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聲明
如若轉載，請附轉載地址並聲明原作者。此項目在GitHub託管，所有的資料包括datasheet都在GitHub託管，託管地址。作者還擁有個人公衆號，會寫一些感悟文章，知圈，二維碼如下，歡迎掃描關注：
說明
本項目分AD採集模塊和軟件模塊。本文爲軟件模塊，AD採集的硬件模塊請參考該文章。
項目需求
一秒一千次採樣以上，30通道以上，24bit以上分辨率。
器件選型
備選:
最終決定：ATSAMC21J18A
併購入了官方的該芯片的demo板： Atmel® SAM C21 Xplained Pro evaluation kit
軟件配置與框架搭建
AtmelStudio環境下的ATSAMC21N開發配置
打開Atmel studio，用usb線把開發板連接至PC，Windows10自動安裝驅動，然後在Atmel studio上面會彈出板子的信息：
上面有關於此板子的信息，asf開發文檔，板子開發文檔等都在裏面。
新建項目，此配置參考Atmel的配置視頻。
輸入名字後進入選擇界面，選擇對應的MCU。
生成後的main.c文件如下所示：
/*
* RoadScannerDataAcquire.c
*
* Created: 2019-12-18 15:18:10
* Author : lenovo
*/
#include "sam.h"
int main(void)
{
/* Initialize the SAM system */
SystemInit();
/* Replace with your application code */
while (1)
{
}
}
爲了熟悉板子，本例用寄存器原始方式、ASF框架、Freertos三種開發形式上都進行實驗。保險起見，先把代碼上傳至Github。
創建Github
打開Github，
publish 到雲端賬號
寄存器方式（without ASF）
經查找SAM C21 Xplained Pro board的user guide，板子上有一個LED燈連接在PC的05腳上。本例用更改寄存器的方式實現對此燈的控制。
通過查看芯片的datasheet，找到以下兩個需要更改的寄存器。
端口設置爲輸出：
輸出設置爲低電平：
更改main函數：
int main(void)
{
/* Initialize the SAM system */
SystemInit();
/* Replace with your application code */
//將所有的PC口設置爲輸出。
REG_PORT_DIRSET2 = 0xffffffff;
//將所有的PC口置爲低電平以點亮LED。（LED另一端爲3.3V）
REG_PORT_OUTCLR2 = 0xffffffff;
while (1)
{
}
}
後來在官網找到了兄弟板的示例程序。並根據示例程序根據開發板做了更改，現在板子的LED在PC05腳，而示例程序的引腳在PA15腳。加載程序後LED以1hz的頻率閃爍。
#include "sam.h"
// I/O Ports definitions
#define PORTA (0ul)
#define PORTB (1ul)
#define PORTC (2ul)
// LED0 definitions
#define LED0_PORT PORTC
#define LED0_PIN_NUMBER (05ul)
#define LED0_PIN PORT_PC05
/** VARIABLES *****************************************************************/
static uint32_t ul_tickcount=0 ; // Global state variable for tick count
/** LOCAL PROTOTYPES **********************************************************/
void AppInit(void); // Application Hardware/Software Initialization
/** main() ********************************************************************/
int main(void){
/* Initialize the SAM system - auto-generated code */
SystemInit();
/* Application hardware and software initialization */
AppInit();
/* Replace with your application code */
while(1){
__NOP();
}
}
/*******************************************************************************
* Function: void AppInit(void)
*
* PreCondition: None
*
* Input: None
*
* Output: None
*
* Side Effects: None
*
* Overview: This routine takes care of all of the hardware/software
* initialization that is required.
*
* Note:
*
******************************************************************************/
void AppInit(void){
/* Clock initialization (CPU, AHB, APBx)
The System RC Oscillator (RCSYS) provides the source for the main clock
at chip startup. It is set to 4 MHz.
