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嵌入式(共37篇)

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嵌入式/SOC开发利器-ZYNQ简介与入门摘要ZYNQ是一款集ARM处理器和FPGA可编程逻辑的SoC芯片，适用于多种领域。它具有可编程性，可执行代码程序，也可实现FPGA。ZYNQ开发流程包括硬件和软件两部分，使用Vivado、Vitis IDE和PetaLinux等工具。入门简单，精通需要大量知识储备。关键词：ZYNQ, ARM处理器, FPGA, SoC设计, 嵌入式系统ZYNQ是什么？ ZYNQ为什么厉害 ZYNQ的结构开发工具 ZYNQ开发流程 ZYNQ是什么？这是一款由Xilinx公司开发的集成了ARM处理器和FPGA可编程逻辑的片上系统（SoC）芯片。ZYNQ7000有多个型号，根据处理器核心数和FPGA系列的不同，可以应用于多种领域，如图像处理，通信，嵌入式系统等。 ZYNQ中国人读法 “zingke”、“任克”，“Soc”，英文全称叫 System on one Chip ，也就是片上系统的意思。没有微机基础的同学可能不明白什么叫Soc，但是你可以细细琢磨一下，我们的手机和台式电脑的不同，你就可以理解Soc的内含了。传统计算机是将CPU，内存，GPU，南北桥焊接在印刷电路板上，各个组件之间是分立的。但是Soc则将CPU和各种外设集中到一块芯片上，集合成一个系统，因此像手机这种使用了Soc芯片的这种微机可以做的很轻薄，我们可以说，Soc是未来微机发展的一个趋势，我之前遇见过的像什么全志的A33就是典型的Soc。 ZYNQ为什么厉害就在于它是一块可编程的Soc。其内部往往有处理器硬核和一些定制外设，并且外设当中有一个很厉害的玩意：PL，即可编程逻辑模块，也就是我们一般意义上的FPGA，所以简单理解ZYNQ就是“ 单片机 + FPGA “，它既可以执行代码程序，也可以实现FPGA。因此我们设计ZYNQ就是在做Soc设计。 ZYNQ的结构我们先来开一下简化版的模型图片上面的模型细致低展开后就是下图的样子：图片图是 ZYNQ 7000的结构图，大体分为PS（Processing System）和 PL（Programmable Logic）两部分，其中的PS部分主要是由双核APU和外围的一些外设组成，说实话很像单片机的结构，而外围的PL则类似FPGA，并且两者通过AXI接口进行互联以实现功能. 重点介绍一下APU，应用处理单元：Application Processing Unit，位于PS（processing system）中，包括一个单核或者双核的cortex-A9处理器，处理器连接一个512KB的共享L2cache，每个处理器都有一个32KB的高速L1 cache，A9支持虚拟内存和32bit arm 指令。APU中的A9处理器由可配置的MP组成，MP包含SCU（snoop control unit：监控控制单元）单元，这个单元主要负责获取两个处理器的L1 cache和ACP（accelerator coherency port：加速器相关接口） PL的一致性。应用单元还有一个低延迟的片上memory，与L2 cache并行的，ACP（加速器接口）是PL与APU通信接口，该接口是PL作为主机的AXI协议的接口，最多支持64bit位宽，PL通过ACP接口访问L2 cache 和片上memory，同时保持和L1 cache的内存一致性。L2 cache 可以访问 DDR 控制，这个ddr 控制器是专用的，大大降低内存读写的延迟APU 还包括一个32bit的看门狗，一个64bit的全局定时器，APU 架构图如下所示：图片开发工具在Vivado 19.2之前，我们开发Zynq需要三样必须的软件： Vivado SDK PetaLinux 其中Vivado用来开发硬件平台，SDK开发软件，PetaLinux则制作配套的Linux系统。可能有些人还有用到HLS ，即VIvado HLS 或者Vitis HLS；其中Vivado HLS 2020.1将是Vivado HLS的最后一个版本，取而代之的是VitisHLS。到了Vivado 19.2之后，事情发生了变化。为了方便大家理解，我愿意称之这些软件成了为Vitis 家族的各个部分，原来的SDK被Vitis IDE取代，Vivado导出的 .hdf 文件被 .xsa文件代替，用来给vitis平台使用。因此我们需要的开发Zynq 最基本的软件变成了 Vivado Vitis IDE PetaLinux 各软件发挥的作用和之前的差不多，不过除了上面提到的四款软件外，Vitis家族还有 Vitis AI 等组件，他们共同组成了所谓的“Vitis™ Unified Software Platform ”，从发展趋势来看，这些开发软件应该会逐步的统一，入门的同学也不会再一头雾水地纠结 Vitis 和 Vivado 的区别和联系了。 