AT32

近年全球提倡发展工业自动化之际，节能减碳意识不断加强，直流无刷电机强调更高的能源转换效率，得到了广泛的应用。电机控制方案重点在于高速实时的控制，AT32 MCU高性能运算与实时采样效率赋予了电机高效工作能力，提升了电机向量控制精确度，而在三相交流电机磁场导向控制（field-oriented control，简称FOC）的算法应用中，电机电流为不可或缺的物理量反馈信息。为满足精简电路、缩小面积与降低系统成本需求，单电阻电流采样技术的应用日益普及，仅需一个电流感测电阻和一个放大电路，无需额外校正，同时实现过流保护。AT32 MCU内建的高速高性能ADC搭配对应的电流采样电路，可进行单电阻电流采样，提高采样精确率，带来事半功倍的效果，应用于电动两轮车、滑板车、吹风机、吸尘器、吊扇、空调风机/压缩机等电机电流为数十安培以下的设备，充分满足各种应用领域对于电机精准控制需求。

雅特力开发出一套完整高效的电机控制生态系统，提供多系列适用电机控制MCU产品型号，如AT32F413、AT32F421等系列。主流型AT32F413系列采用32位ARM® Cortex®-M4F 内核，主频高达200MHz具有高效处理能力，提供64~256KB Flash和16~64KB SRAM供选择，具有丰富灵活的外设，包含1个USB、2组CAN、1个SDIO、5个UART等多种接口供选择，且提供双ADC可同时采样，当执行高频采样率的快速电流/速度/位置等控制回路计算时，使其轻松胜任、游刃有余，同时保留MCU执行余裕，提供其它程序运作，如通讯功能等，满足高速数据采集、混合信号处理、工业控制与电机应用要求。

为使单电阻电流感测所需的时间缩短，近似于多电流传感器的性能，需搭配高性能的硬件电路与仿真/数字转换器。雅特力提供超值型AT32F421和AT32F4212系列MCU，120MHz CPU 主频，16~64KB Flash和8~16KB SRAM，外设扩展了1个高速轨到轨电压比较器，1个采样率高达2Msps的12位高速ADC，转换频率可高达28MHz，最短采样时间仅54ns，全部转换时间仅0.5ms，非常适用于单电阻电流采样的驱动器，并可在极短的采样时间窗口正确采样。此外，AT32F4212在AT32F421原有基础上增加2路运算放大器OPA，简化电路设计及降低物料成本；为了降低单电阻电流采样复杂度，对内建的PWM位移做了调整，缩短电流反馈信号稳定时间与ADC采样转换时间。

低电压调变PWM向量位移示意图

此外，雅特力提供电机控制算法函数库，包含编码器、霍尔有感与无感FOC控制相关函数，可应用三电阻、双电阻、单电阻等电流反馈方式，以及包含霍尔有感与无感6-step BLDC控制相关函数。此外，配置免费的电机监控上位机软件，友好的UI界面，可实时监看电机运转参数、状态与动态显示响应波形，便于进行在线调试相关控制参数。这些功能强大的硬件开发工具包和易使用的电机控制算法软件，从方波驱动到弦波驱动、霍尔传感器的反馈到无传感器的反馈，全方位支持工程人员实现高效电机向量控制方案。

雅特力专注于32位微控制器研发与创新，全系列采用ARM® Cortex®-M4高效能或M0+低功耗内核，追求卓越的产品质量和一流服务，具有高效能、高稳定性与高可靠度的优势，成功缔造M4业界最高主频288MHz运算效能，且AT32 MCU全系列产品支持工业级工作温度范围(-40°~105°)，已成功累积多元的终端产品案例，如高速风筒、扫/拖地机、变频器、工业缝纫机、伺服电机、电竞周边产品、断路器、ADAS、T-BOX、数字电源、电动工具等终端设备应用，广泛地覆盖电机、工控、消费、商务、物联网及5G等领域。

来源：AT32 MCU 雅特力科技

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围观 15

7月21日，由AspenCore主办的2023全球MCU生态发展大会在深圳罗湖君悦酒店圆满举行。本次活动聚集国际和本土知名MCU厂商的技术和应用专家，为来自消费电子、家电、工业控制、通信网络、新能源汽车和物联网领域的OEM厂商和方案集成商代表带来MCU领域的最新技术趋势和应用解决方案。

雅特力产品市场经理林金海先生发表了“AT32 MCU加速应用创新与产业智慧升级”的主题演讲，介绍了AT32 MCU产品布局规划，新产品市场方向，开发生态系统，AI Edge人工智能布局及创新应用方案，现场氛围热烈，人头攒动。

大会中林金海先生详细介绍了雅特力AT32 MCU产品家族，包含低功耗、超值型、主流型、高性能、无线型及车载型六大系列，共15款产品，近200个型号，全系列产品采用55nm先进工艺及ARM® Cortex®-M4高效能或M0+低功耗内核，产品应用覆盖5G、物联网、车载、消费、商务、电机、工控及新能源电子等领域，为广大用户提供高性能、高性价比、低功耗的MCU产品，满足不同领域不同产品的多元化市场需求。

林金海先生提到，随着物联网、工业自动化、新能源和汽车电子的高速发展，雅特力紧跟市场需求，将推出符合不同细分市场的MCU新产品，推动应用创新与升级。

AT32A403A车载型MCU

AT32A403A搭载ARM® Cortex®-M4内核，达200MHz CPU运算速度，最高可支持1MB Flash及224KB SRAM。即将通过AEC-Q100 Grade2车规级可靠性认证，兼具高效能、高安全与高可靠性，可广泛适用于车身控制、ADAS辅助驾驶、车载影音、BMS等新能源车用场景。预计将于2023年8月正式发布！

AT32F402/405主流型MCU

AT32F402/405系列高效能ARM® Cortex®-M4微控制器，高达216MHz CPU运算速度，最高可支持256KB Flash及96KB SRAM，内建独立的HS USB OTG(F405内建高速PHY)与FS USB OTG，特别适用于高阶电竞市场，工业自动化，USB周边，物联网及消费性电子等各种高运算、高速USB应用需求的设计。预计将于2023年9月正式发布！

此次活动现场雅特力重点展示了基于AT32 MCU的光伏逆变器应用方案，AT32 MCU以其高效能、高稳定性、高性价比的优势，打造了更安全、高效、智能的光伏应用方案，通过智能监测、预测和调度，可以提高光伏系统的效率和可靠性，同时实现能源的优化配置和最大化利用，助力社会绿色低碳可持续发展。

雅特力展台

光伏逆变器

低压电机方案板

EmberGL 3D演示

从简单的控制到嵌入式系统，再到物联网，我们对MCU产品性能和应用场景的要求不断提升，生态建设也变得尤为重要。雅特力不断构建完善的开发生态体系，提供全面性的开发工具平台，如AT-Link- Family编程调试工具等硬件资源，以及BSP标准库、ICP/ISP编程工具等软件资源，支持Keil, IAR, AT32 IDE, eclipse, RT-Thread Studio等IDE平台与RT-Thread, FreeRTOS及LittleVGL等OS/GUI平台。通过易用的软硬件工具，提升设计人员开发体验和便利，降低入门使用门坎，并减少重复设置工作，加速开发效率。

来源：AT32 MCU 雅特力科技

围观 17

7月11日，慕尼黑电子展在国家会展中心（上海）盛大开幕。雅特力聚焦电机控制、工业控制、智慧家电、汽车电子、消费及商务等热门应用场景，携高性能AT32 MCU与创新应用成果闪耀沪上，实现完美“首秀”。

全日精彩不断，亮点纷呈，吸引了众多电子行业人士参观交流！

本次展会现场还有哪些精彩看点？让我们一探究竟！

01、电机控制

雅特力在电机技术上不断突破与改进，推出了多款高性价比电机MCU与应用方案，现场展示了多款电机控制应用方案，包括低压电机方案板、高速风筒、电动两轮车、无人机、手持云台、滑板车控制器、运动控制器等。

低压电机方案板

雅特力低压电机开发板基于双ADC引擎AT32F413，运行了雅特力最新开发的电机库。可执行有位置传感器/无位置传感器FOC弦波矢量控制和120°方波BLDC电机控制，适用于多种电机驱动应用。