Add code here to change the system clock
*/
// Assign the LED0 pin as OUTPUT
PORT->Group[LED0_PORT].DIRSET.reg = LED0_PIN ;
// Set the LED0 pin level, i.e. put to 3.3V -> this turns off the LED
PORT->Group[LED0_PORT].OUTSET.reg = LED0_PIN ;
// Configure SysTick to trigger every millisecond using the CPU Clock
SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick
SysTick->LOAD = 3999UL; // Set reload register for 1mS interrupts
NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 3); // Set interrupt priority to least urgency
SysTick->VAL = 0; // Reset the SysTick counter value
SysTick->CTRL = 0x00000007; // Enable SysTick, Enable SysTick Exceptions, Use CPU Clock
NVIC_EnableIRQ(SysTick_IRQn); // Enable SysTick Interrupt
}
/*******************************************************************************
* Function: void SysTick_Handler(void)
*
* PreCondition: None
*
* Input: None
*
* Output: None
*
* Side Effects: None
*
* Overview: This interrupt handler is called on SysTick timer underflow
*
* Note:
*
******************************************************************************/
void SysTick_Handler(void){
ul_tickcount++ ;
// Toggle LEDs every second (i.e. 1000ms)
if(ul_tickcount % 1000 == 0){
// Toggle LED pin output level.
PORT->Group[LED0_PORT].OUTTGL.reg = LED0_PIN ;
}
}
ASF
閱讀了官方的說明後，ASF4必須用Atmel START在線工具來配置。
添加完後改下名字，最後如下所示：
由於之前solution裏面已經有RoadScannerDataAcquire的project，所示創建失敗，由於之前Github已經配置好了，並不想重新配置，也不想改名，所以在Atmel studio 7裏面右擊project名字，點擊remove，刪除，記得要去在計算機端刪掉文件夾，否則之前的文件會干擾新文件的生成，造成未知的錯誤，然後再用原名稱導入就可以了。
創建完後打開，發現直接用板子上的USB下載口可以進行uart調試。查看手冊後發現引腳爲TX：PB10、 RX：PB11。
在Atmel Studio裏面選擇reconfigure，
打開後找到如下配置，更改引腳。發現驅動用的是同步的，也改爲異步。
更改時發現這兩個引腳PB11和PB10已經被SPI3給佔了，先去SPI配置裏面把這兩個口改爲其它引腳，把這兩個口空出來，然後再返回UART裏面設置這兩個口。
設置完成並重新生成後，找到生成的文件下的示例代碼並打開，
打開後找到如下代碼塊：
/**
* Example of using USART_3 to write "Hello World" using the IO abstraction.
*/
void USART_3_example(void)
{
struct io_descriptor *io;
usart_sync_get_io_descriptor(&USART_3, &io);
usart_sync_enable(&USART_3);
io_write(io, (uint8_t *)"Hello World!", 12);
}
因爲還會用到delay函數，同文件裏面找到delay的示例代碼：
void delay_example(void)
{
delay_ms(5000);
}
打開main.c，裏面生成的代碼如下：
#include <atmel_start.h>
int main(void)
{
/* Initializes MCU, drivers and middleware */
atmel_start_init();
/* Replace with your application code */
while (1) {
}
}
根據示例程序，將main.c改爲如下：
#include <atmel_start.h>
#include <driver_examples.h>
int main(void)
{
/* Initializes MCU, drivers and middleware */
atmel_start_init();
/* Replace with your application code */
while (1) {
USART_On_USBPort_example();
delay_ms(1000);
}
}
編譯並將代碼下載到板子。
前面改了uart的引腳號，爲的就是直接使用Atmel Studio裏面的Data Visualizer功能直接進行虛擬串口的調試。
打開data visualizer工具：
雙擊serial port：
設置：
點擊上面的connect，會彈出terminal終端，然後我們的板子會按照我們之前設計的每秒發送一次hello word。
ASF4的測試代碼到此結束。
FreeRTOS
再次打開配置：
點擊下能看到配置：
點擊freertos後，會出現其配置選項，在這裏用默認的即可。
點擊生成：
生成後找到如下rtos的示例代碼：
打開後代碼如下：
/*
* Code generated from Atmel Start.
*
* This file will be overwritten when reconfiguring your Atmel Start project.
* Please copy examples or other code you want to keep to a separate file or main.c
* to avoid loosing it when reconfiguring.