ZYNQ开发流程 ZYNQ类似于一个单片机 + FPGA的结构，其实我觉得如果大家接触过一些 Soc就会更好地理解ZYNQ的作用，就例如全志A33这块Soc，它是一块ASIC，不可以通过编程来对芯片的硬件进行重设计的。图片我们可以看到，灰色部分的外设都是固定的，像什么摄像头接口，什么视频接口都是设计好的，定制化的好处就使得总体比较高效，制造成本也低；但是如果我要运用到其它场景下，比如说我需要多个摄像头，那这块芯片就不再适合了（硬件控制的上限就是前后两颗摄像头）而ZYNQ的意义相当于只给你定制的蓝色部分，也就是处理器内核，灰色的部分都可以通过FPGA实现，这让电子工程师们可以快速开发出各种各样有针对性的Soc；当然了，看过我第一篇博客的同学都知道，其实固定的硬核不止只有处理器内核，其实还有串口和内存控制器之类的外设，这其实是追寻一种固定和变化之间的平衡。咱们把话说回ZYNQ的开发上来。图片 ZYNQ的开发流程分为硬件和软件两部分，在SDK之前的属于硬件开发，也就是我们常说的PL部分的开发，而SDK后就属于软件部分的开发了，类似单片机，属于PS部分。当然现在最新的Vitis IDE已经取代了SDK，所以后半部分一般在SDK中进行。 PL部分的开发包括对嵌入式最小系统的构建，以及FPGA外设的设计两个方面。我觉得要转变的一个思维是，我们现在不是在开发一个什么SDRAM控制器，什么IIC协议控制器，我们在开发的是一个小型的微机系统！因此嵌入式最小系统的设计是我们的核心。首先，在IP INTEGRATOR中我们要创建BLOCK DESIGN。图片 IP是用来进行 Embedded System Design ，也就是咱们常说的嵌入式系统设计。也就是咱们上面说的嵌入式最小系统的设计。图片大家可以看到，一个最小的系统其实不需要PL参与的，PL可以作为PS的一个外设使用，或者是自己做自己的事情，仅仅作为一个PL工作。既然是外设，当然是可用可不用的，毕竟咱们有好多的外设可以在Block Design 中直接配置使用，即下图绿色部分。图片配置好嵌入式系统后，咱们根据需要进行PL部分的设计。这里涉及一个问题，那就是PS和PL之间的数据传输方式有哪些：中断 IO方式：MIO EMIO GPIO BRAM或FIFO或EMIF AXI DMA：PS通过AXI-lite向AXI DMA发送指令，AXI DMA通过HP通路和DDR交换数据，PL通过AXI-S读写DMA的数据。等等。。。可以看出，其实两个部分的交互方式还是很多的，以后咱们遇到一个说一个。在Vivado端完成对嵌入式系统的设计后，我们就要进入Vitis IDE 端进行软件的开发。图片 Vitis IDE简单来说流程一般是：新建一个工程，选择Platform ，也就是我们之前在Vivado中生成的 XSA文件，然后添加文件，进行开发。我相信使用过Keil 5的同学们应该心中对文件目录结构应该更胸有成竹，Src文件夹中存放的是源文件。代码编写完之后是编译，编译完就是下载了。不过这里要注意以下，如果我们使用了PL的资源，那么在下载软件编译生成的 elf 文件之前，需要先下载硬件设计过程中生成的 bitstream 文件，对 PL 部分进行配置。最后就是验证工作了，上述的流程是普通的ZYNQ开发流程；玩的花一点的同学可能是直接上Linux操作系统，这部分等后面我接触到了再说吧！其实我觉得ZYNQ入门简单，精通的话需要大量的知识储备，但也不是不可能，开发ZYNQ相比于做单片机开发肯定路子会更广一些，向上可以做IC设计，向下嵌入式、单片机什么的工作也能胜任。

FPGA&ASIC IP&SOC设计 # ASIC/FPGA # 嵌入式 # SOC设计

刘航宇 3年前
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2023-07-21
嵌入式软件-无需排序找数字摘要文章介绍了在不允许排序的情况下，如何快速找到一组随机排列的1000个整数中，从小到大排序后第450小的数字。通过使用哈希表或频率表的方法，可以统计每个数字出现的次数，然后累加直到达到或超过450次，从而找到目标数字。关键词：嵌入式软件, 数字查找, 无需排序, 哈希表, 频率统计题目示例解答code1 code2 题目有1000个整数，每个数字都在1～200之间，数字随机排布。假设不允许你使用任何排序方法将这些整数有序化，你能快速找到从0开始的第450小的数字吗？（从小到大第450位）示例输入 - [184, 87, 178, 116, 194, 136, 187, 93, 50, 22, 163, 28, 91, 60, 164, 127, 141, 27, 173, 137, 12, 169, 168, 30, 183, 131, 63, 124, 68, 136, 130, 3, 23, 59, 70, 168, 194, 57, 12, 43, 30, 174, 22, 120, 185, 138, 199, 125, 116, 171, 14, 127, 92, 181, 157, 74, 63, 171, 197, 82, 106, 126, 85, 128, 137, 106, 47, 130, 114, 58, 125, 96, 183, 146, 