AT32 MCU

HTTPS概述

HTTPS的安全性是基于Transport Layer Security (TLS), TLS是一种网络加密通信的方式,作为Secure Sockets Layer (SSL)的接续协议,TLS允许客户端与服务端的互相验证。TLS以凭证为概念,凭证包含:公钥、服务器身份、凭证颁发单位的签名。对应的私钥永远不会公开,任何使用私钥加密的密钥数据只能用公钥来解密,反之亦然。整个加密通信流程,可以透过图1来简单描述:

1. 客户端发起hello交握:给服务器的讯息有:

  • 包含时间戳的32位随机数字client_random
  • 加密协定
  • 客户端支持的加密方式

2. 服务端必须要有一套证书,可以自制或向组织申请。自己颁发的证书需要客户端验证通过,才可以继续访问,使用受信任单位申请的证书不会弹出提示页面。

3. 一对公钥和私钥,可以想象成一把钥匙(私钥)和一个锁头(公钥),把锁头给客户端将重要的数据锁起来,客户端将锁好的数据传给服务器,只有服务器有开锁的钥匙可以解开,所以即使传送过程被截取也无法破解。

4. 对于客户端的hello交握,服务端响应以下讯息给客户端:

  • 另一个包含时间戳的32位随机数字server_random
  • 加密协定
  • 加密方式
  • 服务器证书:包含拥有者名称、网站地址、证书公钥、证书颁发机构数字签名、过期时间等。

5. 客户端验证服务器传来的凭证是否有效?例如颁发机构、过期时间等,如果发现异常,则会弹出一个警告框,提示证书存在问题。(本应用笔记不是使用第三方证书授权中心(CA)签发的凭证,而是使用自己颁发的凭证,所以客户端必须先取得签发机构的公钥(下一节的kvm5.pem)来验证颁发机构签名,才不会弹出警告框)

6. 在此之前的所有TLS交握讯息都是明文传送,现在收到服务器的证书且验证没问题,则客户端先产生PreMaster_Secret

  • 使用加密算法,例如:RSA, Diffie-Hellman,对server_random运算产生。

  • 或称PreMaster_Key

  • 是一个48个位的Key,前2个字节是协议版本号,后46字节是用在对称加密密钥的随机数字。

7. 客户端用服务端送来的公钥加密PreMaster_Secret。

8. 客户端将加密的PreMaster_Secret传送给服务端,目的是让服务端可以像客户端用一样随机值产生Master_Secret。

9. 服务端用私钥解密PreMaster_Secret。

  • 此时客户端与服服务端都有一份相同的PreMaster_Secret和随机数client_random, server_random。

  • 使用client_random及server_random当种子,结合PreMaster_Secret,客户端和服务端将计算出同样的Master_Secret。
  • 作为资料加解密相关的Key Material。

10. 作为资料加解密相关的Key Material。

11. 作为资料加解密相关的Key Material。

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图1. HTTPS原理

例 HTTPS服务器

功能简介

本示例需要使用到EMAC的功能,搭配LwIP协议栈,此协议栈有提供HTTPS的API, 但会使用到mbed TLS的加密功能,这包库从Keil的官方网站或是透过Keil内的Pack Installer可以获得。

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图2. 透过Run-Time管理器加入mbed TLS

资源准备

1) 硬件环境:

对应产品型号的AT-START BOARD

2) 软件环境

at32f4xx\project\mdk_v5

软件设计

1) 配置流程

  • 配置EMAC功能

  • 初始化LwIP协议栈
  • 配置私钥及CA凭证给服务器
  • 初始化HTTPS服务器

2) 代码介绍

  • ssl_server函数代码描述

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使用OpenSSL建立自签凭证

在本应用笔记中,我们将使用自签凭证来建立TLS联机,而发行自签凭证会使用到OpenSSL这个工具,以下会简单介绍在Windows上及在Linux Ubuntu上,如何安装OpenSSL。

  • Windows

因为OpenSSL未提供可执行的安装档,因此我们透过Git for Windows来达到安装OpenSSL的目的;当安装完成后,默认执行文件路径为C:\Program Files\Git\usr\bin\openssl.exe,你可以将C:\Program Files\Git\usr\bin路径加入到PATH环境变量之中,以后就可以直接输入openssl来执行此工具。

  • Ubuntu

只需要在终端机中下命令

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在确定PC上有OpenSSL这个工具后,基本上只要按照以下步骤,就一定可以建立出合法的自签凭证:

1. 建立ssl.conf配置文件

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上述配置文件内容的[dn]区段(Distinguished Name)为凭证的相关信息,你可以自由调整为你想设定的内容,其中O(Organization)是公司名称,OU(Organization Unit)是部门名称,而CN(Common Name)则是凭证名称,你可以设定任意名称,设定中文也可以,但请记得档案要以UTF-8编码存盘,且不能有BOM字符。

配置文件的[alt_names]区段,则是用来设定SSL凭证的域名,这部分设定相当重要,如果没有设定的话,许多浏览器都会将凭证视为无效凭证。这部分你要设定几组域名都可以,基本上没有什么上限,因为自签凭证主要目的是用来开发测试之用,因此建议可以把可能会用到的本机域名(localhost)或是局域网络的IP地址都加上去,以便后续进行远程联机测试。

2. 打开终端机工具后,切换到存放ssl.conf的目录下后,透过OpenSSL命令产生出自签凭证与相对应的私钥,输入以下命令就可以建立出私钥(server.key)与凭证档案(server.crt):

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生成的私钥与凭证档案会跟ssl.conf在同一个目录下。

3. 汇入自签凭证到「受信任的跟证书授权单位」

光是建立好自签凭证还是不够的,网站服务器也设定正确才行,这毕竟是一个PKI基础架构,你还必须让所有需要安全联机的端点都能互相信任才行,因此你还须将建立好的自签凭证安装到「受信任的跟证书授权单位」之中,这样子你的操作系统或浏览器才能将你的自签凭证视为「可信任的联机」。以下为手动汇入的步骤:

  • 开启档案总管,并鼠标双击server.crt档案
  • 点击「安装凭证」按钮
  • 选取「目前使用者」并按「下一步」继续
  • 选取「将所有凭证放入以下的存放区」并按下「浏览」按钮
  • 选取「受信任的跟证书授权单位」并按下「确定」
  • 按「下一步」继续
  • 按「完成」继续
  • 在安全性警告窗口按下「是(Y)」即可完成设定

4. 将私钥及凭证汇入到TLS server

TLS server负责解密数据,在本应用笔记中就是MCU端,分别将私钥及凭证填入demo code中的mbedtls_test_srv_key及mbedtls_test_srv_crt即可。

实验效果

  • 浏览器的网址以HTTPS开头,且锁头图示为上锁的状态
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图3. HTTPS页面

来源:AT32 MCU 雅特力科技

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围观 32

3月29-30日,由全球电子技术领域知名媒体集团AspenCore主办的2023国际集成电路展览会暨研讨会(IIC Shanghai)在上海国际会议中心盛大举行。IIC 2023聚焦“碳中和暨绿色能源”电子产业发展、中国IC设计成就、EDA/IP、MCU技术与应用、高效电源管理及宽禁带半导体技术、射频与无线通信技术等领域,为中国半导体产业链搭建高效交流的互动平台,赋能产业升级!

会议现场,雅特力业务处长蔡柏彤先生发表了“用芯打造智慧未来,雅特力AT32 MCU持续布局多领域应用市场”的主题演讲,与广大电子工程师和行业精英共同探讨MCU市场与技术趋势。

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蔡柏彤在演讲中详细介绍了AT32 MCU全系列产品与最新布局,雅特力致力于开发以ARM® Cortex-M4/M0+为内核的32位MCU,包含低功耗、超值型、主流型、高性能、无线型等五大产品系列MCU。随着汽车电子、工控/医疗、新兴物联网等领域市场的不断发展,对32位MCU芯片的需求量将大幅度提升,但也面临新的突破与挑战。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工作主频高达288MHz,领先业界其它同级MCU,Cortex-M4F核心浮点运算提供优异的算法技术,具备快速而精确的计算能力,搭配丰富的高速模拟器件与数字通信接口,满足工业自动化、电机控制、汽车电子、智能家电与新能源等新兴领域应用需求,助力客户产业升级与应用创新。

科技发展日新月异,市场需求复杂多元。面对高速发展的绿色节能市场,雅特力2023年将推出Cortex®-M0+低功耗产品线,超低功耗和快速唤醒可大幅降低产品使用功耗,满足高速数据采集、工业控制与电机应用低功耗要求,属入门级低功耗MCU最佳选择。在热度居高不下的车载应用市场雅特力也不断发力,以高可靠、高安全、高性能等优势迅速占领部分市场,AT32F403A/AT32F413已获得国内前三大汽车厂商采用并量产,同时AT32F403A系列还将通过AEC-Q100 Grade2认证(A: Automotive),满足功能安全标准车规级MCU的能力,同时可广泛适用于车身控制、ADAS辅助驾驶、车载影音等新能源车用场景。

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活动现场还设置高端展览区,雅特力展示了基于AT32 MCU的工控、电机、车载、物联网等领域应用方案,包括变频器、PLC、微机综保、智能断路器、数字电源、智能调光开关、BMS智能保护板、充电枪、E-Bike、运动控制器等多款应用方案,现场氛围十分热烈!

