ARM串口实验，ADC实验，I2C实验

来源：互联网发布：dota2 mac版分辨率编辑：程序博客网时间：2024/05/22 00:12

【1】UART实验

实验目的：通过串口进行收发数据

一、看原理图

发现UART接在CPU的GPA1_0和GPA1_１引脚

二、看芯片手册

GPA1CON：

GPA1CON[1] [7:4]： 0x2 = UART_2_TXD //UART的发送数据功能

GPA1CON[0] [3:0]： 0x2 = UART_2_RXD //UART的接收数据的功能

UART所支持的通信协议：

1个起始位

5-8个数据位

0/1奇偶校验位

1-2个停止位

可编程的波特率

我们常用的协议：8N1

1个起始位和1个停止位 8个数据位没有奇偶校验位 115200

ULCONn：

0x3 //选择8N1的协议

UCONn

Transmit Mode [3:2]： 01 = Interrupt request or polling mode //我们用轮询模式（polling）

Receive Mode [1:0]： 01 = Interrupt request or polling mode

UTRSTATn

Transmit buffer empty [1]： 0 = Buffer is not empty //等待

1 = Buffer is empty //可以发送

Receive buffer data ready [0]： 0 = Buffer is empty //等待

1 = Buffer has a received data //可以读

UTXHn

UTXHn [7:0] RWX Transmits data for UARTn //发送数据

URXHn

URXHn [7:0] R Receives data for UARTn //接收数据

UBRDIVn

UBRDIVn [15:0]： 53

UFRACVALn

UFRACVALn [3:0]： 5

For example, if the Baud rate is 115200 bps and SCLK_UART is 40 MHz, UBRDIVn and UFRACVALn are:

DIV_VAL = (40000000/(115200*16))-1

= 21.7 – 1

= 20.7

UBRDIVn = 20 (integer part of DIV_VAL)

UFRACVALn/16 = 0.7

DIV_VAL = (100000000/(115200*16))-1

= 53.3

UBRDIVn = 53 (integer part of DIV_VAL)

UFRACVALn/16 = 0.3

UFRACVALn = 5

【1.2】RTC

RTCCON

CTLEN [0]： 0 = Disables RTC control

1 = Enables RTC control

BCDSEC

BCDSEC = 0x30

【2】ADC

实验目的：测量电位器两段的电压，进行转化

ADCCON

RES [16]：1 = 12bit A/D conversion //12位的转化精度

ECFLG [15]： 0 = A/D conversion in process //判断AD转化是否结束的标记

1 = End of A/D conversion

PRSCEN [14]： A/D converter prescaler enable 1 = Enable

PRSCVL [13:6]：0xff

STANDBY [2]： 0 = Normal operation mode

READ_ START [1]： A/D conversion start by read //读一次就开始转化一次

0 = Disables start by read operation

1 = Enables start by read operation

ENABLE_ST ART [0]：1 = A/D conversion starts and this bit is automatically cleared after the start-up.

//使能一次，ADC就开始转化一次

ADCDAT

DATA [11:0] R ADC conversion data value Data value: 0x0 ~ 0xFFF

ADCMUX

SEL_MUX [3:0] ： 0011 = AIN 3

I2C

1. 概念，IIC是由PHILIPS公司推出的两线式串行总线，通过串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)在连接到总线上的设备间进行