15, 168, 35, 165, 44, 151, 88, 9, 77, 179, 189, 185, 4, 52, 155, 200, 133, 61, 77, 169, 140, 13, 27, 187, 95, 140, 196, 171, 35, 179, 68, 2, 98, 103, 118, 93, 53, 157, 102, 81, 87, 42, 66, 90, 45, 20, 41, 130, 32, 118, 98, 172, 82, 76, 110, 128, 168, 57, 98, 154, 187, 166, 107, 84, 20, 25, 129, 72, 133, 30, 104, 20, 71, 169, 109, 116, 141, 150, 197, 124, 19, 46, 47, 52, 122, 156, 180, 89, 165, 29, 42, 151, 194, 101, 35, 165, 125, 115, 188, 57, 144, 92, 28, 166, 60, 137, 33, 152, 38, 29, 76, 8, 75, 122, 59, 196, 30, 38, 36, 194, 19, 29, 144, 12, 129, 130, 177, 5, 44, 164, 14, 139, 7, 41, 105, 19, 129, 89, 170, 118, 118, 197, 125, 144, 71, 184, 91, 100, 173, 126, 45, 191, 106, 140, 155, 187, 70, 83, 143, 65, 198, 108, 156, 5, 149, 12, 23, 29, 100, 144, 147, 169, 141, 23, 112, 11, 6, 2, 62, 131, 79, 106, 121, 137, 45, 27, 123, 66, 109, 17, 83, 59, 125, 38, 63, 25, 1, 37, 53, 100, 180, 151, 69, 72, 174, 132, 82, 131, 134, 95, 61, 164, 200, 182, 100, 197, 160, 174, 14, 69, 191, 96, 127, 67, 85, 141, 91, 85, 177, 143, 137, 108, 46, 157, 180, 19, 88, 13, 149, 173, 60, 10, 137, 11, 143, 188, 7, 102, 114, 173, 122, 56, 20, 200, 122, 105, 140, 12, 141, 68, 106, 29, 128, 151, 185, 59, 121, 25, 23, 70, 197, 82, 31, 85, 93, 173, 73, 51, 26, 186, 23, 100, 41, 43, 99, 114, 99, 191, 125, 191, 10, 182, 20, 137, 133, 156, 195, 5, 180, 170, 74, 177, 51, 56, 61, 143, 180, 85, 194, 6, 22, 168, 105, 14, 162, 155, 127, 60, 145, 3, 3, 107, 185, 22, 43, 69, 129, 190, 73, 109, 159, 99, 37, 9, 154, 49, 104, 134, 134, 49, 91, 155, 168, 147, 169, 130, 101, 47, 189, 198, 50, 191, 104, 34, 164, 98, 54, 93, 87, 126, 153, 197, 176, 189, 158, 130, 37, 61, 15, 122, 61, 105, 29, 28, 51, 149, 157, 103, 195, 98, 100, 44, 40, 3, 29, 4, 101, 82, 48, 139, 160, 152, 136, 135, 140, 93, 16, 128, 105, 30, 50, 165, 86, 30, 144, 136, 178, 101, 39, 172, 150, 90, 168, 189, 93, 196, 144, 145, 30, 191, 83, 141, 142, 170, 27, 33, 62, 43, 161, 118, 24, 162, 82, 110, 191, 26, 197, 168, 78, 35, 91, 27, 125, 58, 15, 169, 6, 159, 113, 187, 101, 147, 127, 195, 117, 153, 179, 130, 147, 91, 48, 171, 52, 81, 32, 194, 58, 28, 113, 87, 15, 156, 113, 91, 13, 80, 11, 170, 190, 75, 156, 42, 21, 34, 188, 89, 139, 167, 