*/
#include "atmel_start.h"
#include "rtos_start.h"
#include "driver_examples.h"
#define TASK_EXAMPLE_STACK_SIZE (128 / sizeof(portSTACK_TYPE))
#define TASK_EXAMPLE_STACK_PRIORITY (tskIDLE_PRIORITY + 1)
static TaskHandle_t xCreatedExampleTask;
static SemaphoreHandle_t disp_mutex;
/**
* OS example task
*
* \param[in] p The void pointer for OS task Standard model.
*
*/
static void example_task(void *p)
{
(void)p;
while (1) {
if (xSemaphoreTake(disp_mutex, ~0)) {
/* add your code */
xSemaphoreGive(disp_mutex);
}
os_sleep(500);
}
}
/*
* Example
*/
void FREERTOS_V1000_0_example(void)
{
disp_mutex = xSemaphoreCreateMutex();
if (disp_mutex == NULL) {
while (1) {
;
}
}
if (xTaskCreate(
example_task, "Example", TASK_EXAMPLE_STACK_SIZE, NULL, TASK_EXAMPLE_STACK_PRIORITY, xCreatedExampleTask)
!= pdPASS) {
while (1) {
;
}
}
vTaskStartScheduler();
return;
}
上面的代碼簡單明瞭。在main裏面調用下，FreeRTOS就啓動了。在main函數裏面添加調用，添加了兩句，一句是爲了調用示例函數添加的#include “rtos_start.h”，另一句是調用函數FREERTOS_V1000_0_example(); 添加完這兩句後，原先main裏面的while死循環就永遠不會執行到了，任務由FreeRTOS調度。
如下所示：
#include <atmel_start.h>
#include <driver_examples.h>
#include "rtos_start.h"
int main(void)
{
/* Initializes MCU, drivers and middleware */
atmel_start_init();
FREERTOS_V1000_0_example();
/* Replace with your application code */
while (1) {
USART_On_USBPort_example();
delay_ms(1000);
}
}
返回rtos_start.c函數，添加#include "driver_examples.h"已引用我們前面的uart測試函數。然後在示例任務中加入串口調用函數，如下：
/**
* OS example task
*
* \param[in] p The void pointer for OS task Standard model.
*
*/
static void example_task(void *p)
{
(void)p;
while (1) {
if (xSemaphoreTake(disp_mutex, ~0)) {
/* add your code */
USART_On_USBPort_example();
// delay_ms(1000);
xSemaphoreGive(disp_mutex);
}
os_sleep(500);
}
}
運行後500ms輸出一次hello word。運行結果如下：
與AD7779評估版進行SPI通信獲取AD數據採集
ANALOG DEVICES提供官方的C語言裸機驅動，給開發帶來了極大的便利，全資源可以點擊此處閱讀原文。
AD7779評估版配置
評估版配置比較繁瑣，配置過程的說明篇幅很長，作者專門寫了一篇文章記錄，請參見此處。
SPI通信模塊添加與配置
再次點擊配置：
點擊添加部件：
找到Drivers：
找到SPI並添加：
返回選中剛纔添加的SPI：
點擊後展開配置選項，然而第一個關於Driver的驅動配置就有近十個，如下：
經搜索，終於在官網上找到其各個不同driver的描述。此描述在官網有PDF版本的文檔，文檔名字：ASF4 API Reference Manual。
根據開發板手冊，選用EXT3端口上的腳：
引腳改爲：
時序也需要設置，經翻看文檔，AD7779的DOUT模式時序圖如下：
SPI時序模式如下：
由以上信息，配置SPI參數爲：
再次點擊生成項目：
代碼結構分拆重構
前面測試的過程中，不斷通過Atmel START進行配置添加/更改。每次都需要重新生成代碼，生成代碼的時候會對很多文件進行覆蓋，個人在自動生成的文件上做的更改會被覆蓋掉。需要每個覈對。
由於後續會對文件進行頻繁的更改等，爲從敏捷角度出發，避免不必要的麻煩，現對源代碼進行分拆，分拆後只對main.c在源碼中進行更改（因其名字的不可改變性）。
分拆後的原則：
- 將main.c的代碼代碼更改量儘可能的精簡。
- 將所有用到的需要更改的全部摘出。
- 敏捷化。
分拆後的代碼示例：
#include <atmel_start.h>
#include <driver_examples.h>
#include "Hui_rtos_start.h"
int main(void)
{
/* Initializes MCU, drivers and middleware */
atmel_start_init();
Hui_FREERTOS_V1000_0_example();
/* Replace with your application code */
while (1) {
// Since we added the FreeRTOS system to manage the task, this loop will never be executed.