传递消息，每一个设备都有自己唯一的地址识别

2. 看原理图，找到从机设备(三轴加速度传感器)所接的IIC引脚 -- I2C_SCL5 I2C_SDA5

配置相关引脚为IIC功能 -- XspiMISO0/I2C_5_SDA/GPB_2 XspiMOSI0/I2C_5_SCL/GPB_3

1. GPBCON

GPBCON[2] [11:8]：0x3 = I2C_5_SDA

GPBCON[3] [15:12]：0x3 = I2C_5_SCL

2. GPBPUD

GPBPUD[n] [2n + 1:2n]：0x0 = Disables Pull-up/Pull-down

3. 看芯片手册上的IIC概述

1. 当IIC被闲置的时候，SDA和SCL都处于高电平，在SCL处于高电平的时候，SDA的一个下降沿表示一个start信号

SDA的一个上升沿表示一个stop信号

2. 我们的start和stop信号都是有主机设备产生的

3. 主机发送start信号后接着通过SDA发送一个7bits的地址，这个地址决定主机要通信的从机设备，第八位决定主机是要读

从机设备还是写从机设备

从SDA发送的数据只能是八位八位的，在接收到一个字节后会立马发出一个响应信号（ACK）

主机通过判断中断挂起位来判断是否接受到数据或者ACK应答信号

4. IIC的四种操作模式

主机发送、主机接收、从机发送、从机接收

5. 分析时序图

6. 寄存器 - 看原理图发现我们的三轴加速度传感器接I2C_SCL5

1. I2CCON5

Acknowledge generation [7]: 1 = Enables

In Tx mode, the I2CSDA is idle in the ACK time.

In Rx mode, the I2CSDA is low in the ACK time

注意： ACK generation is disabled before Reading the last data to generate the STOP condition in Rx mode.

Tx clock source selection [6]: 0 = I2CCLK = fPCLK/16

1 = I2CCLK = fPCLK/512

Tx/Rx Interrupt (5) [5]: 1 = Enables

Interrupt pending flag [4]: 0 = 1) No interrupt is pending (If Read). //没有收到ACK

2) Clears pending condition and resumes the operation (if Write).

1 = 1) Interrupt is pending (If Read) //接收到ACK

2) N/A (If Write)

Transmit clock value (4) [3:0]: Tx clock = I2CCLK/(I2CCON[3:0] + 1)

2. I2CSTAT5

Mode selection [7:6]: 00 = Slave receive mode

01 = Slave transmit mode

10 = Master receive mode

11 = Master transmit mode

Busy signal status/START STOP condition [5]: 0 = (Read) Not busy (If Read)

(write) STOP signal generation

1 = (Read) Busy (If Read)

(write) START signal generation.

Transfers the data in I2CDS automatically just after the start signal.

Serial output [4]: 1 = Enables Rx/Tx

Last-received bit status flag [0]：1 = Last-received bit is set to 1 (does not receive ACK).

3. I2CADD5 //用来读从机地址的

Slave address [7:0]: Slave address: [7:1]

4. I2CDS5

Data shift [7:0]: 8-bit data shift register for I2C-bus Tx/Rx operation

4. 看MPU6050的数据手册（Datasheet）

1. The slave address of the MPU-60X0 is b110100X which is 7 bits long. The LSB bit of the 7 bit address is

determined by the logic level on pin AD0

经查看三轴加速度的原理图发现AD0为0，所以从机地址是0x68 ==》 slave_addr = 0x68

2. To read the internal MPU-60X0 registers, the master sends a start condition, followed by the IIC address and

a write bit, and then the register address that is going to be read

当要对MPU6050内部的寄存器进行操作时，在发送完IIC从机地址收到ACk后还要接着发送6050内部寄存器地址

2. 分析主发从(MPU6050)收的时序

5. 查看MPU6050的寄存器手册(Register Map) 寄存器都是8位的

SMPLRT_DIV 0x19 //陀螺仪采样率，典型值：0x07(125Hz)

CONFIG 0x1A //低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz)

GYRO_CONFIG 0x1B //陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s)

ACCEL_CONFIG 0x1C //加速计自检、测量范围及高通滤波频率，典型值：0x18(不自检，2G，5Hz)

GYRO_ZOUT_H 0x47 //获取MPU6050-Z轴角速度高字节

GYRO_ZOUT_L 0x48 //获取MPU6050-Z轴角速度低字节

PWR_MGMT_1 0x6B //电源管理，典型值：0x00(正常启用) 用来设置6050内部时钟

6. 写程序

iic_init

/* 1. 初始化GPIO引脚为IIC相关功能 */

GPBCON = GPBCON & (~(0xf<<8)) | (0x3<<8); //配置GPB_2引脚为IIC_SDA

GPBCON = GPBCON & (~(0xf<<12)) | (0x3<<12); //配置GPB_3引脚为IIC_SCL

/* 2. 设置IIC的工作时钟，使能IIC中断，使能ACK */

I2CCON5 |= (0x7<<5);

