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【HC32L96PCTA测评】+UART+IIC测评

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hulai123456|  楼主 | 2023-8-30 19:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 hulai123456 于 2023-8-30 20:06 编辑

#申请原创# #技术资源#
【HC32L96PCTA测评】+UART+IIC+ADXL345实现简单的姿态检测

UART简介
通用UART模块支持以下基本功能
■ 全双工传输、半双工传输、单线半双工传输
■ 可编程串行通信功能
     两种字符长度:8比特、 9比特
     三种校验方式:无检验、奇校验、偶校验
     三种停止长度:1比特、 2比特、 1.5比特
■ 16比特波特率发生器
■ 多机通讯
■ 硬件地址识别
■ 硬件流控
■ DMAC硬件传输握手

下图为其结构框图
6475664ef224d97a80.png
我们需要对其进行初始化和一点点配置,实现printf打印功能,我们在这里将其配置成:
波特率:9600
停止位:1
校验位:None
数据位:8
void Uart0_Init(void)
{
        Uart0_GPIO_Init();
        Uart0_Config(Value9600);
}
// UART0 GPIO 初始化
void Uart0_GPIO_Init(void)
{
        stc_gpio_cfg_t stcGpioCfg;
        DDL_ZERO_STRUCT(stcGpioCfg);
        Sysctrl_SetPeripheralGate(SysctrlPeripheralGpio,TRUE);//开启GPIO外设时钟
        //TX
        stcGpioCfg.enDir = GpioDirOut;
        Gpio_Init(UART0_TX_PORT, UART0_TX_PIN, &stcGpioCfg);
        Gpio_SetAfMode(UART0_TX_PORT, UART0_TX_PIN, GpioAf2);
        
        //RX
        stcGpioCfg.enDir = GpioDirIn;
        Gpio_Init(UART0_RX_PORT, UART0_RX_PIN, &stcGpioCfg);
        Gpio_SetAfMode(UART0_RX_PORT, UART0_RX_PIN, GpioAf2);        
        
}
//Uart0 配置
void Uart0_Config(uint32_t BaudRate)
{
        stc_uart_cfg_t stcUartCfg;
        DDL_ZERO_STRUCT(stcUartCfg);

        // 先禁止接收中断
        EnableNvic(UART0_2_IRQn, IrqLevel3, FALSE);        
        Uart_DisableIrq(M0P_UART0, UartRxIrq);
        
        Sysctrl_SetPeripheralGate(SysctrlPeripheralUart0,TRUE);//开启Uart0外设时钟
        stcUartCfg.enRunMode = UartMskMode1;//模式1
        stcUartCfg.enStopBit = UartMsk1bit;//1位停止位
        
        switch(BaudRate)
        {
                case Value1200:     stcUartCfg.stcBaud.u32Baud = 1200; break;
                case Value2400:     stcUartCfg.stcBaud.u32Baud = 2400; break;
                case Value4800:     stcUartCfg.stcBaud.u32Baud = 4800; break;
                case Value9600:     stcUartCfg.stcBaud.u32Baud = 9600; break;
                case Value19200:     stcUartCfg.stcBaud.u32Baud = 19200; break;
                case Value38400:     stcUartCfg.stcBaud.u32Baud = 38400; break;
                case Value57600:     stcUartCfg.stcBaud.u32Baud = 57600; break;
                case Value115200:     stcUartCfg.stcBaud.u32Baud = 115200; break;
        }
        
        stcUartCfg.stcBaud.enClkDiv = UartMsk8Or16Div;//8分频
        stcUartCfg.stcBaud.u32Pclk = Sysctrl_GetPClkFreq();
        Uart_Init(M0P_UART0, &stcUartCfg);
        