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来源:AT32 MCU 雅特力科技

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围观 28

3月24-26日,由中国电子学会电路与系统分会主办,温州大学承办的中国电子学会电路与系统分会第32届学术年会暨第二届电子与信息科学前沿论在浙江温州大学举行,全国多所高校和科研机构专家、学者参加会议。雅特力科技作为协办单位出席此次会议活动,展示了基于AT32 MCU的工控、电机、车载、物联网等领域应用方案,并与众多学者、专家进行现场沟通交流,产品技术得到一致认可。

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雅特力致力于开发以ARM® Cortex-M4/M0+为内核的32位MCU,包含低功耗、超值型、主流型、高性能、无线型等五大产品系列MCU。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优势,保证产品在-40℃~105℃的工作环境稳定运行。AT32 MCU Cortex-M4F核心浮点运算提供优异的算法技术,具备快速而精确的计算能力,搭配丰富的高速模拟器件与数字通信接口,满足工业自动化、电机控制、汽车电子、智能家电与新能源等新兴领域应用需求,助力客户产业升级与应用创新。

现场应用方案展示

此次活动现场展示了基于AT32 MCU的变频器、PLC、微机综保、智能断路器、数字电源、智能调光开关、BMS智能保护板、充电枪、E-Bike、运动控制器等多款应用方案。

变频器

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• 采用AT32F403A,AT32F421,AT32F415系列MCU

• 高速GPIO处理响应速度

• 稳定,抗干扰能力强

• 快速ADC转换速率,高达2Msps以上转换速率

PLC

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• 采用AT32F435,AT32F437,AT32F403A,AT32F407系列MCU

• 主频和SRAM优势明显,有利于实现多组程序同时执行,同时提升显示效果

• 支持10/100Mbps以太网口控制器

• DMA自由映射方便引脚功能配置和PCB布板

• 稳定,抗干扰能力强

微机综合保护装置

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• 采用AT32F403A系列MCU

• ADC转换速度高达2Msps

• USART速率高达7.5MHz bps

• 符合工业级操作温度范围-40~105°C

• 满足各类不同室外环境要求

智能调光开关

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• AT32F415接入Amazon Alexa,可支持亚马逊Amazon Connect Kit (ACK)功能

• 采用高主频、32位定时器,调光范围更大

• 系统存储器作为用户模式,增大闪存空间

BMS智能保护板

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• 采用AT32F413系列MCU

• 搭载Cortex-M4内核,支持CAN*2,RS-485,UART等丰富的外设接口,可实现多种通讯模式

• CAN连接电动车控制器,提高系统稳定性和数据传输速率

• 快速ADC转换速率,及时获取电池电压电流和温度数据并作出处理,防止过充过放过流过温

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围观 18

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。简单易用的开发板、完善的软件工具链、丰富的应用笔记文档、嵌入式OS的支持、稳定的货源供应和技术支持等都是MCU产品竞争力的关键。

雅特力除了用先进工艺开发产品,还秉持服务精神持续完善整个生态链,构建了一个基于AT32 MCU的开发平台,从系统开发阶段至量产烧录,及后续的硬件更新,都提供了全面性支持。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。

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在产品开发生产阶段,为使工程设计人员加快开发流程,雅特力提供了图形化(GUI)开发工具,导入后可迅速在开发阶段进行调整测试相关配置。AT32 Tooling System能够协助客户缩短产品上市时程,提高开发效率,如AT32 New Clock Configuration,为AT32 MCU进行时钟配置的图形化配置工具,便于清楚了解时钟路径和配置时钟频率;CAN BitRate和I2C Timing Configuration,可在用户接口(UI)输入各项CAN Bus或I2C细部参数,快速计算CAN Bus或I2C对应结果与生成相关配置标准代码。通过可视化图形对话框,用户编写代码时更为直观,并节省产生应用代码时间。