171, 85, 57, 18, 7, 61, 50, 38, 6, 60, 18, 119, 146, 184, 74, 59, 74, 38, 90, 84, 8, 79, 158, 115, 72, 130, 101, 60, 19, 39, 26, 189, 75, 34, 158, 82, 94, 159, 71, 100, 18, 40, 170, 164, 23, 195, 174, 48, 32, 63, 83, 191, 93, 192, 58, 116, 122, 158, 175, 92, 148, 152, 32, 22, 138, 141, 55, 31, 99, 126, 82, 117, 117, 3, 32, 140, 197, 5, 139, 181, 19, 22, 171, 63, 13, 180, 178, 86, 137, 105, 177, 84, 8, 160, 58, 145, 100, 112, 128, 151, 37, 161, 19, 106, 164, 50, 45, 112, 6, 135, 92, 176, 156, 15, 190, 169, 194, 119, 6, 83, 23, 183, 118, 31, 94, 175, 127, 194, 87, 54, 144, 75, 15, 114, 180, 178, 163, 176, 89, 120, 111, 133, 95, 18, 147, 36, 138, 92, 154, 144, 174, 129, 126, 92, 111, 19, 18, 37, 164, 56, 91, 59, 131, 105, 172, 62, 34, 86, 190, 74, 5, 52, 6, 51, 69, 104, 86, 7, 196, 40, 150, 121, 168, 27, 164, 78, 197, 182, 66, 161, 37, 156, 171, 119, 12, 143, 133, 197, 180, 122, 71, 185, 173, 28, 35, 41, 84, 73, 199, 31, 64, 148, 151, 31, 174, 115, 60, 123, 48, 125, 83, 36, 33, 5, 155, 44, 99, 87, 41, 79, 160, 63, 63, 84, 42, 49, 124, 125, 73, 123, 155, 136, 22, 58, 166, 148, 172, 177, 70, 19, 102, 104, 54, 134, 108, 160, 129, 7, 198, 121, 85, 109, 135, 99, 192, 177, 99, 116, 53, 172, 190, 160, 107, 11, 17, 25, 110, 140, 1, 179, 110, 54, 82, 115, 139, 190, 27, 68, 148, 24, 188, 32, 133, 123, 82, 76, 51, 180, 191, 55, 151, 132, 14, 58, 95, 182, 82, 4, 121, 34, 183, 182, 88, 16, 97, 26, 5, 123, 93, 152, 98, 33, 135, 182, 107, 16, 58, 109, 196, 200, 163, 98, 84, 177, 155, 178, 110, 188, 133, 183, 22, 67, 164, 61, 83, 12, 86, 87, 86, 131, 191, 184, 115, 77, 117, 21, 93, 126, 129, 40, 126, 91, 137, 161, 19, 44, 138, 129, 183, 22, 111, 156, 89, 26, 16, 171, 38, 54, 9, 123, 184, 151, 58, 98, 28, 127, 70, 72, 52, 150, 111, 129, 40, 199, 89, 11, 194, 178, 91, 177, 200, 153, 132, 88, 178, 100, 58, 167, 153, 18, 42, 136, 169, 99, 185, 196, 177, 6, 67, 29, 155, 129, 109, 194, 79, 198, 156, 73, 175, 46, 1, 126, 198, 84, 13, 128, 183, 22] 输出 - 94 解答解法一：1、不能排序 2、找从0开始的第450位小的数，注意的“从0开始”这句话。[0-450]这个区间总共有451个数，因此我们需要找的是第451位小的数开始做题---------------------------------------------------------- 可以利用hash表的特性，使用一个201大小的数组，数组的下标为数据的值，数组的值为数据出现的次数。