        
        // 再开启中断
        Uart_ClrStatus(M0P_UART0, UartRC);
        Uart_EnableIrq(M0P_UART0,UartRxIrq);//接收中断
        EnableNvic(UART0_2_IRQn, IrqLevel3, TRUE);                 
}
int fputc(int ch, FILE *f) //重定向printf函数到uart0串口打印
{
        (void)f;//防止编译报警告
        Uart_SendDataPoll(M0P_UART0, (uint8_t)ch);
        return ch;
}
IIC简介
HC32L96PCTA的I2C控制器支持以下特性:
■ 支持主机发送/接收,从机发送/接收四种工作模式
■ 支持标准(100Kbps) / 快速(400Kbps) / 高速(1Mbps) 三种工作速率
■ 支持7位寻址功能
■ 支持噪声过滤功能
■ 支持广播地址
■ 支持中断状态查询功能

由于我们这里只有一个从机设备(其地址为0x53),因此用到的IIC功能其实用软件模拟也能实现,当然这里由于是测评,用的是硬件驱动。
其初始化代码如下:
#define MyIIC_SCL_PORT      (GpioPortB)
#define MyIIC_SCL_PIN         (GpioPin8)

#define MyIIC_SDA_PORT     (GpioPortB)
#define MyIIC_SDA_PIN        (GpioPin9)
// IO端口配置
static void MyIIC_PortCfg(void)
{
    stc_gpio_cfg_t stcGpioCfg;
   
    DDL_ZERO_STRUCT(stcGpioCfg);
   
    Sysctrl_SetPeripheralGate(SysctrlPeripheralGpio,TRUE);   //开启GPIO时钟门控
   
    stcGpioCfg.enDir = GpioDirOut;                           ///< 端口方向配置->输出   
    stcGpioCfg.enOD = GpioOdEnable;                          ///< 开漏输出
    stcGpioCfg.enPu = GpioPuEnable;                          ///< 端口上拉配置->使能
    stcGpioCfg.enPd = GpioPdDisable;                         ///< 端口下拉配置->禁止
    stcGpioCfg.bOutputVal = TRUE;
   
    Gpio_Init(MyIIC_SCL_PORT,MyIIC_SCL_PIN,&stcGpioCfg);               ///< 端口初始化
    Gpio_Init(MyIIC_SDA_PORT,MyIIC_SDA_PIN,&stcGpioCfg);
   
    Gpio_SetAfMode(MyIIC_SCL_PORT,MyIIC_SCL_PIN,GpioAf1);              ///< 配置PB08为SCL
    Gpio_SetAfMode(MyIIC_SDA_PORT,MyIIC_SDA_PIN,GpioAf1);              ///< 配置PB09为SDA
}

// I2C 模块配置
void MyI2c_Config(void)
{
        stc_i2c_cfg_t stcI2cCfg;
        DDL_ZERO_STRUCT(stcI2cCfg);                            ///< 初始化结构体变量的值为0
        
        Sysctrl_SetPeripheralGate(SysctrlPeripheralI2c0,TRUE); ///< 开启I2C0时钟门控
        
        stcI2cCfg.u32Pclk = Sysctrl_GetPClkFreq();             ///< 获取PCLK时钟
        stcI2cCfg.u32Baud = 100000;                            ///< 100kHz
        stcI2cCfg.enMode = I2cMasterMode;                      ///< 主机模式
        stcI2cCfg.u8SlaveAddr = IIC_ADDR;                             ///< 从地址,主模式无效
        stcI2cCfg.bGc = FALSE;                                 ///< 广播地址应答使能关闭
        I2C_Init(M0P_I2C0,&stcI2cCfg);                         ///< 模块初始化
        
        MyIIC_PortCfg();// GPIO口配置
        
        delay1ms(2);
        I2C_SetFunc(M0P_I2C0,I2cStart_En);                                                  //开始信号
}
在初始化完成后,就根据例程中提供的数据读取和写入函数,进行简单的修改:
/**
******************************************************************************
** \brief  主机接收函数
**
** \param REGAddr从机寄存器地址,pu8Data读数据存放缓存,u32Len读数据长度
**
** \retval 读数据是否成功
**
******************************************************************************/
en_result_t I2C_MasterReadData(M0P_I2C_TypeDef* I2CX,uint8_t *pu8Data,uint32_t u32Len,uint8_t REGAddr)
{
    en_result_t enRet = Error;
    uint8_t u8i=0,u8State;
   