雅特力AT32 IDE为跨平台ARM嵌入式系统的软件开发环境。包含一系列Eclipse插件和工具,使用者可在AT32 IDE开发环境下进行创建、建置和调试AT32 MCU。兼容Windows®和Linux®操作系统,并提供JRE运行环境、ARM工具链和GCC Make构建工具,帮助开发者组织资源,轻松装备软件组件,使开发工作事半功倍。

在批量生产阶段,为让用户更方便的使用AT32 MCU,雅特力配备了一系列图形界面应用程序,包括ICP Programmer和ISP Programmer,可实现在线和脱机编程。使用ICP Programmer需通过雅特力自行开发的AT-Link或J-Link仿真器来进行操作,支持同时烧写主储存器、SPIM/QSPI Flash和文件/设备加载,搭配AT-Link仿真器,支持SWD速度配置自动侦测功能;使用ISP Programmer时可以通过UART或USB进行配置操作,便于读取、写入和验证设备内存。

AT-Link Family为雅特力自行开发的编程调试工具,包含AT-Link-Pro、AT-Link+、AT-Link-ISO+和AT-Link-EZ,支持AT32 MCU仿真与在线/脱机烧录,操作简单、功能多样。AT-Link-Pro使用LCD触控屏操作便利,支持IDE在线调试、在线/脱机烧录、输出电压范围调节、脱机参数设置、USB转串口等功能;AT-Link+除了支持在线与脱机烧录,新增SPI和可变换外设接口(如I2C/CAN)等多功能接口,还支持AT32WB415蓝牙芯片烧录;AT-Link-ISO+在AT-Link+的基础上强化隔离保护功能(ISOLATED),同时支持AT32WB415蓝牙芯片烧录;AT-Link-EZ支持在线烧录功能。

在AT32 MCU升级阶段,通过ISP Application和IAP Application工具与对应传输接口来对AT32 MCU进行升级更新,灵活调整编译程序选项和优化性能,能够协助用户拓展更多元的应用。

32 位MCU的市场发展,“产品+生态”才是可持续发展的硬实力,雅特力将持续研发高性能、高稳定性、低功耗MCU产品,不断完善开发生态,主打强大的平台概念,为用户提供具有一流竞争力的MCU产品和高质量的使用体验。

来源:AT32 MCU 雅特力科技

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围观 39

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。

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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。

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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。

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表1 CAN帧类型

如下图3,包含了各类型帧结构示意。

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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。

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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:

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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)

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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

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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:

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图12 32位宽标识符掩码模式

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图13 32位宽标识符列表模式

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图14 16位宽标识符掩码模式

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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

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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:

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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:

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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。

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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:

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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

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  • CAN配置函数代码描述

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  • CAN发送函数代码描述
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  • CAN接收中断函数代码描述
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  • GPIO配置函数代码描述
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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

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:

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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
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  • main函数代码描述
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  • CAN配置函数代码描述
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  • CAN发送函数代码描述

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  • CAN接收中断函数代码描述
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  • GPIO配置函数代码描述

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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

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:

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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
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  • CAN配置函数代码描述
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  • CAN发送函数代码描述
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  • CAN接收中断函数代码描述
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  • GPIO配置函数代码描述
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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

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围观 552

AT32 USB主机协议库

这部分主要介绍AT32 USB主机库的结构和库的使用方法,AT32 USB支持全速和低速,不支持USB2.0高速设备。这里库的作用是用来管理USB外设和实现USB的基本协议,使开发者能够更快的上手开发。

USB主机库包含以下几个模块 如图1:

  • 用户应用程序

此部分为开发者根据应用具体需求开发应用程序。

  • USB Core Driver和USB主机类

USB Core Driver:此部分实现USB设备标准协议栈,标准请求等接口。

USB主机类:此部分实现具体USB主机请求。

  • USB主机硬件底层接口

此部分实现硬件寄存器抽象接口

  • USB/OTG外设

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图1. USB主机库结构

AT32 USB库文件

如下是AT32 USB应用工程结构图:

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图2. AT32工程结构

Core Driver库路径:OTGFS-->middlewares\usb_drivers

Host Class库路径:middlewares\usbh_class

如下是USB主机库文件列表:

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表1. USB主机库文件列表

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表2. USB主机类文件列表

USB主机库文件说明

USB库实现USB主机枚举标准请求,同时实现USB规格里面的4种传输类型(control,interrupt,bulk,isochronous)的函数接口。

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图3 USB主机库文件结构

USB主机文件函数接口

usbh_int.c函数接口

usbh_int.c主要处理底层中断,包括设备连接,设备断开等。

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表3 usbh_int函数接口

usbh_core.c函数接口

usbh_core.c此文件封装不同的usb主机函数接口用于不同的地方调用,包括一些接收,发送函数等。

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表4 usbh_core函数接口

usbh_ctrl.c函数接口

usbh_ctrl.c此文件处理USB主机枚举过程中的一些标准请求。

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表5 usbh_ctrl函数接口

支持的标准设备请求如下表:

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表6 标准设备请求

usbh_xx_class.c函数接口

usbh_xx_class.c此文件为具体主机类型的数据处理,通过结构体函数来实现不同主机类型数据的处理。开发者根据不同的主机类型,来实现下面函数结构体中的函数,达到不同应用结果。

函数结构体如下:

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表7 主机class函数结构体

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表8 主机class函数接口

usbh_user.c函数接口

usbh_user.c此文件主要为一些给用户处理事件的函数如复位,断开连接等。

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表9 用户事件函数结构体

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表10 用户函数接口函数

其它参数函数

的参数结构体如下,USB主机库中参数传递使用结构体usbh_core_type,如下图:

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图4 全局结构体

USB主机的状态机如下图:

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图5 USB主机状态机

USB返回值,USB函数接口使用如下函数返回值。

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图6 函数返回值

通道FIFO分配

USB主机要正常收发数据,在初始化时需要为通道分配FIFO,分配给所有通道FIFO大小的和不能超过系统分配给USB缓冲区的最大长度,具体USB的缓冲区大小参考RM上的描述。

开发者可以参考例程usb_conf.h为通道自定义分配FIFO。
OTGFS主机通道FIFO分配

主机模式下,所有通道共享一个接收FIFO,通道发送FIFO分为非周期性发送FIFO和周期性发送FIFO。注意usb_conf.h中对端点分配的FIFO大小单位为word(Byte)。

以hid_demo例程为例:

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USB主机初始化

在使用USB主机功能时,需要对USB的寄存器做一些基本的初始化,通过调用USB主机的初始化函数完成这部分的操作。
OTGFS外设初始化

OTGFS初始化函数usbd_init包含5个参数:

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例程主机hid_demo的初始化如下:

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USB主机中断处理

USB主机中断入口函数usbh_irq_handler处理所有USB主机中断,包括连接状态,通道收发数据,SOF,唤醒等中断,下面介绍一些典型的中断处理。

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图7 USB主机中断处理函数

通道中断处理

当USB主机与设备进行通信时,通道的收发状态都在通道中断中处理,通道的方向分为IN和OUT通过通道寄存器中的方向为进行判断。

中断处理函数:usbh_hch_handler

代码如下:

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Wakeup 中断处理

当USB主机在挂起状态时,检测到设备触发的远程唤醒信号,将产生此中断。此中断会将当前主机状态改为WAKEUP状态:

中断处理函数:usbh_wakeup_handler

代码如下:

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接收FIFO非空中断

此中断表示当前接收FIFO有数据,应用程序通过此中断读出接收到的数据,并存放到对应通道的FIFO当中,当数据读取完成之后,会产生对应的通道的中断。

中断处理函数:usbh_rx_qlvl_handler

代码如下:

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主机端口中断处理

当USB主机断开发生状态改变时,会产生端口中断,应用程序通过此中断判断连接设备的速度等。

中断处理函数:usbh_port_handler

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设备断开连接中断处理

当连接的设备断开是,会产生断开连接中断。

中断处理函数:usbh_disconnect_handler

代码:

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USB主机枚举处理

USB主机状态机在usbh_loop_handler函数中处理,对应的主机状态机uhost->global_state,如下图是设备连接到主机的状态处理流程:

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图8 设备连接状态机流程

  • USBH_IDLE:当USB启动或者设备断开连接之后在此状态

  • USBH_PORT_EN:USB主机端口使能之后在此状态

  • USBH_ATTACHED:USB设备连接稳定之后

  • USBH_ENUMERATION:USB设备标准的枚举流程

  • USBH_USER_HANDLER:枚举完成之后,调用主机类的初始化函数

  • USBH_CLASS_REQUEST:主机类初始化完成之后,进行主机类请求

  • USBH_CLASS:所有枚举完成,进行正常的数据处理。

USB主机枚举流程

当设备接到主机之后,通过控制端点(端点0)进行枚举动作,USB主机的枚举状态如下:

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如下是主机枚举的状态机流程:

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图9 USB主机枚举流程

  • ENUM_GET_MIN_DESC:获取8字节设备描述

  • ENUM_GET_FULL_DESC:获取18字节设备描述

  • ENUM_SET_ADDR:设置设备地址

  • ENUM_GET_CFG:获取9字节配置描述

  • ENUM_GET_FULL_CFG:获取完整的配置描述

  • ENUM_GET_MFC_STRING:获取设备厂商信息

  • ENUM_GET_PRODUCT_STRING:获取设备产品信息

  • ENUM_GET_SERIALNUM_STRING:获取设备序列号信息

  • ENUM_SET_CONFIG:SET CONFIGUREENUM_COMPLETE:枚举完成

USB控制传输过程包含SETUP-DATA-STATUS三个阶段,如下是一个主机获取设备信息的传输过程GET_DESCRIPTOR:

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图10 Get Descriptor

如下是USB主机库一个SETUP-DATA-STATUS函数调用流程:

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图11 USB主机SETUP函数调用

usbh_ctrl_transfer_loop函数中断对控制请求的各个状态阶段进行处理:

控制请求状态机:

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图12 控制请求处理流程

USB主机类初始化

在USB标准枚举完成之后,会调用USB主机类的初始化,在初始化函数中解析当前枚举的设备是否支持,调用函数uhost->class_handler->init_handler(uhost)。

初始化代码例:

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USB主机类请求

USB主机类初始化之后,可以发送主机类控制请求,根据不同的设备类,需要实现不同的设备类请求。调用函数uhost->class_handler->request_handler((void*)uhost);

主机类请求例:

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USB主机数据处理

所有枚举完成之后,将进行主机数据处理

主机数据处理例:

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USB主机类型例程

本章将说明使用AT32 USB主机库实现不同的主机类型的例程。目前实现的主机类例程如下:

  • hid(mouse,keyboard)

  • mass storage(msc_only_fat32)

  • two_otg_host_demo(仅AT32F435/437支持)

HID例程

HID类支持鼠标和键盘设备,开发者可修改此例程用以实现支持其它HID类设备。

HID类:

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HID类例程初始化

当USB设备标准枚举完成之后,会进行初始化,调用uhost_init_handler, 调用此函数将解析接到主机上的设备类型,是鼠标还是键盘或者其它设备。通

过设备的配置描述信息进行如下流程解析:

  • 查找HID接口

  • 判断接口是鼠标还是键盘

  • 查找对应接口的端点号

  • 初始化对应通道

代码如下:

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HID类请求

HID类请求实现一些HID设备的标准请求,调用函数uhost_request_handler

  • SET_IDLE

  • SET_PROTOCOL

  • GET_REPORT

代码如下:

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HID类数据处理

HID枚举设置完成之后,USB主机可以请求设备数据,通过调用uhost_process_handler来处理。

  • 通过usbh_interrupt_recv函数给设备发送IN请求

  • 通过usbh_get_urb_status(puhost, phid->chin); 获取IN请求的状态

  • 通过phid->in_poll判断多长时间发送一次IN请求

  • 通过phid->protocol判断是鼠标还是键盘

代码如下:

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MSC例程

msc_only_fat32实现一个简单的mass storage主机类,仅支持FAT32格式。

MSC类:

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MSC 类初始化当USB设备标准枚举完成之后,会进行初始化,调用uhost_init_handler,调用此函数将解析接到主机上的设备类型,判断是否是MSC类型。

通过设备的配置描述信息进行如下流程解析:

  • 查找MSC接口

  • 查找对应接口的端点号

  • 初始化对应通道

  • 初始化bulk-only和SCSI状态机

代码如下:

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MSC类请求

MSC类请求实现一些MSC设备的标准请求,调用函数uhost_request_handler

  • GET_MAX_LUN

代码如下:

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MSC类数据处理

HID枚举设置完成之后,USB主机可以请求设备数据,通过调用uhost_process_handler来处理。

实现如下命令:

  • INQUIRY

  • TEST_UNIT_READY

  • READ_CAPACITY10

  • REQUEST_SENSE

代码如下:

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MSC读写数据

MSC读写数据在通过FATFS接口进行实现,在usbh_msc_diskio.c中实现读写函数。

读函数:

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写函数:

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CDC例程

cdc实现一个简单的虚拟串口类。

CDC类:

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CDC类例程初始化

当USB设备标准枚举完成之后,会进行初始化,调用uhost_init_handler, 调用此函数将解析接到主机上的设备类型。

通过设备的配置描述信息进行如下流程解析:

  • 查找CDC接口

  • 判断接口是否为虚拟串口

  • 查找对应接口的端点号

  • 初始化对应通道

代码如下:

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CDC类请求

CDC类请求实现一些CDC设备的标准请求,调用函数uhost_request_handler

  • GET_LINECODING

代码如下:

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CDC类数据处理

CDC枚举设置完成之后,USB主机可以请求设备数据,通过调用uhost_process_handler来处理。

  • 通过set_linecoding和get_linecoding配置linecoding

  • 通过cdc_process_reception(puhost)函数给设备发送IN请求

  • 通过cdc_process_transmission(puhost)函数发送数据给设备

代码如下:

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two_otg_host_demo例程

AT32F435/437存在两个OTGFS,此例程说明同时使用两个OTGFS实现两个host功能。

  • 实现功能:

  • OTGFS1实现MSC主机(参考MSC例程)

  • OTGFS2实现HID主机(参考HID例程)

配置与实现

在usb_conf.h中配置OTGFS1和OTGFS2:

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在main中初始化:

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来源:AT32 MCU 雅特力科技

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围观 152

为应对气候变化、缓解能源紧张,世界各国正推动化石能源体系向低碳能源体系转变,光伏电站是目前极具发展潜力的绿色电力开发项目。光伏逆变器作为光伏电站的转换设备,其功能在整个电站中起着重要作用,近年来得到快速发展。根据WoodMackenzie数据,预计到2025年全球光伏逆变器市场空间将达到300GW,对应市场规模达180亿美元。
光伏逆变器是光伏发电系统主要部件之一,它连接光伏方阵和电网,控制电池的充电和放电过程,进行交直流的变换,是确保光伏电站长期稳定运行的关键。光伏逆变器在整个光伏系统中成本占比虽不高,约8~10%,但却承担着整个系统的交直流转换、功率控制、并离网切换等重要功能,并负责整个光伏系统的智能化控制,起着至关重要的作用。

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光伏逆变器的目的是用最大功率点追踪(MPPT)技术来从太阳能板抽取最大可能的功率,将清洁能源反馈到电网,这就需要功率级电压和电流必须被准确采样,并且需要为DC/DC和DC/AC中的电源开关准确生成脉宽调制(PWM),这些功能的实现都需要主控MCU来协助。同时,MCU也为逆变电路提供过载、短路保护,以及更多智能化功能,包括外界通讯、数据传输、人机交互等,MCU无疑是光伏发电控制逆变系统中不可或缺的核心部件。目前雅特力AT32F435、AT32F403A、AT32F421等产品系列已成功应用在光伏逆变器应用中。

AT32 MCU在光伏逆变器中的应用

逆变驱动

  • AT32F435凭借288MHz超高主频及丰富高性能外设优势,可以高效地处理逆变器的复杂控制演算法,替代DSP,实现降本增效

  • 3个高级计时器可输出三相互补PWM波形,满足正弦波逆变需要的高频波形

  • 3个高达5.33Msps采样率的12位高速ADC,更有助于精准测量面板的电压和电流,满足逆变器驱动电路所需的高精度控制要求

通讯和HMI

  • AT32F403A主频高达240MHz,SRAM最大可配置224KB,可以高效地处理各类通讯和HMI交互,满足逆变器与外界通讯、人机交互等更多智慧化控制的需求

  • SPIM可接QSPI flash,传输速率最高可达90MHz,可快速存储日志等资料

监控模组

  • AT32F421主频高达120MHz,1个取样速率高达2Msps的12位15通道高速ADC,充分满足高速获取资料的需求,最大限度缩短光伏系统的关断时间,确保系统安全。


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雅特力AT32 MCU光伏逆变器具有智能、安全、高效、高可靠性等特点,能够提升电能质量,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。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,助力社会绿色低碳可持续发展。

来源:AT32 MCU 雅特力科技

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2022年已经迈入尾声,经过全年不间断的研发生产与客户的交流反馈,雅特力在微控制器(MCU)市场上获得不少好评,今年年末随着疫情逐步放开,各行各业也开始活络起来,距离全球景气回升指日可待。