/* 3. 使能IIC串口输出 */

I2CSTAT5 |= (1<<4);

/*********************************************************************************************************/

iic_write -- 参数：addr_slave(从机地址) addr_slave_reg(从机寄存器地址) data

/* 1. 发送start信号 */

I2CSTAT5 |= (1<<5);

/* 2. 设置主发模式 */

I2CSTAT5 |= (3<<6);

/* 3. 发送IIC从机设备地址 */

I2CDS5 = (0x68<<1);

while(!(I2CCON5 & (1<<4))); //等待，直到中断被挂起(收到ACK)

/* 4. 发送从设备内部寄存器地址，发送后先清中断挂起(从新开始发送)，然后再等待中断被挂起(收到ACK) */

I2CDS5 = addr_slave_reg;

I2CCON5 &= ~(1<<4); //清中断挂起位

while(!(I2CCON5 & (1<<4))); //等待，直到中断被挂起(收到ACK)

/* 5. 发送数据，发送前先等待中断被挂起(收到ACK)，然后清中断挂起，最后再发送 */

I2CDS5 = data;

I2CCON5 &= ~(1<<4);

while(!(I2CCON5 & (1<<4)));

/* 6. 发送stop信号，禁止接受ACK */

I2CSTAT5 = 0xd0;

/* 请中断挂起 */

I2CCON5 &= ~(1<<4);

delay_ms(10);

/*********************************************************************************************************/

iic_read -- 参数：addr_slave(从机地址) addr_slave_reg(从机寄存器地址)

/* 1. 发送start信号 */

I2CSTAT5 |= (1<<5)|(1<<4);

/* 2. 设置主发模式 */

I2CSTAT5 |= (3<<6);

/* 3. 发送IIC从机设备地址+写0 */

I2CDS5 = (0x68<<1);

while(!(I2CCON5 & (1<<4))); //等待，直到中断被挂起(收到ACK)

/* 4. 发送从设备内部寄存器地址，发送后先清中断挂起(从新开始发送)，然后再等待中断被挂起(收到ACK) */

I2CDS5 = addr_slave_reg;

I2CCON5 &= ~(1<<4); //清中断挂起位

while(!(I2CCON5 & (1<<4))); //等待，直到中断被挂起(收到ACK)

/* 5. 清中断，发stop信号 */

I2CCON5 &= ~(1<<4);

I2CSTAT5 = 0xd0;

/* 6. 设置主机接收模式 */

I2CSTAT5 = I2CSTAT5& (~(3<<6)) | (2<<6);

/* 7. 发送start信号，发从机地址+读1位 */

I2CSTAT5 |= (1<<5);

I2CDS5 = (0x68<<1) | 0x1;

while(!(I2CCON5 & (1<<4)));

/* 5. 发送数据，发送前先等待中断被挂起(收到ACK)，然后清中断挂起，最后再发送 */

I2CDS5 = data;

I2CCON5 &= ~(1<<4);

while(!(I2CCON5 & (1<<4)));

/* 6. 发送stop信号 */

I2CSTAT5 = 0xd0;

/* 清中断挂起位 */

I2CCON5 &= ~(1<<4);

delay_ms(10);

/*********************************************************************************************************/

init_mpu6050

iic_write(SlaveAddress, PWR_MGMT_1, 0x00); //设置使用内部时钟8M

iic_write(SlaveAddress, SMPLRT_DIV, 0x07); //设置陀螺仪采样率

iic_write(SlaveAddress, CONFIG, 0x06); //设置数字低通滤波器

iic_write(SlaveAddress, GYRO_CONFIG, 0x18); //设置陀螺仪量程+-2000度/s

iic_write(SlaveAddress, ACCEL_CONFIG, 0x0); //设置加速度量程+-2g

最后一步，在main中读Z轴的加速度

zvalue_h = iic_read(SlaveAddress, GYRO_ZOUT_H); //获取MPU6050-Z轴角速度高字节

zvalue_l = iic_read(SlaveAddress, GYRO_ZOUT_L); //获取MPU6050-Z轴角速度低字节

zvalue = (zvalue_h<<8)|zvalue_l; //获取MPU6050-Z轴角速度

0 0