    I2C_SetFunc(I2CX,I2cStart_En);
   
    while(1)
    {
        while(0 == I2C_GetIrq(I2CX))
        {;}
        u8State = I2C_GetState(I2CX);
        switch(u8State)
        {
            case 0x08:                                    //已发送起始条件,将发送SLA+R
                I2C_ClearFunc(I2CX,I2cStart_En);
                I2C_WriteByte(I2CX,IIC_WRITE_ADDR);                                //发送SLA+W
                break;
            case 0x18:                                    //已发送SLA+W,并接收到ACK
                I2C_WriteByte(I2CX,REGAddr);              //发送寄存器地址
                break;
            case 0x28:                                    //已发送数据,接收到ACK
                I2C_SetFunc(I2CX,I2cStart_En);
                break;
            case 0x10:                                    //已发送重复起始条件
                I2C_ClearFunc(I2CX,I2cStart_En);
                I2C_WriteByte(I2CX,IIC_READ_ADDR);                                //读命令发送
                break;
            case 0x40:                                    //已发送SLA+R,并接收到ACK
                if(u32Len>1)
                {
                    I2C_SetFunc(I2CX,I2cAck_En);
                }
                break;
            case 0x50:                                    //已接收数据字节,并已返回ACK信号
                pu8Data[u8i++] = I2C_ReadByte(I2CX);
                if(u8i==u32Len-1)
                {
                    I2C_ClearFunc(I2CX,I2cAck_En);        //读数据时,倒数第二个字节ACK关闭
                }
                break;
            case 0x58:                                    //已接收到最后一个数据,NACK已返回
                pu8Data[u8i++] = I2C_ReadByte(I2CX);
                I2C_SetFunc(I2CX,I2cStop_En);             //发送停止条件
                break;   
            case 0x38:                                    //在发送地址或数据时,仲裁丢失
                I2C_SetFunc(I2CX,I2cStart_En);            //当总线空闲时发起起始条件
                break;
            case 0x48:                                    //发送SLA+R后,收到一个NACK
                I2C_SetFunc(I2CX,I2cStop_En);
                I2C_SetFunc(I2CX,I2cStart_En);
                break;
            default:                                      //其他错误状态,重新发送起始条件
                I2C_SetFunc(I2CX,I2cStart_En);            //其他错误状态,重新发送起始条件
                break;
        }
        I2C_ClearIrq(I2CX);                               //清除中断状态标志位
        if(u8i==u32Len)                                   //数据全部读取完成,跳出while循环
        {
            break;
        }
    }
    enRet = Ok;
    return enRet;
}
/**
******************************************************************************
** \brief  主机发送函数
**
** \param REGAddr从机寄存器地址,pu8Data写数据,u32Len写数据长度,REGAddr操作寄存器地址
**
** \retval 写数据是否成功
**
******************************************************************************/
en_result_t I2C_MasterWriteData(M0P_I2C_TypeDef* I2CX,uint8_t *pu8Data,uint32_t u32Len,uint8_t REGAddr)
{
    en_result_t enRet = Error;
    uint8_t u8i=0,u8State,u8Flag=FALSE;
    I2C_SetFunc(I2CX,I2cStart_En);
    while(1)
    {
        while(0 == I2C_GetIrq(I2CX))
        {;}
        u8State = I2C_GetState(I2CX);
        switch(u8State)
        {
            case 0x08:                                 ///已发送起始条件
                I2C_ClearFunc(I2CX,I2cStart_En);
                I2C_WriteByte(I2CX,IIC_WRITE_ADDR);          ///从设备地址发送
                break;
            case 0x18:                                 ///已发送SLA+W,并接收到ACK
                                                                I2C_WriteByte(I2CX,REGAddr);
                                                                break;
            case 0x28:                                 ///上一次发送数据后接收到ACK
                if (u8i < u32Len)
                {
                    I2C_WriteByte(I2CX,pu8Data[u8i++]);  ///< 继续发送数据
                }
                                                                else
                {
                    I2C_SetFunc(I2CX,I2cStop_En);     ///< 出停止条件
                    u8Flag = TRUE;
                }
                                                                break;
            case 0x20:                                 ///上一次发送SLA+W后,收到NACK
                                                                break;
            case 0x38:                                 ///上一次在SLA+读或写时丢失仲裁
                I2C_SetFunc(I2CX,I2cStart_En);         ///当I2C总线空闲时发送起始条件
                break;
            case 0x30:                                 ///已发送I2Cx_DATA中的数据,收到NACK,将传输一个STOP条件
                I2C_SetFunc(I2CX,I2cStop_En);          ///发送停止条件
                break;
            default:
                break;
        }            
        I2C_ClearIrq(I2CX);                            ///清除中断状态标志位
        if(u8Flag == TRUE)  ///< 数据发送完成
        {   
            break;
        }
    }
    enRet = Ok;
    return enRet;
}
自此,我们初步完成了I2C的初始化。