02、工业控制

雅特力全系列针对工业级别芯片设计，具有高可靠度和高安全性等特征，保证产品在-40℃～105℃的工作环境稳定运行。AT32 MCU已大量应用在工业自动化场景，此次现场展示了光伏逆变器、微机综保、变频器、数字电焊机、DTU、MPPT等应用方案。

光伏逆变器

AT32 MCU主频高达288MHz，可高效处理逆变器的复杂控制演算法，替代DSP，实现降本增效，同时满足高速获取资料的需求。AT32 MCU以其高效能、高稳定性、高性价比的优势，打造了更安全、高效、智能的光伏应用方案，为电网提供更加稳定、谐波含量较少的纯净电流，同时保障电网安全稳定，提升系统发电效率，助力社会绿色低碳可持续发展。

03、智慧家电

随着移动互联技术的蓬勃发展，家电朝着智能化趋势蓬勃发展，与传统家电不同，智能家居产品通过传感器和控制芯片来捕捉和处理信息。雅特力加大对MCU产品研发投入，通过IEC 60730家电安全标准认证，实现家电产品核心器件的全面覆盖。现场展示了亚马逊智能开关、毫米波雷达、吸尘器、安防报警器等产品应用。

智能开关

雅特力AT32F415系列MCU已实现支持亚马逊的Amazon Connect Kit (ACK)功能，并在亚马逊的官方产品智能调光开关批量量产。通过支持Alexa的智能音箱或APP应用程序，为墙面开关添加语音控制功能，从传统开关轻松升级为智能开关。

04、车载应用

雅特力在车载领域不断发力，即将推出车用型AT32A403A系列MCU，符合AEC-Q100 Grade2车规级可靠性认证标准，可广泛适用于车身控制、ADAS辅助驾驶、车载影音、BMS等新能源车用场景。现场可以近距离了解车载多媒体、车载空调、360环视、充电桩、充电枪等方案特色。

ADAS 360环视

雅特力AT32F403A与AT32F413系列均搭载32位ARM® Cortex®-M4内核，支持DSP指令集且整合浮点单元（FPU）。藉由 AT32高达240MHz的高主频高计算力，224KB大尺寸SRAM，双CAN总线，以及宽广的工作温度（-40~105℃）范围等优势，将设备节点独立且模块化，为ADAS汽车环视系统带来了大幅功能提升，既能达到ADAS车载在速度和性能上的要求，又能保证系统的可靠性和安全性，十分符合汽车电子应用。

05、消费&商务

雅特力在消费与商务市场有着成熟且广泛的应用案例，如3D打印机、MFi键盘、数位板、手持云台等众多应用，并不断向高端消费电子发力。

MFi键盘

采用AT32F425超值型MCU，主频最高96MHz，快速响应键盘输入和USB数据，可连接iOS设备，是目前市场上十分受欢迎的热销产品。精彩仍在继续，活动还将火热进行2天，期待大家前来观展！

来源：AT32 MCU 雅特力科技

围观 22

随着工业自动化，智能家居及汽车电子的发展普及，直流无刷电机（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）在诸多领域有了广泛应用。电机作为机械装备上至关重要的组件之一，无论是产品的性能，或是消费者的使用感受，都关乎于电机驱动和控制技术的好坏。

雅特力致力于建立高效电机控制生态系统，不仅有适用于电机控制的MCU，硬件开发套件，还提供有免费且易于使用的电机控制软件算法。从方波驱动到弦波驱动，从霍尔感测器的回授到无感测器的回授，雅特力都有建立起相关资源，协助电机控制工程师快速实现高效的电机矢量控制方案。

低压电机控制开发板

雅特力电机开发板是一个泛用型的低压三相电机驱动器，应用AT32系列微控制器搭配雅特力电机函数库，可驱动直流无刷电机、交流同步电机，以及异步电机。具备一个微控制器转接插座，可使用不同的AT32系列微控制器，执行电机控制算法。雅特力目前已提供基于双ADC引擎AT32F413的低压电机开发板和基于高速比较器AT32F421的低压电机开发板。

电机开发板设有霍尔信号接口与编码器接口，可回馈转子位置，进行有位置传感器的FOC控制驱动或六步方波驱动。提供剎车电阻接口，可应用于高动态响应控制时的动态剎车功能。具备三相输出端电压检测连接至ADC，以及虚拟中性点电路和比较器电路，可实现多种直流无刷电机(BLDC)六步方波无位置传感器驱动应用。并具备3个相电流检测电阻与1个直流地端母线电流检测电阻，可应用三电阻、两电阻电流检测，以及单电阻电流检测等三种电流检测方式。可执行有位置传感器与无位置传感器等磁场导向(field-oriented)向量控制法则(vector control algorithm)驱动三相交流电机，实现家用、商用以及工业等产品的电机控制应用技术。

开发板系统架构图在命令输入接口部分，除具有USB转UART界面、UART界面以及I2C接口外，并提供一个电位器模拟输入接口，可改变电位器电阻分压，输出电压命令由ADC读取。此外，有两个指拨开关以及一个按钮开关，可提供程序做控制模式设定，并提供5个LED指示灯，其中包含一个错误指示灯。

AT32电机函数库

雅特力针对电机开发提供了方便易用的AT32F413与AT32F421电机库，包含矢量控制电机库函数(mc_foc_library.lib)和6-step方波控制电机库函数(mc_bldc_library.lib)，用户可根据电机控制方式选择电机库，两类电机库皆包含有传感器的控制函数以及无传感器的控制函数，注意在使用电机库时皆须调用初始设定相关函数以进行软件的初始设定。

电机库函数、使用者自定义函数与UI函数均建构于BSP之上，而用户自行撰写的控制程序则植基于电机库函数、用户自定义函数与UI函数之上。因此用户可以很方便地调用电机控制函数控制MCU硬件外设，实现电机控制程序。并可同时经由UI控制函数与外部个人计算机UI软件工具链接，传输实时的电机控制状态或实时改变控制参数与命令。

以下为一个电机控制工程中电机库应用函数与其它MCU基础函数(BSP)、UI通讯程序，以及用户撰写的控制函数与自定义函数之间的关系图。

电机库控制程序架构图

以下为电机库文档结构说明图。头文件提供设定MCU外设、控制形式、电机参数、控制板参数、控制器参数，相关的设定参数于mc_xxx_globals.c中的函数设定变数初值，MCU外设规划则由mc_hwoio.c文件执行相关外设初使化设定。

电机库文档结构说明图

雅特力在电机成本、可靠性等方面不断做出突破与改进，AT32F421、AT32F4212、AT32F413三款电机MCU搭配Cortex-M4内核和雅特力电机库算法，具有快速高效的算法能力和高性价比的价格优势，可满足电机控制在系统复杂性、实时性和智能化等方面日益严苛的要求。

来源：AT32 MCU 雅特力科技

围观 22

AT32 的 RTC 接口用于实现日历、时钟功能，本文主要就 RTC 的基本功能进行讲解和案列解析。

详阅请点击下载：《雅特力AT32 RTC入门指南》

来源：AT32 MCU 雅特力科技

围观 32

本应用入门指南主要介绍以下几部分内容：

1. 基于雅特力提供的 V2.x.x 的 BSP 板级支持包来进行 SD 存储卡、多媒体卡（MMC）的命令和数据通信的配置及操作，针对该存储卡的读、写进行讲解和案列解析。

2. 基于雅特力提供的 V2.x.x 的 BSP 板级支持包来进行 SD 存储卡、多媒体卡（MMC）加载 FATFS 文件系统，针对该存储卡的格式化、创建并读写文件进行讲解和案列解析。

注：本应用笔记对应的代码是基于雅特力提供的V2.x.x 板级支持包（BSP）而开发，对于其他版本BSP，需要注意使用上的区别。

详阅请点击下载

《雅特力AT32 MCU SDIO入门指南》

来源：AT32 MCU 雅特力科技

围观 63

本文档主要描述AT32F4xx系列USB设备库的架构和使用方法，方便开发者使用库快速开发USB相关的应用，同时也会介绍AT32 BSP 里面对应的USB例程。

USB 在设备互联上使用非常多，常用的鼠标，键盘，耳机，打印机等都可以使用 USB 进行连接， AT32 的 USB 设备库将实现这些常规的设备类（HID,AUDIO,CDC,MSC 等），开发人员可根据应用需求去修改这些设备类，以实现具体应用，支持库版本 AT32F4xx_Firmware_Library_V2.0.0。详阅请点击下载

