本帖最后由 mxkw0514 于 2021-12-28 16:57 编辑
#申请开发板# #申请原创# 引言
据说Microchip的Data Visualizer工具有一点类似示波器的功能（是因为它能显示波形的高度），又有一点类似逻辑分析仪的功能（是因为它能分析单片机引脚的逻辑电平），这次拿到ATtiny1627单片机，测评片内ADC外设，并将结果通过波形展现出来，希望能体验Data Visualizer的强大功能，日后也好利用该工具进行开发。本次测评步骤为：
1、实验前准备（仪器备置、开发环境搭建、基础知识储备）
2、ADC外设测评与Data Visualizer工具使用
3、实验结果展示与分析
4、测评心得
1、实验前准备
1.1、仪器备置
本次实验准备的仪器包括：函数发生器、示波器、PC机、ATTiny1627开发板，函数发射器用于产生频率800Hz、幅值3.3V、偏置1.65V的正弦波，一路输入到ATTiny1627片内ADC外设的5通道中，一路输入到示波器用于辅助显示该波形。
图1-1 函数发生器
图1-2 示波器
图1-3 ATTiny1627开发板
1.2、开发环境搭建
在测评前需要安装MPLAB X IDE软件、MPLAB Code Configurator工具包和Data Visualizer工具，先安装MPLAB X IDE软件，根据提示直接点NEXT直到安装完成，打开MPLAB X IDE软件，点击tool，然后点击Plugins，安装好MPLAB Code Configurator工具包和Data Visualizer工具，如下图所示：
图1-4 MCC与Data Visualizer安装步骤
1.3、基础知识储备
数据可视化器（Data Visualizer）是一个处理和可视化数据的工具【1】，该工具能够从各种来源接收数据，例如嵌入式调试器数据网关接口 (DGI) 和COM 端口，本次测评主要用到的是COM端口，检测单片机串口发送给电脑的数据。ATTiniy1627内部ADC是12bit的差分类型，过采样能达到17bit,高达15个通道【2】，这些方便用户灵活地配置寄存器，毕竟高配参数能往低配参数走，其框图如图1-5所示。片内ADC输入电压范围为-100 mV to VDD+100 mV，查看板卡手册【3】，VDD电压是3.3V,所以在测试的时候，输入波形的幅值不能超过3.3V。
图1-5 ADC外设框图
图1-6ATTiny1627芯片
2、ADC外设测评与Data Visualizer使用
本次实验项目的程序的初始化函数（包括系统时钟、UART模块、ADC模块的初始化）采用MCC工具配置，进行一键生成，省去配置寄存器的时间了，其中MCC的配置界面如下所示。系统时钟配置界面可以选择分频系数，这里一般默认就可以了；ATTiny1627内部有两个串口，其中通过USB引出一个串口，选择对应的引脚就可以了，引脚配置如图2-3所示，当然AVR或者PIC大部分单片机都是支持端口重映射功能的，你可以将串口映射到其它引脚（方便PCB布线）。重点讲一讲片内ADC外设的MCC工具配置，虽然手册上面说ADC是12bit，但是是可以选择8bit模式的，即使它是差分ADC，仍然能使用单端模式，本次就是这么使用的，采样速率记得一定要高于信号频率的两倍以上，否则采样结果还原波形的时候是严重失真的；ATTiny1627的片内ADC有15个外部输入通道，该次测评只用到一个通道，参考电压这里选择的是VDD。
图2-1 MCC配置ADC外设
图2-2 MCC配置UART外设
图2-3 MCC配置芯片引脚
安装好Data Visualizer工具以后，根据用户手册配置信号源、输出格式、波形窗口的横纵轴，在波形窗口下面还有一个窗口，可以在这个窗口中查看具体的数值，方便定量分析，将板卡通过USB线与电脑连接，在程序调试、编译并下载成功后，点击启动按钮据可以显示波形了。
Data Visualizer工作示意图
实验程序如下所示，其中两个核心的函数是 ADC0_StartConversion和ADC0_GetConversion，ADC0_StartConversion启动信号采集，ADC0_GetConversion获得采样的结果，这里用的是8bit模式，所以最大采样结果是255。将500个采样点储存在数组中，使用print函数将这些值打印出来，便于后面分析。#include "mcc_generated_files/mcc.h"
int main(void)
{
SYSTEM_Initialize(); //系统时钟、UART模块、ADC模块初始化函数