}
}
/*
* Hui_USBPort.c
*
* Created: 2020-05-13 14:06:50
* Author: TomorrowNeverComes
*/
#include "driver_init.h"
#include "utils.h"
#include "Hui_USBPort.h"
/**
* Example of using USART_On_USBPort to write "Hello World" using the IO abstraction.
*
* Since the driver is asynchronous we need to use statically allocated memory for string
* because driver initiates transfer and then returns before the transmission is completed.
*
* Once transfer has been completed the tx_cb function will be called.
*/
static void tx_cb_USART_On_USBPort(const struct usart_async_descriptor *const io_descr)
{
/* Transfer completed */
}
void USART_On_USBPort_Output(uint8_t Data_USART_On_USBPort[], uint8_t arry_size)
{
struct io_descriptor *io;
usart_async_register_callback(&USART_On_USBPort, USART_ASYNC_TXC_CB, tx_cb_USART_On_USBPort);
/*usart_async_register_callback(&USART_On_USBPort, USART_ASYNC_RXC_CB, rx_cb);
usart_async_register_callback(&USART_On_USBPort, USART_ASYNC_ERROR_CB, err_cb);*/
usart_async_get_io_descriptor(&USART_On_USBPort, &io);
usart_async_enable(&USART_On_USBPort);
io_write(io, Data_USART_On_USBPort, arry_size);
}
/*
* Hui_USBPort.h
*
* Created: 2020-05-13 14:08:45
* Author: TomorrowNeverComes
*/
#ifndef HUI_USBPORT_H_
#define HUI_USBPORT_H_
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif /* __cplusplus */
void USART_On_USBPort_Output(uint8_t*, uint8_t);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif /* HUI_USBPORT_H_ */
/*
* Hui_rtos_start.c
*
* Created: 2020-05-13 10:28:05
* Author: TomorrowNeverComes
*/
#include "atmel_start.h"
#include "Hui_rtos_start.h"
#include "Hui_USBPort.h"
#define TASK_EXAMPLE_STACK_SIZE (128 / sizeof(portSTACK_TYPE))
#define TASK_EXAMPLE_STACK_PRIORITY (tskIDLE_PRIORITY + 1)
static TaskHandle_t xCreatedExampleTask;
static SemaphoreHandle_t disp_mutex;
/**
* OS example task
*
* \param[in] p The void pointer for OS task Standard model.
*
*/
static void example_task(void *p)
{
(void)p;
while (1) {
if (xSemaphoreTake(disp_mutex, ~0)) {
/* add your code */
static uint8_t example_USART_On_USBPort[ ] = "He00000o World!";
USART_On_USBPort_Output(example_USART_On_USBPort,sizeof(example_USART_On_USBPort)/sizeof(uint8_t));
// delay_ms(1000);
xSemaphoreGive(disp_mutex);
}
os_sleep(500);
}
}
/*
* Example
*/
void Hui_FREERTOS_V1000_0_example(void)
{
disp_mutex = xSemaphoreCreateMutex();
if (disp_mutex == NULL) {
while (1) {
;
}
}
if (xTaskCreate(
example_task, "Example", TASK_EXAMPLE_STACK_SIZE, NULL, TASK_EXAMPLE_STACK_PRIORITY, xCreatedExampleTask)
!= pdPASS) {
while (1) {
;
}
}
vTaskStartScheduler();
return;
}
/*
* Hui_rtos_start.h
*
* Created: 2020-05-13 10:42:30
* Author: TomorrowNeverComes
*/
#ifndef HUI_RTOS_START_H_
#define HUI_RTOS_START_H_
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif /* __cplusplus */
#include <FreeRTOS.h>
#include <task.h>
#include <semphr.h>
#include <hal_rtos.h>
void Hui_FREERTOS_V1000_0_example(void);
#ifdef __cplusplus
}
#endif /* __cplusplus */
#endif /* HUI_RTOS_START_H_ */
SPI代碼測試
未完，作者已離職，此項目不再維護。