《雅特力AT32 MCU USB设备库的架构和使用方法》

来源：AT32 MCU 雅特力科技

围观 19

CAN概述

CAN是Controller Area Network的缩写（以下称为CAN），它的设计目标是以最小的CPU负荷来高效处理大量的报文。1986年德国电气商BOSCH公司开发出面向汽车的CAN通信协议。此后，CAN通过ISO11898及ISO11519进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。现在，CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

CAN协议特点：

多主控制：
在总线空闲时，所有节点均可发送信息。如果出现两个及以上节点同时开始发送信息时，总线会根据标识符（Identifier以下称为ID）进行仲裁，ID越小则优先级高，则仲裁优胜，仲裁优胜的节点继续发送，仲裁失利的节点立即转入接收状态。需注意，ID并不是表示节点地址，而是指示所发送的报文的优先级。
系统的灵活性：
如上所述，与CAN总线的各节点没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增减节点时，连接在总线上的其它节点的软硬件设计均不受影响。
高可靠性：
CAN协议具有错误检测、错误通知、故障封闭和错误恢复功能。CAN总线上的任意节点均可检测错误（错误检测）；检测到错误后向总线发送错误帧以通知其他节点（错误通知）；同时每个节点内部有一个错误计数功能，每次检测到错误之后，错误计数值累加，当某节点持续错误导致计数连续累加，直到大于256后，此故障节点从总线上断开，避免影响其他节点（故障封闭）。且发送节点如果在发送信息的过程中检测到错误，待错误结束后会自动重发此信息直到成功发送（错误恢复）。
通信速度较快，通信距离远：
最高1Mbps（距离小于40m），最远可达10km（速率低于5Kbps）。
可连接节点多：
CAN总线是可同时连接多个节点。节点数量理论上是没有限制的。但实际上节点数量受总线时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的节点数增加；提高通信速度，则可连接的节点数减少。

正是因为CAN协议的这些特点，使得CAN特别适合工业过程监控设备的互连，因此，越来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一。CAN协议经过ISO标准化后有两个标准：ISO11898标准和ISO11519-2标准。其中ISO11898是针对通信速率为125Kbps~1Mbps的高速通信标准，而ISO11519-2是针对通信速率为125Kbps以下的低速通信标准。本文例程使用的是1Mbps的通信速率，使用的是ISO11898标准。

CAN协议介绍

本章主要介绍CAN的网络拓扑结构、总线物理层特性、帧类型、帧结构、位填充机制、位格式、同步机制、仲裁机制、错误处理机制等。另外还有CAN协议的更多细节请参考BOSCH CAN协议，本文不再详述。

CAN网络拓扑结构

如下图1：CAN总线由两条差分线CANH和CANL组成，各个节点通过较短的支线接入CAN总线。各节点从通信协议而言是没有主从和地址区分的，每个节点均可以平等的收发数据。另外，在CAN总线的两端各有一个120Ω的终端电阻，来做阻抗匹配，以减少回波反射。

图1 CAN网络拓扑结构

CAN总线物理层特性

如下图2：显性电平对应逻辑“0”，CANH和CANL压差2.5V左右。而隐性电平对应逻辑“1”，CANH和CANL压差为0V。在总线上，显性电平具有优先权，只要有一个节点输出显性电平，总线上即为显性电平。而隐形电平则具有包容的意味，只有所有的节点都输出隐性电平，总线上才为隐性电平。

图2 CAN总线电平特性

帧类型

如下表1，CAN包含了以下5种帧类型。其中数据帧和远程帧由用户控制收发；错误帧、过载帧和间隔帧是CAN总线上各节点硬件根据对应状态发送，用户不能也无需控制。

表1 CAN帧类型

如下图3，包含了各类型帧结构示意。

图3 CAN各帧类型

帧结构

本文仅对标准数据帧进行详细介绍，其他帧类型可参考图3与标准数据帧进行对比理解。

一帧标准数据帧包含如下部分：

帧起始：为1bit显性位。由于CAN总线空闲时是隐性电平，帧起始的显性位用于提示总线上的节点“一帧信息传输开始了”。

仲裁段：表示该帧优先级的段，包含标识符和帧类型（数据/远程帧）。

控制段：表示数据的字节数、标识符类型（标准/扩展标识符）及保留位的段。

数据段：数据，一帧可发送0~8个字节的数据（数据长度根据控制段的DLC决定）。

CRC段：发送节点将CRC计算区域（不包含填充位）进行CRC计算后放入CRC段发送。接收节点也对CRC计算区域进行CRC计算，并与收到的CRC域进行对比，若CRC对比结果有误则向总线发送错误帧，若对比结果正确则随后发送应答。

ACK段：含应答位（ACK SLOT）和应答间隔符（ACK DELIMITER）。发送节点在ACK段均发送隐性电平；接收节点如果在接收过程中没有检测到错误，则在应答位输出1bit显性电平，以通知发送节点“这帧数据被正确的接收了”。

帧结束：表示数据帧结束的段，为7bit隐性电平。

图4 CAN标准数据帧

位填充

由于CAN总线只有CANH/CANL两条差分线，没有CLK线来做同步，所以CAN是直接通过数据流中间的跳变沿来做同步的（参考下文同步机制）。而为了避免数据流中出现大段没有跳变沿的情况，CAN加入了“位填充”机制。

即发送器只要检测到位流里有5个连续相同值的位，便自动在位流里插入一相反电平的填充位。例如，原始数据流为“0000000111110001…”，经过位填充后实际输出到CAN总线的数据流为“000001001111100001…”，加下划线的位即为填充位。

位填充的范围为帧起始（SOF）~CRC域（不含CRC间隔符），参考上图4。

位格式

AT32的CAN一个bit可分为3段：

同步段（SYNC_SEG）
位段1（BIT SEGMENT 1），包括CAN标准里的PROP_SEG和PHASE_SEG1，记为BSEG1。
位段2（BIT SEGMENT 2），即CAN标准里的PHASE_SEG2，记为BSEG2。

这些段又由Time Quantum（以下称为Tq）的最小时间单位构成。

1位分为3个段，每个段又由若干个Tq构成，这称为位时序。

1位由多少个Tq构成、每个段又由多少个Tq构成等，可以任意设定位时序。用户通过设定位时序和Tq长度来设定CAN的波特率和采样点。关于波特率和采样点设置，后文详细介绍。

各段作用及AT32的CAN可配置的Tq数见下表2：

表2 位的各段的作用

如下图5，同步段、位段1和位段2组成一个bit。BSEG1和BSEG2段交界处为采样点，即接收节点采样的时间点。

图5 位时序

同步机制

硬同步（HARD SYHCHRONIZATION）：

硬同步后，内部的位时间从同步段重新开始。因此，硬同步强迫由硬同步引起的沿处于重新开始的位时间同步段之内。即下图6的理想跳变沿情况。

重新同步跳转宽度（RESYHCHRONIZATION JUMP WIDTH）：

重新同步的结果，使位段1增长，或使位段2缩短。位段增长或缩短的数量有一个上限，此上限由重新同步跳转宽度给定。重新同步跳转宽度应设置于1~4Tq之间。

如下图6：

当在BSEG1段检测到下降沿，则BSEG1段增长Tdelay，当前bit整体增长Tdelay，其中Tdelay<=重新同步跳转宽度。

当在BSEG2段检测到下降沿，则BSEG2段缩短Tadvance，当前bit整体缩短Tadvance，其中Tadvance<=重新同步跳转宽度。

图6 重同步跳跃

仲裁机制

只要总线空闲，任何单元都可以开始发送报文。如果2个或2个以上的单元同时开始传送报文，那么就会有总线访问冲突。通过对ID进行逐位仲裁可以解决这个冲突。仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。当具有相同ID的数据帧和远程帧同时初始化时，数据帧优先于远程帧。仲裁期间，每一个发送节点都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。如果电平相同，则这个节点可以继续发送。如果发送的是一“隐性”电平而监测到是一“显性”电平（见总线电平），那么该节点就失去了仲裁，必须立即退出发送状态并转入接收状态。

