本帖最后由 mxkw0514 于 2021-8-19 19:20 编辑
#申请开发板# #申请原创#
引言：
上一次测评了PIC18F16Q40芯片的ADCC外设，这一次有幸申请到了PIC18F16Q41开发工具，希望能对PIC18F16Q41芯片的特性进行测评。单从名字上看，PIC18F16Q40芯片与PIC18F16Q41芯片的主体是相近的，应该只有一点点不同，这一点点不同的地方应该就是PIC18F16Q41的特有外设了。该篇帖子将对PIC18F16Q41芯片的这一特有外设进行测评，并展示测评结果与本次测评过程的心得体会。
一、开箱展示
收到PIC18F16Q41开发工具后，对比了PIC18F16Q40开发工具，发现这两款开发板除了名字的丝印不同外，其余基本相同，实物对比图如图1-1所示。刚开始申请开发板的时候，就想过PIC18F16Q41与PIC18F16Q40的不同点在什么地方，通过查阅芯片的数据手册【1】，通过逐次对比了二者的特性简介，发现只有PIC18F16Q41有OPA外设的简介，如图1-2所示，想必这应该就是PIC18F16Q41芯片的特性了。接下来对OPA外设进行测评。
图1-1 实物对比图
图1-2 OPA外设简介
二、OPA外设测评
2.1 测评项目
PIC18F16Q41的OPA外设可以自由选择同向放大器和反向放大器，也能自由设置放大的倍数，它的带宽达到的5MHz【2】，这已经能满足很多应用了。本次测评利用PIC18F16Q41的OPA外设放大光电传感器的模拟小信号，并放大后的信号输入到片内的ADCC外设进行检测，通过串口将检测显示在PC机上。该项目的基本框图如图2-1所示，模拟部分电路及仿真波形如图2-2所示。
图2-1 项目基本框图
图2-2 模拟部分电路及仿真波形
2.2 环境配置
PIC系列单片机的开发软件使用Atmel studio和MPLAB X IDE软件都可以，因为MPLAB X IDE带有的MCC模块比较友好，所以选用MPLAB X IDE作为本次项目程序的编译软件。安装好MPLAB X IDE软件后，用USB线连接电脑和PIC18F16Q41开发板后，MPLAB X IDE软件会自动识别出PIC18F16Q41开发板上的仿真器的型号，之后就可以利用MCC模块完成对PIC18F16Q41外设的配置（当然也可以不用MPLAB X IDE软件自带MCC模块，手动写初始化函数也可以的，MCC模块主要是为了自动生成初始化函数和外设的功能化函数）。
本次需要用到的外设包括OPA外设、ADCC外设、UART外设，另外还需要配置时钟模块、芯片外部引脚，首先来谈一谈这些配置。在该项目中，OPA外设的放大类型选择了反向放大，增益设置为3（实际为4）；ADCC外设选择了基本模式，通道类型设置为OPA通道；UART外设波特率设置成了9600，RX与TX重映射到了RC7和RC6引脚；由于PIC18F16Q41开发板上没有焊接外部晶振，如果手头又没有同类型的晶振，那就需要将时钟配置成内部时钟；由用户手册可知【3】，RC1连接了一个LED灯，这个引脚还是尽量不要去定义为好。MCC模块配置系统时钟、片内外设和芯片引脚如下图所示：
图2-3 系统时钟配置
图2-4 ADCC外设配置
图2-5 OPA外设配置
图2-6 UART外设配置
图2-7 引脚配置
2.3 程序编写
使用MPLAB X IDE软件自带MCC模块设置好需要的外设后，点击Generate就会生成一个带有初始化函数的主函数以及与外设相关的.c和.h文件，此时就可以在主函数中根据需要调用.c文件中的功能化函数来实现特定的功能。至于该项目，需要调用的功能化函数也仅仅只有ADCC外设的采样函数ADCC_DischargeSampleCapacitor()、ADCC外设的模数转换函数ADCC_GetSingleConversion()以及串口打印函数printf()，省下了很多工作量。具体程序如下所示，源文件请见附件。
#include "mcc_generated_files/mcc.h"
#include "stdio.h"
#include "lay.h"
#define psGain 4
uint16_t volatile adcVal;
void main(void)
{
SYSTEM_Initialize();
INTERRUPT_GlobalInterruptEnable();
while (1)
{
float psVol;
ADCC_DischargeSampleCapacitor();//ADC采样函数
adcVal = ADCC_GetSingleConversion(channel_ANC0);//ADC转换函数，外部输入，输出0-4096范围点数
psVol = ((adcVal/4096.0)*3.3)/4.0;//将转换点数等比例换算出模拟小信号值，放大倍数是4倍
printf(" adcVal %d \r\n", adcVal);//串口打印转换点数
printf(" adcVal %f \r\n", psVol);//串口打印模拟小信号值
delay_ms(50);
}
}
2.3 测试结果
本次测评结果展示分为两部分，一部分是用电脑的串口调试助手显示PIC18F16Q41测得的光电传感器输出的电压值，另一部分是用万用表直接测量光电传感器输出的电压值作为参照。电脑端显示光电传感器输出的模拟小信号值的动态结果如图2-8所示，万用表显示光电传感器输出的模拟小信号值的动态结果如图2-9所示：
图2-8 串口调试助手显示结果
图2-9 万用表显示结果
三、心得
从上述两种结果来看，PIC18F16Q41测得的光电传感器输出电压波动较大，而万用表测量结果较为稳定，是PIC18F16Q41开发板上都是使用杜邦线连接的原因还是PIC18F16Q41单片机本身的原因还有带进一步验证，至于结果的准确性需要使用更高精度的万用表来进行定量分析了。
通过本次测评，可以让人深刻感受到MCC模块带来的便捷，其次是单片机内部一些模拟外设在减少外部器件使用上带来的效益，PIC18F16Q41单片机内部OPA外设的带宽达到了5MHz，这个特性虽然在本次测评中没用体现出来，但它确实可以满足很多应用了。如果在PCB布线上再说一下的话，通信端口的重映射功能也是算一个优秀的性能吧。
参考文献：
【1】Microchip Technology Inc.PIC18F0616Q41-1420-Pin-Low-Power-High-Performance-Microcontroller-with-XLP-Technology-Data-Sheet-40002214D[DB/OL].(2020-2021)[2021-08-14].https://www.microchip.com/en-us/product/PIC18F16Q41.
【2】Microchip Technology Inc.Using the Operational Amplifier on PIC16 and PIC18[DB/OL].(2020)[2021-08-14].https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Using-the-Operational-Amplifier-on-PIC16-and-PIC18-90003280A.pdf.
【3】Microchip Technology Inc. PIC18F16Q41 Curiosity Nano Hardware User Guide[DB/OL].(2020)[2021-08-15].https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/PIC18F16Q41-Curiosity-Nano-Hardware-User-Guide-DS50003048A.pdf
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