ADXL345简介
一款加速度计,就不多介绍了,主要检测其芯体在空间中X、Y、Z轴的数据在此,对其进行初始化和数据的采集
//ADXL345设置偏移量
void ADXL345_SetOffset(char xOffset, char yOffset, char zOffset)
{
        union
        {
                unsigned char u8t;// 无符号
                char                                        q8t;// 有符号
        }X_Offset;
        
                union
        {
                unsigned char u8t;// 无符号
                char                                        q8t;// 有符号
        }Y_Offset;
        
                union
        {
                unsigned char u8t;// 无符号
                char                                        q8t;// 有符号
        }Z_Offset;
        
        X_Offset.q8t = xOffset;
        Y_Offset.q8t = yOffset;
        Z_Offset.q8t = zOffset;
        
        I2C_MasterWriteData(M0P_I2C0, &X_Offset.u8t, 1, ADXL345_OFSX);
        I2C_MasterWriteData(M0P_I2C0, &Y_Offset.u8t, 1, ADXL345_OFSY);
        I2C_MasterWriteData(M0P_I2C0, &Z_Offset.u8t, 1, ADXL345_OFSZ);
        
}
数据初始化
//ADXL345初始化配置
void ADXL345_Init(void)
{
        MyI2c_Config();
        delay1ms(10);
        if(ADXL345_InitFlag==0)
        {
                ADXL345_Ready();//ADXL345初始化配置
        }

}

//ADXL345准备初始化
void ADXL345_Ready(void)
{
        I2C_MasterReadData(M0P_I2C0, ADXL345_Buffer, 1, ADXL345_DEVID);
        
        delay1ms(2);
        if(ADXL345_Buffer[0]==0xE5)//ADXL345的器件ID为0xE5
        {        
                ADXL345_Buffer[0] = 0x08;
                I2C_MasterWriteData(M0P_I2C0, ADXL345_Buffer, 1, ADXL345_POWER_CTL);
               
                delay1ms(3);
               
                ADXL345_SetOffset((char)4,(char)0,(char)-7);//设置三个轴偏移量
               
                ADXL345_InitFlag = 1;
        }
        else//加速度传感器坏
        {
                ADXL345_InitFlag = 0;
        }
}
数据采集处理打印输出,需要对其进行数据转换和滤波
//ADXL345的X,Y,Z轴数据读取
void ADXL345_GetXYZValue(float *x, float *y, float *z)
{
        float X_Temp=0,Y_Temp=0,Z_Temp=0;
        
        I2C_MasterReadData(M0P_I2C0, ADXL345_Buffer, 6, ADXL345_DATAX0);
        