例如下图7，节点1和节点2同时发送一帧数据，ID段前几bit相同。直到红色处，节点1发送隐性电平“1”，节点2发送显性电平“0”。此时节点2仲裁优胜，继续发送，总线电平和节点2发送值一致；而节点1仲裁失利，在下一bit转入接收，后续节点1的发送引脚保持隐性电平。

图7 仲裁机制

错误处理机制

错误类型

CAN协议定义了以下5种不同的错误类型：

位错误（Bit Error）
单元在发送位的同时也对总线进行监视。如果所发送的位值与所监视的位值不相符合，则在此位时间里检测到一个位错误。AT32将位错误细分为显性位错误（发送显性位但检测到隐性位）和隐性位错误（发送隐性位但检测到显性位）。CAN节点在发送状态会出现此类错误。
但是在仲裁场（ARBITRATION FIELD）的填充位流期间或应答间隙（ACK SLOT）发送一“隐性”位的情况是例外的——此时，当监视到一“显性”位时，不会发出位错误。当发送器发送一个被动错误标志但检测到“显性”位时，也不视为位错误。
位填充错误（Stuff Error）
如果在使用一帧报文的位填充区域（参考图4的“位填充区域”）检测到6个连续相同的位电平时，将检测到一个位填充错误。CAN节点在接收状态会出现此类错误。
CRC错误（CRC Error）
CRC序列包括发送器的CRC计算结果。接收器计算CRC的方法与发送器相同。如果计算结果与接收到CRC序列的结果不相符，则检测到一个CRC错误。CAN节点在接收状态会出现此类错误。
格式错误（Form Error）
当一个固定形式的位场含有1个或多个非法位，则检测到一个格式错误。例如在CRC间隔符/ACK间隔符的位场检测到显性位，则会检测到格式错误。例外：接收器的帧末尾最后一位期间的显性位不被当作帧错误。CAN节点在接收状态会出现此类错误。
应答错误（Acknowledgment Error）
只要在应答位（ACK SLOT）期间所监测的位不为“显性”，则发送器会检测到一个应答错误。CAN节点在发送状态会出现此类错误。

错误状态

CAN节点检测到错误之后，根据不同状态和错误类型会对发送错误计数器（TEC[7:0]）/接收错误计数器（REC[7:0]）进行加1或加8（具体增加规则请参考BOSCH CAN协议），每正确的发送/接收一帧数据后，发送/接收错误计数器减1。因此发送/接收错误计数器值表明了CAN节点和网络的稳定程度。根据发送/接收错误计数器值，一个节点的状态会处于以下三种之一：

错误主动
“错误主动”的节点可以正常地参与总线通讯并在错误被检测到时发出主动错误标志（6个显性位）。见下图8，TEC<128且REC<128即为错误主动状态。
错误被动
“错误被动”的节点可参与总线接收和发送数据/远程帧。但检测到错误时只能发送错误被动标志（6个隐形位）。见下图8，255≥TEC>128且255≥REC>128即为错误被动状态。
离线
“离线”的节点相当于直接从CAN总线断开，不能收/发任何信息。见下图8，TEC>255即为离线状态。

AT32离线管理：AT32 CAN从离线状态恢复分两种情况：

1）当CAN主控制寄存器（CAN_MCTRL）AEBOEN位为‘0’时，需要软件请求进入冻结模式，再请求退出冻结模式，然后在通信模式下等待CAN节点RX检测到128次11个连续隐性位，随后该节点会从离线状态恢复。

2）当AEBOEN位为‘1’时，通信模式下CAN节点RX检测到128次11个连续隐性位，就自动从离线状态恢复。

图8 错误状态

AT32的CAN

AT32的CAN支持标准CAN协议2.0A和2.0B。且在兼容标准CAN协议的基础上增加了一些功能和可配置选项。其中CAN 2.0A和2.0B的主要差别在于：CAN 2.0A仅支持11bit ID，即只支持标准帧；CAN 2.0B支持11bit/29bit ID，即支持标准帧和扩展帧。

本章节主要介绍AT32 CAN的主要设计结构和使用，介绍了AT32 CAN的正常通信流程，包括发送流程、接收流程、报文过滤、波特率及采样点设置等。其他AT32 CAN相关设计，例如错误管理、中断管理等，请参考RM相关章节。

整体功能介绍

随着CAN网络节点和报文数量的增加，需要一个增强的过滤机制处理各种类型的报文，减少接收报文的处理时间，采用FIFO的方案，使得CPU可以长时间处理应用层任务而不会丢失报文。同时发送报文由硬件控制发送优先级顺序。基于以上考虑，CAN控制器提供28组位宽可配置的标识符过滤器组，2个接收FIFO，每个FIFO都可以存放3个完整的报文。共有3个发送邮箱，发送调度器决定发送优先级顺序。整个收发过程完全由硬件管理，无需占用CPU资源。

图9 AT32 CAN整体功能介绍

CAN发送流程

CAN发送流程见下图10和以下的步骤：

用户使用时只需操作1）~3）。4）~7）由硬件自动完成，无需用户代码参与，不占用CPU资源。

1）程序选择1个空置的邮箱（发送邮箱空标志TMxEF=1）

2）将需要发送的报文写入对应的空邮箱。报文内容包含：ID、帧类型、数据长度和发送数据等

3）请求发送：将CAN_TMIx的TMSR位置1

4）邮箱挂号（等待成为最高优先级）

5）预定发送（等待总线空闲）

6）发送

7）邮箱空置

注：以上步骤1）~7）只简单介绍正常发送流程，下图10中还包含取消发送、发送失败、自动/不自动重传等情况，可参考RM文件报文发送一节，这里不再详述。

下图10中标志位和操作位说明如下：

TMxTCF：请求完成标志位（发送/中止请求）

TMxTSF：发送成功标志位

TMxEF：发送邮箱空标志位

TMSR：请求发送

TMxCT：中止发送

PRSFEN：禁止自动重传(PRSFEN=1时，禁止自动重传；PRSFEN=0时，自动重传直到发送成功)

图10 CAN发送流程

CAN接收流程

CAN常用接收流程如下，即下图11的“空”和“挂号_1”两个状态间循环：

1）FIFO空

2）收到有效报文

3）进入“挂号_1”状态（FIFO内有1条有效报文的状态）

4）读取有效报文：读取接收邮箱寄存器（CAN_RFIx，CAN_RFCx，CAN_RFDTLx，CAN_RFDTHx）。

5）释放邮箱：CAN_RFx寄存器RFxR位置1。

注：用户使用时只需操作4）~5）。1）~3）由硬件自动完成，无需用户代码参与，不占用CPU资源。

有效报文：

当报文被正确接收（直到EOF域的最后一位都没有错误），且通过了标识符过滤，那么该报文被认为是有效报文。过滤器相关介绍见下一节。

而如果接收过程中用户不参与操作（即不去读取有效报文和释放邮箱），硬件流程如下：

1）收到有效报文

2）进入“挂号_1”状态（FIFO内有1条有效报文的状态）

3）收到有效报文

4）进入“挂号_2”状态（FIFO内有2条有效报文的状态）

5）收到有效报文

6）进入“挂号_3”状态（FIFO内有3条有效报文的状态）

7）收到有效报文

8）进入“溢出”状态（FIFO内有3条有效报文，丢失了一条报文，溢出标志置起）

下图11中标志位和操作位说明如下：

RFxMN：FIFO内有效报文数量（取值0~3）

RFxOF：溢出标志位

RFxR：释放邮箱

图11 CAN接收流程

过滤器

在CAN协议里，报文的ID不代表节点的地址，而是跟报文的内容相关的。因此，发送者以广播的形式把报文发送给所有的接收者。节点在接收报文时，根据ID的值决定软件是否需要该报文；如果需要，就存到接收FIFO里，用户可通过软件读取接收邮箱寄存器获取该报文；如果不需要，报文就被丢弃且无需软件的干预。

为满足这一需求，AT32 CAN控制器为应用程序提供了28个硬件过滤器组（AT32F435系列有28个过滤器组，0~27；但AT32F403A等系列只有14个过滤器组，0~13。具体请参考相应型号的RM），以便只接收那些软件需要的报文。用户配置好需要的ID后，整个过滤过程无需软件参与，不占用CPU资源。