int a[500]; //将采样值储存在数组中
while (1)
{
int i;
ADC0_StartConversion(ADC_MUXPOS_AIN5_gc);//开始转换
for(i=0;i<=499;i++)
{
a[i] =ADC0_GetConversion(ADC_MUXPOS_AIN5_gc );//获得转换结果
}
for(i=0;i<=499;i++)
{
printf("%d\r\n",a[i]);//将转换结果打印出来
}
}
}
3、实验结果展示与分析
下载运行ATTiny1627单片机程序后，使用串口调试助手可以看到print函数打印的结果，虽然Data Visualizer工具可以替代串口调试助手，但是在不知道初次使用Data Visualizer是否能够成功，还是先使用串口调试保险一下，结果如图3-1所示。将串口调试助手中显示的采样值导入到Excel表中，绘制实验得到的波形曲线，并在表中绘制函数发射器产生的实际波形曲线，并描绘出误差曲线，结果如图3-2与3-3所示。到这里就可以开始下一步工作了。
关闭串口调试助手（因为共用一个COM口），启动Data Visualizer，，可以看到波形串口和数值窗口的结果，拉动波形窗口的时间轴和纵轴，对数据电平进行详细观察，这里选择的数据格式是ASCII码，所以输出的每一字符都会转换成对应的十进制ASCII码，如图3-4所示，这样在实际的项目进行定量分析，例如采样值106由三个字符“1”、“0”和“6”组成，波形窗口中显示的幅值高度为“49”、“48”和“54”。
实验测试图如图3-5所示。函数发射器产生的波形和采样值还原的波形有两点不一样，一是还原波形最高处削顶了，而是还原波形移相了。削顶可能是因为函数发射器产生的波形幅值超过了VDD+100mV（数据手册参数），也有可能是在参考电压为VDD是，采样的最大幅值不能超过VDD，当然这种可能性不大；至于波形移相是什么原因，还没有想明白，后续还有待研究。
图3-1 串口调试助手数据显示
图3-2 采样点还原波形验证
图3-3 波形分析
图3-4 Data Visualizer波形分析
图3-5 实验实物图
4、实验心得
最开始接触Data Visualizer工具是在几周前的一个Microchip的技术直播中，正好这次申请了ATTiny1627开发板，正好可以结合Data Visualizer工具对ATTiny1627单片机的片内ADC外设进行测评，也算是一种趣事。Data Visualizer工具可能没有MCC工具使用广泛，毕竟MCC在配置各个外设寄存器方面太方便了，不过Data Visualizer可以辅助用户对单片机输出数据进行图形化分析，这一点还是很有用处的，当让ata Visualizer的功能不局限今天测评的这些，后续还有待挖掘。
参考文献
【1】Microchip Technology Inc. Data Visualizer Software User's Guide[DB/OL].(2020-2021)[2021-12-26].https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/40001903B.pdf.
【2】Microchip Technology Inc.Data Sheet ATtiny1624/ATtiny1626/ATtiny1627[DB/OL].(2020-2021)[2021-12-26].https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/ATtiny1624-26-27-DataSheet-DS40002234A.pdf.
【3】Microchip Technology Inc. ATtiny1627_Curiosity_Nano_design_documentation_release_rev2.pdf[DB/OL].(2020-2021)[2021-12-26].file:///C:/Users/NJAU/Desktop/Atiny/ATtiny1627_Curiosity_Nano_Design_Documentation/PCBA_Rev2/ATtiny1627_Curiosity_Nano_design_documentation_release_rev2.pdf.
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