物联网(IoT)议题仍持续发烧到许多应用领域,举例来说,在环境监控或是智能设备上,具有高效能、高集成、灵活性和低功耗特性的MCU经常与RF射频相关芯片搭配,如Wi-Fi, Bluetooth与毫米波(mmWave)雷达,MCU可用来执行复杂的资料处理和算法;又以后疫情时代,追求更精准、精密的医疗系统设备,且便于人们在家中就能简易的进行身体健康管理,通过长时间监测人体的生理状况,发现慢性或隐性疾病的征兆,协助患者早日进行诊疗,MCU为这些物联网设备的运行与算法提供支持,并具有高精准度、低功耗、小体积封装与低成本等特性。

在工业、制造业领域,雅特力已累积许多成熟的案例,服务各类型科技行业客户,如传统的PLC可能需要更多的数位/类比转换器或外接模块来协助工厂大型设备运作,且存储器储存空间受限,若重新替换设备、升级需耗费大量的成本与人力学习。AT32 MCU系列能够帮助客户更简单的实现操作,通过高精度12-bit ADC数据采集外部信号、数个通讯接口、多通道PWM,提供不同容量的Flash、SRAM供选用,满足客户的多样需求。以下重点回顾AT32 MCUs全产品系列:

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超值型系列

全系列采用32位高效能Cortex®-M4内核,提供丰富界面与各种功能,考量到追求高性价比的开发客户,雅特力部分M4内核产品媲美Cortex®-M0价格。超值型系列MCU具有高质量、小尺寸、低成本、高效能和灵活性等优势,适合成本敏感型嵌入式应用,如物联网节点、光模块、无线充电、电机控制、工业自动化、安防、家用电器、电子玩具、机器人、电竞周边、5G应用等应用领域。超值型产品线现有五款型号,市场上已推出AT32F415、AT32F425、AT32F421、AT32F4212四个系列,特别是AT32F4212系列集成2个运算放大器OPA与比较器,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。AT32F423预计2023年2月开始提供样品。

主流型系列

全系列采用32位高效能Cortex®-M4内核,CPU最高支持240 MHz工作频率,集成高效能的运算速度和丰富的系统资源,以高性能、高集成、高性价比和低功耗的优势打造一流市场竞争力,已广泛应用于工业自动化、电机控制、物联网及消费性电子等领域市场,满足各种成本敏感及高运算需求的设计。主流型产品线共有四款,目前已推出AT32F413、AT32F403A、AT32F407三个系列,AT32F407系列还兼容IEEE-802.3 10/100 Mbps Ethernet以太网络控制器接口,协助开发人员降低设备成本,AT32F405预计2023年下半年开始提供样品。

高效能系列

高性能产品线共2款微控制器-AT32F435和AT32F437,全系列采用32位高效能Cortex®-M4内核,配合先进制程与卓越的整合技术,创下M4业界最高主频288MHz的运算速度。除此之外,丰富外设资源支持3组高速(5.33 Msps)ADC独立引擎,和2组DAC等接口,另外AT32F437系列集成IEEE-802.3 10/100 Mbps Ethernet以太网络控制器接口,加快了数据传输效率和提升稳定性。领先的处理能力、性能及弹性易用的产品灵活性,超越业界同级芯片水平,为各种高运算、大存储需求的设计提供了最佳选择,现已成功量产并进入工业自动化、电机控制、物联网及消费性电子等应用市场。

无线型系列

无线型产品现已推出首款蓝牙BLE 5.0 MCU—AT32WB415系列,通过Bluetooth SIG蓝牙BQB认证 (Declaration ID : D059796),具有高效能CPU、卓越射频性能,丰富存储器资源与通讯界面,协助开发人员减少系统成本和占板空间,快速进入无线物联网市场。AT32WB415广泛应用于消费性电子、智慧家居、工业物联网等领域。
雅特力未来将持续发力工业、智能制造、物联网、消费性电子、车用、医疗、5G通讯等领域,致力实现通用型MCU设计,打造全方位微控制器平台,专注开发ARM®-Cortex®-M4/M0+,并提供数字信号处理器(DSP)、单精度浮点运算(FPU)、高速的CPU效能、相对业界更大的内存、丰富的外设、自主研发的sLib二次开发安全库,与不同尺寸封装供客户选择,持续研发28nm/40nm先进制程,强化主频效能、功耗和封装尺寸等各方面优势。同时雅特力提供完整的生态链,通过与合作伙伴结盟产出更多具有市场竞争力的产品,扩大MCU产品渠道,携手与我们的客户共同迈向下一年度,创造更多智能科技,延续美好生活经济。

来源:AT32 MCU 雅特力科技

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