过滤器的位宽

每个过滤器组由2个32bit的寄存器，CAN_FiFB1和CAN_FiFB2组成。通过配置CAN_FBWCFG寄存器的FBWSELx位，可以设置2个16位宽或者1个32位宽的过滤器。

32位宽的过滤器寄存器CAN_FiFBx包括：一组SID[10：0]、EID[17：0]、IDT和RTR位。

16位宽的过滤器寄存器CAN_FiFBx包括：两组SID[10：0]、IDT、RTR和EID[17：15]位。

过滤器模式

通过设置CAN_FMCFG寄存器的FMSELx位可以设置过滤器寄存器工作在标识符掩码模式或者标识符列表模式，掩码模式用来指定ID的哪些位需要与预设ID相同，哪些位无需比较，列表模式表示ID的每个位都必须与预设ID一致。

两种模式与过滤器位宽配合使用，可以有以下四种过滤方式：

图12 32位宽标识符掩码模式

图13 32位宽标识符列表模式

图14 16位宽标识符掩码模式

图15 16位宽标识符列表模式

更多CAN过滤器说明，例如CAN过滤器匹配序号，优先级规则等可参考RM文件报文过滤一节，这里不再详述。过滤器配置流程见后文案例介绍--CAN接收过滤器使用。

CAN波特率及采样点计算

如前文CAN位格式一节所述，CAN的一个bit被分为几段。其中第一段同步段（SYNC_SEG）固定为1Tq，1Tq的长度由CAN位时序寄存器（CAN_BTMG）的分频系数BRDIV[11：0]位定义；位段1（BSEG1）通过配置CAN位时序寄存器的BTS1[3：0]位，可设定为1~16Tq；位段2（BSEG2）通过配置CAN位时序寄存器的BTS2[2：0]位，可设定为1~8Tq。用户通过配置CAN时序寄存器，可设置CAN波特率和采样点，整个CAN总线上各节点的波特率和采样点一致最佳，不过由于各节点主频可能不一样，所以比较难保证波特率和采样点均一致。用户使用时应首先保证波特率一致，采样点尽量保持在较小的偏差范围内，这样CAN总线可以支持更多的节点和更长的线路。

波特率计算公式

其中

例如，bsp例程project\at_start_f437\examples\can\communication_mode：

APB时钟：APB1_CLK=144MHZ

CAN分频系数：BRDIV=12

此时1Tq=1/(144MHZ/12)=(1/12)us

同步段：SYNC_SEG=1Tq（固定不变，无需用户配置）

位段1：BSEG1=8Tq（BTS1[3：0]=7）

位段2：BSEG2=3Tq（BTS2[2：0]=2）

此时Nomal Bit Timimg=1Tq*(SYNCSEG+BSEG1+BSEG12)=1us

此时BaudRate=1/(Nomal Bit Timimg)=1/1us=1Mbps

采样点计算公式

sample point=(SYNC_SEG+BSEG1)/(SYNC_SEG+BSEG1+BSEG12)

举例同上：

此时sample point=(1+8)/(1+8+3)=75%

关于采样点设置，CAN协议并没有明确规定，但根据各厂商CAN设备使用习惯，采样点设置建议如下

表3：

表3 采样点设置建议

波特率计算工具

为方便用户波特率设定，本文介绍一个AT专用波特率计算工具：

使用步骤如下：

1）波特率设定：高速CAN波特率最大为1M，各厂商CAN设备常用波特率为125K、250K、333K、500K、1M等。用户可根据需要设定波特率。参考下图16“波特率(Kbit/S)”。

2） CAN时钟源频率设定：参考下图16“PCLK1(MHZ)”。

3）采样位置设置：设置完波特率后，计算工具会自动填入一个推荐的采样位置值。若实际项目中无具体限定，可保持默认设定；若项目中有具体限定，根据需求更改即可。参考下图16“采样位置(%)”。

4）波特率偏差设定：建议在不勾选“允许波特率偏差”项，仅在没有符合要求的计算结果时，再勾选此项。由于同一CAN网络的节点波特率有误差会增大通信错误几率，建议“偏差”值设置尽量小。参考下图16“允许波特率偏差”和“偏差”。

5）波特率配置结果选择：根据以上设定即可计算出多组结果。在页面左下角选择一项计算结果，即会在页面右下角显示对应软件代码配置，点击“复制全部”即可获得对应代码。

图16 波特率配置工具

案例1 CAN正常通信-normal模式

注：所有project都是基于keil 5而建立，若用户需要在其他编译环境上使用，请参考AT32xxx_Firmware_Library_V2.x.x\project\at_start_xxx\templates中各种编译环境（例如IAR6/7,keil 4/5）进行简单修改即可。

功能简介

实现两个CAN节点之间收发通信。

资源准备

1) 硬件环境：

两套对应产品型号的AT-START BOARD+CAN电平转化器

程序设计以bsp demo为例：

CAN1_TX(PB9)连接电平转换器的TXD；

CAN1_RX(PB8)连接电平转换器的RXD；

两个CAN节点的电平转换器的CANH和CANL分别相连。

CAN电平转换器硬件设计可参考下图：

图17 CAN电平转换器硬件设计

2) 软件环境：

project\at_start_f435\examples\can\communication_mode

软件设计

1) 配置流程

配置CAN1 TX和RX pin对应的GPIO引脚
配置CAN基础选项
配置CAN波特率
配置CAN过滤器
配置CAN中断

2) 代码介绍

main函数代码描述

CAN配置函数代码描述

CAN发送函数代码描述

CAN接收中断函数代码描述

GPIO配置函数代码描述

实验效果

如若数据传输无误，两块AT-START BOARD的LED2均会闪烁以指示收到ID=0x400的标准帧数据；LED4会持续闪烁以指示程序正常运行。

案例2 CAN接收过滤器使用

功能简介

实现报文过滤：接收需要的报文，丢弃不需要的报文。

资源准备

1) 硬件环境：

两套对应产品型号的AT-START BOARD+CAN电平转化器

程序设计以bsp demo为例：

CAN1_TX(PB9)连接电平转换器的TXD；

CAN1_RX(PB8)连接电平转换器的RXD；

两个CAN节点的电平转换器的CANH和CANL分别相连。

CAN电平转换器硬件设计可参考下图：

图18 CAN电平转换器硬件设计

2) 软件环境：

project\at_start_f435\examples\can\filter

软件设计

1) 配置流程

配置CAN1 TX和RX pin对应的GPIO引脚
配置CAN基础选项
配置CAN波特率
配置CAN过滤器
配置CAN中断

2) 代码介绍

设定可通过过滤的ID

main函数代码描述

CAN配置函数代码描述

CAN发送函数代码描述

CAN接收中断函数代码描述

GPIO配置函数代码描述

实验效果

如若数据传输无误，AT-START BOARD的LED2/3/4会翻转一次，以指示收到ID=FILTER_EXT_ID1，FILTER_EXT_ID2，FILTER_STD_ID1，FILTER_STD_ID2的4帧数据。

案例3 CAN调试-loopback模式

功能简介

实现单板的环回模式通信。

环回模式（loopback mode）：

环回模式可用于自测试。在环回模式下，CAN在内部把TX输出回馈到RX输入上，而完全忽略CAN_RX引脚的实际状态。因此此模式下CAN对应的GPIO引脚可以不配置，而如果对应的GPIO引脚配置了，发送的报文可以在CAN_TX引脚上检测到。见下图19。另外，为了避免外部的影响，在环回模式下CAN内核忽略确认错误（在数据/远程帧的确认位时刻，不检测是否有显性位）。

平转换器硬件设计可参考下图：

图19 CAN loopback模式

资源准备

1) 硬件环境：

一块对应产品型号的AT-START BOARD

2) 软件环境：

project\at_start_f435\examples\can\loopback_mode

软件设计

1) 配置流程

配置CAN1 TX和RX pin对应GPIO（loopback模式下，此项可忽略不配置）
配置CAN基础选项
配置CAN波特率
配置CAN过滤器
配置CAN中断

2) 代码介绍

main函数代码描述

CAN配置函数代码描述

CAN发送函数代码描述

CAN接收中断函数代码描述

GPIO配置函数代码描述

实验效果

AT-START BOARD的LED2会闪烁以指示收到自己发送的ID=0x400的标准帧数据；LED4会持续闪烁以指示程序正常运行。

来源：AT32 MCU 雅特力科技

围观 307

DVP简介

数字摄像头并行接口(DVP)用于捕获CMOS影像摄像机所输出的并行数据。依据摄像机输出，可选择以硬件同步模式或内嵌码同步模式进行帧同步与行同步。依使用需求，可透过帧率控制，调节每秒捕获的帧数。剪裁窗口功能可以保留兴趣区域数据，舍弃其他部分。使用图像尺寸调整功能，可依据比例对图像进行像素数或行数缩减。直接存储器访问的使用，可在不耗用CPU资源的状态下，将捕获数据传输至储存单元。使用者仅须透过状态中断与错误中断，监控数据接收状态即可。

