取出来,另存为hex文件

  • 自己动手写一个bin转hex工具

  • 借助第三方bin转hex工具

前两者太繁琐,效率低下;第三个比较灵活,但需要花点时间;如果使用优秀的现成工具是最快捷的办法。推荐使用“srec_cat.exe”工具,可以结合Windows脚本一起使用。

3.2.1 srec_cat工具

srec_cat一个功能非常强大的文件合并、转换工具,支持功能众多,包括:

  • 文件合并

  • 文件分割

  • bin转hex

  • hex转bin

  • 数据填充

  • CRC校验

此外,还存在srec的系列工具,文件比较工具 srec_cmp.exe和文件信息查看工具 srec_info.exe,可以从文章后面官方网站下载使用。

文件合并

命令格式:

srec_cat.exe <源文件0> <文件类型> <源文件1> <文件类型> <目标文件> <文件类型>

例子:

srec_cat.exe source0.bin -Binary source1.bin -Binary -o merge.bin -Binary
srec_cat.exe source0.hex -Intel source1.hex -Intel -o merge.hex -Intel

如果BootLoader和App生产的文件为hex格式,可以直接使用该命令合并为一个hex文件,注意地址的连续性。

bin转hex

命令格式:srec_cat.exe <bin源文件> <-Binary> <-offset> <偏移地址> <-Output> <hex目标文件> <-Intel>

例子:

将Boot.bin和App.bin合并的Firmware.bin转换为hex格式文件。

srec_cat.exe Firmware.bin -Binary -offset 0x8000000 -o Firmware.hex -Intel

0x8000000,是STM32的起始执行地址

更多的srec应用和工具下载详见官方网站:http://srecord.sourceforge.net/download.html

3.3 完整示例

第一步,在需要生成固件目录新建一个txt文件 第二步,键入如下内容(Boot固件和App固件可以指定目录)

copy /b .\Boot.bin + .\App.bin Firmware.bin
srec_cat.exe Firmware.bin -Binary -offset 0x8000000 -o Firmware.hex -Intel
del Firmware.bin

第三步,重命名txt文件为".bat"后缀文件,即是Windows可执行脚本的文件类型 第四步,双击运行脚本,即可生成目标文件 出现任何目标文件生成失败的情况,检查相关源文件是否存在,路径是否正确。

3.4 举一反三

以此类比,存在多个App文件的情况,可以通过该方式分别进行合并出一个固件。

另外,实际项目中,经常会使用内部flash空闲扇区保存一些设备参数信息,如校准系数、设备地址、序列号等信息,我们可以将参数信息保存为一个bin文件,通过该方式和固件合并,这样量产时将参数和固件一并写入,提高生产效率!

2.png

来源:网络

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com

围观 107

这是一个初学者不会去了解的问题,但,会使老司机掉坑的问题。这也是最近在技术交流群看到的一个问题,所以,就出来简单分享一下。

概述

这个问题看起来比较简单,我相信很多人都能说出答案。但是,很多人都只是停留在表面,没有在项目中经历过,也没有更深入的去了解。

1.jpg

很早之前年的单片机可能没有输出速度这个配置选项,但是这后面的单片机基本都有配置速度的选项,下面结合STM32来简单介绍一下。

GPIO输出速度

不管标准外设库,还是STM32CubeMX配置GPIO输出引脚,都会有速度GPIO_InitStruct.Speed这个选项。

类似如下:

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

根据不同MCU型号,速度选项,有些有3个,有些有4个。一般定义在xxx_gpio.h文件中。

#define GPIO_Speed_2MHz  GPIO_Speed_Level_1   /*!< I/O output speed: Low 2 MHz  */
#define GPIO_Speed_10MHz GPIO_Speed_Level_2   /*!< I/O output speed: Medium 10 MHz */
#define GPIO_Speed_50MHz GPIO_Speed_Level_3   /*!< I/O output speed: High 50 MHz */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_LOW        (0x00000000u)  /*!< Low speed       */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM     (0x00000001u)  /*!< Medium speed    */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_HIGH       (0x00000002u)  /*!< High speed      */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH  (0x00000003u)  /*!< Very high speed */

对于普通输出GPIO,使用STM32CubeMX配置,默认配置低:

2.png

当然,如果配置成其他模式,有可能是中,或高。

比如:配置UART、CAN引脚,速度会是高。

提问:你想过为什么会是低、高吗?

测量GPIO输出波形

不知道大家用示波器测量过GPIO输出波形没有,特别是在高速(单位M)的时候。

我以前经常测量MCO引脚输出时钟,测量过的人应该都知道,如果输出速度高于配置速度,会明显看到波形不正常。

波形会出现不完整,幅度低等失真现象。

相信不用我说,有一定常识的人都能理解。

差异原因

速度的配置,就是决定IO口驱动电路的响应速度。

我们需要结合实际情况配置速度,不同速度会有不同的影响。

高低速差异:配置高速:输出频率高,噪音大,功耗高,电磁干扰强;

配置低速:输出频率低,噪音小,功耗低,电磁干扰弱;提高系统EMI(电磁干扰)性能;

看到差异,相信很多人就能理解了。

实际情况中,比如:低功耗的产品,你会考虑功耗。

环境不好的场合,通信不稳定,你会考虑电磁干扰等。

举例:如果你使用9600波特率UART通信,建议速度配置为低。

所以,如果你想使产品更加完美,速度配置也是关键的一项。

来源:strongerHuang

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。

围观 27

页面

订阅 RSS - 单片机