        X_Temp += (float)((short)(ADXL345_Buffer[1] << 8) + ADXL345_Buffer[0])/256;//数据组合再除以256(即转换为g为单位)
        Y_Temp += (float)((short)(ADXL345_Buffer[3] << 8) + ADXL345_Buffer[2])/256;
        Z_Temp += (float)((short)(ADXL345_Buffer[5] << 8) + ADXL345_Buffer[4])/256;               
        
        
        
        *x = X_Temp;
        *y = Y_Temp;
        *z = Z_Temp;
}
//ADXL345数据收集,处理,输出
void ADXL345_Data_collection(void)
{
        float X_out = 0.0;
        float Y_out = 0.0;
        float Z_out = 0.0;
        
        float roll = 0.0;
        float pitch = 0.0;
        
        if(ADXL345_InitFlag==1)//ADXL345初始化成功了
        {
                delay1ms(10);
                ADXL345_GetXYZValue(&X_out, &Y_out, &Z_out);
               
                roll = atan(Y_out / sqrt(pow(X_out, 2) + pow(Z_out, 2))) * 180 / PI;
                pitch = atan(-1 * X_out / sqrt(pow(Y_out, 2) + pow(Z_out, 2))) * 180 / PI;
               
                // Low-pass filter
                rollF = 0.94 * rollF + 0.06 * roll;
                pitchF = 0.94 * pitchF + 0.06 * pitch;

                printf("%.2f/%.2f\r\n",rollF, pitchF);
               
        }
        else
        {
                printf("ADXL345 Failure !!!");
        }
}
而后,在main函数中对其进行调用时钟配置(和上期一样)
// 系统时钟配置
void SYS_ClkConfig(void)
{
        stc_sysctrl_clk_cfg_t stcCfg;

        Flash_WaitCycle(FlashWaitCycle0);//flash读等待周期
        Sysctrl_SetRCHTrim(SysctrlRchFreq24MHz);// RCH = 16MHZ
        Sysctrl_SetRCLTrim(SysctrlRclFreq32768);// RCL = 32.786kHz
        
        ///< 选择内部 RCH 作为HCLK时钟源;
        stcCfg.enClkSrc    = SysctrlClkRCH;// 系统时钟为24Mhz
        ///< HCLK SYSCLK/2
        stcCfg.enHClkDiv   = SysctrlHclkDiv2; //HCLK = 12MHz
        ///< PCLK 为HCLK/1
        stcCfg.enPClkDiv   = SysctrlPclkDiv1;        //PCLK = 12MHz
        ///< 系统时钟初始化
        Sysctrl_ClkInit(&stcCfg);
        
        //使能RCL
        Sysctrl_ClkSourceEnable(SysctrlClkRCL, TRUE);        
}
总体硬件配置
// 硬件处理
void APP_System_Init(void)
{
        SYS_ClkConfig();                        // 时钟初始化配置
//        Rtc_InitConfig();                        // RTC时钟配置
        Uart0_Init();                                        // Uart初始化配置
//        Lcd_ConfigRead();                        // LCD显示配置
        
        ADXL345_Init();                                // ADXL345初始化
        
}

main函数
int32_t main(void)
{
        // 硬件模块初始化
        APP_System_Init();
        while(1)
        {
                delay1ms(10);
//Rtc_Time_Display();                // RTC时间显示
                ADXL345_Data_collection();// ADXL345数据发送
        }
}

最终,我们可以看到如下视频效果:

其展示姿态的软件为 processing



最后,将代码放到附件,供下载学习交流

HC32L196测评.rar

633.67 KB

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地瓜patch| | 2023-8-30 22:40 | 显示全部楼层
不错,硬货

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woai32lala| | 2023-8-31 08:34 | 显示全部楼层
学习

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zhuww| | 2023-8-31 20:37 | 显示全部楼层
用到的IIC功能其实用软件模拟也能实现

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