DVP系统框图

图1. DVP系统框图

周边配置

SURF板

图2. AT-SURF-F437

DVP & Sensor pin

表1. DVP接口表

DVP基本环境介绍

表2. DVP环境介绍

DVP功能

数据长度

数字摄像头并行接口(DVP)将捕获的数据，包装成字(32位)数据，供直接存储器访问从寄存器DVP_DT取得。包装方式依DVP_CTRL寄存器PDL的配置而异。详见下图。

8位并行数据(PDL=0)

配置PDL为0，DVP在每个DVP像数时钟(DVP_PCLK)捕获一个8位数据，并以四个数据包装成一组字数据。最先捕获者放置于最低8位，最后捕获者放置于最高8位，依此类推。

10位并行数据(PDL=1)

配置PDL为1，DVP在每个DVP像数时钟(DVP_PCLK)捕获一个10位数据，并以二个数据包装成一组字数据。包装将字数据分成两组半字进行。先捕获者放置于低位半字的最低10位，最捕获者放置于高位半字的最低10位，余者清零。

12位并行数据(PDL=2)

配置PDL为2，DVP在每个DVP像数时钟(DVP_PCLK)捕获一个12位数据，并以二个数据包装成一组字数据。包装将字数据分成两组半字进行。先捕获者放置于低位半字的最低12位，最捕获者放置于高位半字的最低12位，余者清零。

14位并行数据(PDL=3)

配置PDL为3，DVP在每个DVP像数时钟(DVP_PCLK)捕获一个14位数据，并以二个数据包装成一组字数据。包装将字数据分成两组半字进行。先捕获者放置于低位半字的最低14位，最捕获者放置于高位半字的最低14位，余者清零。

图3. PDL配置与输出包装之关系

同步模式

数字摄像头并行接口(DVP)以DVP像素时钟(DVP_PCLK)来捕获CMOS影像摄像机所输出的像素并行数据(DVP_D)，DVP_PCLK是由CMOS影像摄像机提供。透过配置DVP_CTRL的寄存器CKP，DVP可选择使用DVP_PCLK的上升缘或下降缘进行捕获。捕获的数据可以区分为有效像素数据与消隐区间数据，用户仅只关心有效像素数据的部分。CMOS影像摄像机可提供一种或数种模式的同步信息，供接收端进行帧分割，并提取有效像素数据。数字摄像头并行接口(DVP)支持两种同步模式，硬件同步模式与内嵌码同步模式，可透过配置DVP_CTRL的寄存器SM来选择。

硬件同步模式

相关寄存器：

-DVP_CTRL CFM=1

此模式下，用户置起DVP_CTRL的寄存器CAP后，DVP会根据接收到的同步信息，于次帧开始后，进行数据捕获。于该帧结束之时，DVP会自动重置寄存器CAP，并停止数据捕获。

图6. 单帧捕获模式示意图

连续捕获模式

相关寄存器：

-DVP_CTRL CFM=0

此模式下，用户置起DVP_CTRL的寄存器CAP后，DVP会根据接收到的同步信息，于次帧开始后进行数据捕获，此捕获行为会持续进行。当使用者对寄存器CAP置0时，DVP会维持CAP的置起状态并持续捕获数据，直到同步信息反应当帧结束。此时DVP会重置寄存器 CAP，并停止数据捕获。

图7. 连续捕获模式示意图

帧率控制功能

相关寄存器：

DVP_CTRL CFM=0

数字摄像头并行接口(DVP)可透过帧率控制，调节每秒捕获的帧数。帧率控制仅当DVP配置于连续捕获模式(CFM=0)下，方可作用。帧率控制单元可区分成基本型帧率控制与进阶型帧率控制两种。

图8. 帧率控制功能示意图

基本型帧率控制

相关寄存器：

图9. DVP_CTRL BFRC

配置DVP_CTRL的寄存器BFRC，可选择让DVP每两帧捕获一帧，或是每四帧捕获一帧。
进阶型帧率控制

相关寄存器：

图10. DVP_ACTRL EFRCE

图11. DVP_FRF EFRCTF/EFRCSF

如需更精细的帧数调节，可使用进阶型帧率控制。使用时须禁止基本型帧率控制(BFRC=0)，并置起DVP_ACTRL的寄存器EFRCE，DVP会依据DVP_FRF的寄存器EFRCSF与EFRCTF之配置来调整帧数，调整公式如下：

目标帧率=(EFRCTF/EFRCSF)×原始帧率

请注意，当使用进阶型帧率控制功能时，寄存器EFRCSF与EFRCTF值不得为0，且EFRCTF不得大于EFRCSF。

剪裁窗口功能

相关寄存器：

图12. DVP_CWST CVSTR/CHSTR

图13. DVP_CWSZ CVNUM/CHNUM

剪裁窗口功能可以供用户保留兴趣区域数据，舍弃其他部分。置起DVP_CTRL的寄存器CRP，DVP会依据DVP_CWST与DVP_CWSZ之寄存器配置进行剪裁，如下图所示意。

图14. 剪裁窗口功能示意图

请注意，由于DVP会将捕获的数据，包装成字(32位)数据，供直接存储器访问提取。故使用剪裁窗口功能时，CHNUM有下述限制：8位并行数据(PDL=0)时，CHNUM+1须为4的倍数。10或12或14位并行数据(PDLǂ0)，CHNUM+1须为2的倍数。

图像尺寸调整功能

使用图像尺寸调整功能，可依据比例对图像进行像素数或行数缩减。图像尺寸调整功能单元可区分成基本型图像捕获舍弃控制与进阶型图像尺寸调缩功能两种。

图15. 图像尺寸调整功能示意图

基本型图像捕获舍弃控制

相关寄存器：

图16. DVP_CTRL

配置DVP_CTRL的寄存器PCDC或LCDC，可启用基本型图像捕获舍弃控制功能。将LCDC置1后，可在每两条捕获的图像行中舍弃一条，将图像的垂直轴尺寸减半。配置LCDS可以选择捕获前一条并舍弃下一条，或是反向为之。寄存器PCDC可以调整图像的水平轴尺寸，由PCDS与PCDES决定捕获何者。如下图所示。

图17. LCDC/LCDS与帧组成

图18. PCDC/PCDS与行组成

进阶型图像尺寸调缩功能

相关寄存器：

图19. DVP_ACTRL

图20. DVP_HSCF

图21. DVP_VSCF

如需更精细的图像调缩，可使用进阶型进阶型图像调缩功能。使用此功能需启用进阶功能数据管理(EFDM=1)，并依CMOS影像摄像机之输出格式配置进阶功能数据格式(EFDF)。使用进阶型进阶型图像调缩功能时，须禁止图像捕获舍弃控制功能(PCDC=0且LCDC=0)，并置起DVP_ACTRL的寄存器EISRE，DVP会依据DVP_HSCF的寄存器HSRSF与HSRTF之配置来调缩图像的水平轴尺寸，并依据DVP_VSCF的寄存器VSRSF与VSRTF之配置来调缩图像的垂直轴尺寸，调整公式如下：

目标水平轴尺寸=(HSRTF/HSRSF)×原始水平轴尺寸

目标垂直轴尺寸=(VSRTF/VSRSF)×原始垂直轴尺寸

请注意，当使用进阶型进阶型图像调缩功能时，寄存器HSRSF、HSRTF、VSRSF、VSRTF值不得为0，且HSRTF不得大于HSRSF，并VSRTF不得大于VSRSF。此外，计算所得的目标水平轴尺寸与目标垂直轴尺寸必须为整数，且目标水平轴尺寸需为4的倍数，否则此单元可能会产生不预期之结果。

灰阶图像二值化转换

相关寄存器：

图22. DVP_ACTRL MIBE

图23. DVP_BTH

灰阶图像二值化转换单元提供将图像亮度转换成一比特位表示之格式。使用此功能需启用进阶功能数据管理(EFDM=1)，并依CMOS影像摄像机之输出格式配置进阶功能数据格式(EFDF)，设定方式请参考錯誤！找不到參照來源。置起DVP_ACTRL的寄存器MIBE可使能灰阶图像二值化转换功能。

灰阶图像依DVP_BTH之寄存器MIBTHD配置进行二值化转换，数值大于阀值者判定为1，小于阀值者判定为0。图像数据若为无法直接取出图像亮度的格式，则无法使用该功能。

中断与中断控制

相关寄存器：

图24. DVP_STS

图25. DVP_ESTS

图26. DVP_IENA

图27. DVP_ISTS

图28. DVP_ICLR

数字摄像头并行接口(DVP)的中断控制，由四组寄存器所构成。DVP_ESTS是只读寄存器，用于纪录捕获过程中所发生的同步状态或错误事件。DVP_IENA用于控制中断讯号之使能，配置该寄存器可以使能对应位的同步状态或错误中断，并以送至CPU。使能后所产生的中断会被记录在只读寄存器DVP_ISTS中，由于DVP是以全局中断连接CPU的NVIC，使用者需于此寄存器确认中断信息。纪录于DVP_ESTS与DVP_ISTS的状态，透过对DVP_ICLR的对应位上置1可清除之。

DVP_ICLR是唯写寄存器，无须置0解除。

DVP支持三组同步状态中断，描述如下：

帧捕获完成(Capture frame done)

CFDES与CFDIS于捕获功能(CAP)使能时，表现当前帧捕获已完成。根据同步讯号，帧捕获完成讯息会于获取帧结束讯号时发生。若剪裁窗口功能(CRP)始能时，帧捕获完成讯息会提前至剪裁窗口完成时产生。若捕获功能(CAP)未使能，CFDES与CFDIS不作用。
垂直同步状态(Vertical synchronization)

VSES与VSIS用于表现垂直同步信息已获取。垂直同步信息可被定义为帧开始或帧结束，配置DVP_ACTRL的寄存器VSEID可以调整其定义。

水平同步状态(Horizontal synchronization)

HSES与HSIS用于表现水平同步信息已获取。水平同步信息可被定义为行开始或行结束，配置DVP_ACTRL的寄存器HSEID可以调整其定义。
DVP支持两组错误中断，描述如下：

输出缓冲溢出(Output data FIFO overrun)

OVRES与OVRIS于捕获功能(CAP)使能时，表现输出缓冲溢出的错误状态。若直接存储器访问无法及时将捕获数据传输至储存单元，而导致输出缓冲全部蓄满数据，此时DVP所捕获的数据将会被舍弃，并产生输出缓冲溢出错误讯息。若捕获功能(CAP)未使能，OVRES与OVRIS不作用。
内嵌同步码译码错误(Embedded synchronization error)

ESEES与ESEIS于捕获功能(CAP)使能，且使用时内嵌码同步模式时时(SM=1)，表现内嵌同步码译码错误的错误状态。若译码器解译出非预期之同步码，译码器会舍弃当前的同步状态，并重新对后续的数据进行解译。此时DVP将会停止数据捕获，并产生内嵌同步码译码错误讯息。若捕获功能(CAP)未使能，或是使用硬件同步模式时(SM=0)，ESEES与ESEIS不作用。

DVP应用

Sensor常见影像数据格式

依厂商不同，CMOS影像摄像机可提供的图像输出格式极多，本章节仅针对常见格式进行简单描述。

RGB与YUV格式

RGB：每一个像素由RGB三原色组成，“R”代表红色，“G”代表绿色，“B”代表蓝色。主要应用在计算机屏幕上,每一个像素色彩表现较丰富, 但无法将 RGB 三种值分开。常见格式有RGB565、RGB555…。

YUV：每一个像素由YUV字段组成，“Y”表示明亮度(Luma)，“UV”表示的是色度(Chroma)。主要应用在电视屏幕上，特点在于可以只储存Luma(黑白画面)，或是压缩UV的储存空间，方便压缩影像数据。UV代表RGB三原色。常见格式有YUV444、YUV422、YUV420…。

图29. YUV Format

4:4:4、4:2:2与4:20是YUV的取样方法。YUV4:4:4即是无通道压缩的全像传送；YUV4:2:2即是把后面两个信道的讯号抽掉一半，所以只需要YUV4:4:4的三分之二带宽。

YUV与RGB有算法可以互相转换。
RGB565

此格式下，CMOS影像摄像机每两个像素时钟输出一个半字（16位）数据的像素。每组半字数据包含三种像素分量，红色R、绿色G和蓝色B，分别以5位、6位和5位进行数据编码。第一个像素时钟输出R分量与G分量的低位部分，第二个像素时钟则输出G分量的高位部分与B分量。或是在第一个像素时钟输出B分量与G分量的低位部分，第二个像素时钟输出G分量的高位部分与R分量。錯誤!找不到參照來源。示意在RGB565格式下，DVP数据捕获与包装方式。

图30. RGB565格式数据捕获与包装

RGB555

此格式下，CMOS影像摄像机每两个像素时钟输出一个半字（16位）数据的像素。每组半字数据包含三种像素分量，红色R、绿色G和蓝色B，皆以5位进行数据编码。第一个像素时钟输出R分量与G分量的低位部分，第二个像素时钟输出G分量的高位部分与B分量。或是在第一个像素时钟输出B分量与G分量的低位部分，第二个像素时钟输出G分量的高位部分与R分量。因有效数据一共只有15位，故第二个像素时钟的最高位数据并不使用，CMOS影像摄像机会通常直接输出低电平。錯誤!找不到參照來源。示意RGB555格式下，DVP数据捕获与包装方式。

图31. RGB555格式数据捕获与包装

YUV422

此格式下，CMOS影像摄像机每两个像素时钟输出一个半字（16位）数据的像素。每组半字数据包含一个亮度像素分量Y，与一个色度像素分量U或V，皆以8位进行数据编码。色度分量U与V会在各像素间交替，相邻两像素使用不同色度分量。摄像机于每个像素时钟输出一组像素分量，第一个像素时钟输出Y分量，第二个像素时钟则输出U分量或V分量。或是在第一个像素时钟输出U分量或V分量，第二个像素时钟输出Y分量。錯誤!找不到參照來源。示意在YUV422格式下，DVP数据捕获与包装方式，色度像素分量U与V顺序可互换。

图32. YUV422格式数据捕获与包装

Y8（Y-only）格式此格式下，CMOS影像摄像机每一个像素时钟输出一个字节（8位）数据的像素表示亮度Y，以8位进行数据编码。于此格式下，CMOS影像摄像机不输出色度信息。錯誤! 找不到參照來源。示意在Y8（Y-only）格式下，DVP数据捕获与包装方式。

图33. Y8（Y-only）格式数据捕获与包装

DVP Lib

DVP功能开启/关闭

DVP各功能在设定上没有先后顺序，只有dvp_capture_enable开启后马上会有影像输出,所以必须在完整设定(包含I2C/EDMA/…)后再启动

dvp_enable

开启后 DVP 各功能活化，但不会有影像输出

dvp_capture_enable

开启后DVP就会马上会有影像输出, 所以必须在完整设定(包含I2C/EDMA/…)后再启动
同步模式-硬件同步

dvp_sync_mode_set(DVP_SYNC_MODE_HARDWARE)

dvp_hsync_polarity_set

视sensor而定，不同的sensor设定值可能不同

dvp_vsync_polarity_set

视sensor而定，不同的sensor设定值可能不同
同步模式-内嵌码同步

dvp_sync_mode_set(DVP_SYNC_MODE_EMBEDDED)

dvp_sync_code_set

dvp_sync_code_set(0xFF, 0xFF, 0xC7, 0xDA)

dvp_sync_unmask_set

dvp_sync_unmask_set(0, 0, 0, 0)
捕获模式

dvp_capture_mode_set

单帧捕获模式

dvp_capture_mode_set(DVP_CAP_FUNC_MODE_SINGLE)

连续捕获模式

dvp_capture_mode_set(DVP_CAP_FUNC_MODE_CONTINUOUS)

帧率控制-基本型

dvp_basic_frame_rate_control_set

需搭配连续捕获模式

dvp_capture_mode_set(DVP_CAP_FUNC_MODE_CONTINUOUS);

可以将sensor的帧率再往下调整

-不改变sensor帧率

dvp_basic_frame_rate_control_set(DVP_BFRC_ALL)

-将sensor帧率降低为两帧取一帧

dvp_basic_frame_rate_control_set(DVP_BFRC_HALF)

-将sensor帧率降低为四帧取一帧

dvp_basic_frame_rate_control_set(DVP_BFRC_QUARTER)
帧率控制-进阶型

dvp_enhanced_framerate_set

需搭配连续捕获模式

dvp_enhanced_framerate_set(M, N, TRUE)

M>=N
剪裁窗口

dvp_enhanced_framerate_set

void dvp_window_crop_set

dvp_window_crop_enable(TRUE)

dvp_window_crop_set(crop_x, crop_y, crop_w, crop_h)

crop_x / crop_y / crop_w / crop_h单位为pixel

crop_x(0x0000~0x3FFF): cropping window horizontal start pixel

crop_y(0x0000~0x1FFF): cropping window vertical start pixel

crop_w(0x0001~0x3FFF): cropping window horizontal pixel number

crop_h(0x0001~0x3FFF): cropping window vertical pixel number

crop_x+crop_w>=sensor输出到dvp的影像宽度(pixel)

crop_y+crop_h>=sensor输出到dvp的影像高度(pixel)
图像尺寸调整-基本型

dvp_zoomout_set

dvp_zoomout_set(dvp_pcdc, dvp_pcds, dvp_lcdc, dvp_lcds);

dvp_pcdc:

-DVP_PCDC_ALL, 全部捕获，或是使用进阶型图像尺寸调缩功能

-DVP_PCDC_ONE_IN_TWO, 启用捕获舍弃控制，于两个像素数据之中，捕获一个

-DVP_PCDC_ONE_IN_FOUR, 启用捕获舍弃控制，于四个像素数据之中，捕获一个-DVP_PCDC_TWO_IN_FOUR, 于四个像素数据之中，捕获连续两个

dvp_pcds:

-DVP_PCDS_CAP_FIRST, 捕获第一组数据（一个或两个像素数据），舍弃下一组

-DVP_PCDS_DROP_FIRST, 舍弃第一组数据（一个或两个像素数据），捕获下一组

dvp_lcdc:

-DVP_LCDC_ALL, 全部捕获，或是使用进阶型图像尺寸调缩功能

-DVP_LCDC_ONE_IN_TWO, 启用捕获舍弃控制，于两条图像行之中，捕获一条

dvp_lcds:

-DVP_LCDS_CAP_FIRST, 捕获第一条图像行之数据，舍弃下一条

-DVP_LCDS_DROP_FIRST, 舍弃第一条图像行之数据，捕获下一条
图像尺寸调整-进阶型

dvp_enhanced_scaling_resize_enable

dvp_enhanced_data_format_set

dvp_enhanced_scaling_resize_enable(TRUE)

dvp_enhanced_data_format_set(dvp_efdf)

dvp_efdf:

-DVP_EFDF_YUV422_UYVY, YUV422（UYVY / VYUY）格式数据输入

-DVP_EFDF_YUV422_YUYV, YUV422（YUYV / YVYU）格式数据输入

-DVP_EFDF_YUV444, YUV444格式数据输入

-DVP_EFDF_Y8, Y8（Y only）格式数据输入

dvp_enhanced_scaling_resize_set(src_w, des_w, src_h, des_h)

需搭配连续基本型全部捕获

src_w: 水平尺寸调缩来源系数，使能进阶型图像尺寸调缩功能时（EISRE=1），此寄存器值不得为0

des_w: 水平尺寸调缩目标系数，使能进阶型图像尺寸调缩功能时（EISRE=1），此寄存器值不得为0，亦不得大于src_w

src_h: 垂直尺寸调缩来源系数，使能进阶型图像尺寸调缩功能时（EISRE=1），此寄存器值不得为0

des_h: 垂直尺寸调缩目标系数，使能进阶型图像尺寸调缩功能时（EISRE=1），此寄存器值不得为0，亦不得大于src_h

灰阶图像二值化转换

dvp_monochrome_image_binarization_set

dvp_monochrome_image_binarization_set(mibthd, TRUE)

mibthd: 灰阶图像二值化阀值，灰阶图像依此阀值进行二值化转换，数值大于阀值者判定为1，小于阀值者判定为0

Sensor-DVP-LCD

图34. Sensor–DVP-LCD

Step1: Initiate sensor OV5640 (By I2C) and LCD (By XMC)

Step2: Configure DVP

Step3: Configure EDMA

图35. dvp_dma_init

Step4: Enable DVP

Step1~3无顺序相依性，但Step4一定要最后执行

可从LCD上直接显示实际影像

Sensor-DVP-SRAM(or SDRAM)

图36. Sensor–DVP–SRAM(or SDRAM)

Step1: Initiate sensor OV5640 (By I2C) and SRAM/SDRAM

Step2: Configure DVP

Step3: Configure EDMA

图37. dvp_dma_init

Step4: Enable DVP

Step1~3无顺序相依性，但Step4一定要最后执行

可以循以下方式输出影像(影像传输完毕后须关闭DMA以及DVP防止影像被覆盖)：

1、使用J-Link或其他软件撷取出影像buffer内容，再用可看指定影像格式的软件观看

2、使用UART或其他方式将影像buffer内容传输至PC，再用可看指定影像格式的软件观看

图38. PC View

EDMA link list mode

如果应用上不会改变DVP输出影像的大小，就可以考虑用EDMA的link list mode来提高DMA的效率。

经由链接列表传输机制，用户可以将几种不同的传输链接在一起，以提高DMA应用程序的系统吞吐量。每个传输信息都可以通过软件存储在描述符中，并且DMA从主存储器加载描述符。

Link list机制为：

1. 预先规划一块buffer存放link list table，内容格式如下，详细内容请参考EDMA章节

图39. 描述符格式

图40. 链接列表指针的用法

2. 建立link list table(需预先规划存放影像的地址)

Example:

图41. link list table

(1) 假定影像输出的大小为320x240格式为YUV422/RGB565

单张图像文件案大小为320x240x2=153600 bytes

单张影像有240条vertical line

每一条line有320 pixel=640 bytes

(2) 规划一块固定的Buffer存放link list table(假定位于0x20010000, 大小为4000 bytes)

(3) 假定影像输出的地址为0x20020000

(4) 建立link list table

每一条vertical line都需要填以下信息

CNT[15:0]=0xA0(DMA长度为word 4 bytes, 所以DMA CNT填640/4=0xA0)

PADDR[31:0]=DVP_DT, 固定为0x5005_0028

M0ADDR[31:0]=每条vertical line存放的地址(存放影像的起始地址*0x280*vertical line index)

LLP[31:0]=下一笔link list entry所在地址(link list的起始地址*0x10*(vertical line index+1)), 最后一笔LLP为0代表影像结束，如要重新传输影像则填link list的起始地址

案例 OV5640 Capture

功能简介

实现将影像从 Sensor OV5640 输入到 DVP, 再透过 EDMA 搬移至 LCD 显示

资源准备

1) 硬件环境:对应产品型号的AT-START BOARD

2) 软件环境

project\at_start_f4xx\examples\dvp\ov5640_capture

软件设计

1) 配置流程开启DVP、EDMA、I2C、XMC时钟配置LCD、OV5640、DVP配置EDMA数据流开启DVP、EDMA相关中断开启DVP、EDMA数据流确认LCD显示是否正确

2) 代码介绍

main函数代码描述

LCD函数代码描述

OV5640函数代码描述

EDMA函数代码描述

DVP函数代码描述

实验结果

图42. LCD View

来源：AT32 MCU 雅特力科技

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本入门指南详细阐述了如何使用 AT32 看门狗（WDT）和窗口看门狗（WWDT）。

详阅请点击下载《AT32 看门狗（WDT）和窗口看门狗（WWDT）入门指南》

来源：雅特力
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