可以这么理解 key->代表数据，同时也是数组下标 value->代表数据出现的次数首先给数组元素初始化为0，也就是每个数据出现的次数都是0。接着使用循环将每个数据出现的次数添加到数组中再利用循环将出现的次数累加，如果次数累加到450，就说明找到了第450大的数 code1 /* 1、定义一个大小为201的整型数组arr，用来存储每个数在数组numbers中出现的次数。使用memset函数将所有元素初始化为0。 2、定义一个整型变量i，用来作为循环的计数器。初始化为0。 3、使用while循环遍历数组numbers，对于每个数，将其作为arr的下标，将arr对应的元素加一，表示该数出现了一次。同时将i加一，表示下一个数。 4、重新将i赋值为1，表示从第一个数开始计算出现次数之和。 5、定义一个整型变量sum，用来累计前面的数出现的次数之和。初始化为0。 6、使用while循环遍历arr，从下标1开始，对于每个元素，将其加到sum上，然后判断sum是否大于或等于451。如果是，则跳出循环，表示找到了满足条件的数。如果不是，则继续遍历。 7、返回i，表示找到的数。 */ int find(int* numbers, int numbersLen ) { // write code here int arr[201], i=0, sum=0; //定义一个大小为201的整型数组arr，用来存储每个数在数组numbers中出现的次数。定义一个整型变量i，用来作为循环的计数器。定义一个整型变量sum，用来累计前面的数出现的次数之和。 //初始化数组元素 memset(arr,0,sizeof(arr)); //使用memset函数将所有元素初始化为0。 //循环添加每个数据出现的次数 while(i < numbersLen){ //使用while循环遍历数组numbers arr[numbers[i]]++; //对于每个数，将其作为arr的下标，将arr对应的元素加一，表示该数出现了一次。 i++; //同时将i加一，表示下一个数。 } //循环计算次数，当次数超过451次，那就是找到了 i=1; //重新将i赋值为1，表示从第一个数开始计算出现次数之和。 while((sum=sum+arr[i]) < 451){ //使用while循环遍历arr，从下标1开始 i++; //对于每个元素，将其加到sum上，并将i加一。 } return i; //返回i，表示找到的数。 } code2 解法二：因为知道每个数字的大小：1~200，所以无论序列有多少个数字，可以根据一个200行的表，然后统计所有数字出现的频率。这个思路在硬件设计上常见，即用数字的值代表查表的地址。 /* 1、定义一个大小为201的整型数组table，用来存储每个数在数组numbers中出现的次数。初始化为0。 2、遍历数组numbers，对于每个数，将其作为table的下标，将table对应的元素加一，表示该数出现了一次。 3、定义一个整型变量acc，用来累计前面的数出现的次数之和。初始化为0。 4、遍历table，从下标1开始，对于每个元素，将其加到acc上，然后判断acc是否大于或等于451。如果是，则返回当前的下标，表示找到了满足条件的数。如果不是，则继续遍历。 5、如果遍历完table都没有找到满足条件的数，则返回0。 */ /** * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可 * * * @param numbers int整型一维数组 * @param numbersLen int numbers数组长度 * @return int整型 */ int find(int* numbers, int numbersLen ) { // write code here int table[201] = {0}; //定义一个大小为201的整型数组table，用来存储每个数在数组numbers中出现的次数。初始化为0。 for (int i = 0; i < numbersLen; i++) { table[numbers[i]]++; //遍历数组numbers，对于每个数，将其作为table的下标，将table对应的元素加一，表示该数出现了一次。 } int acc = 0; //定义一个整型变量acc，用来累计前面的数出现的次数之和。初始化为0。 for (int i = 1; i < 201; i++) { acc += table[i]; //遍历table，从下标1开始，对于每个元素，将其加到acc上。 if (acc >= 451) return i; //判断acc是否大于或等于451。如果是，则返回当前的下标，表示找到了满足条件的数。 } return 0; //如果遍历完table都没有找到满足条件的数，则返回0。 }

嵌入式＆系统编程&脚本笔记 # 嵌入式 # C/C++

刘航宇 3年前
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2023-07-19
嵌入式软件-基于C语言小端转大端摘要本文介绍了嵌入式系统中大端小端转换的意义，并提供了四种基于C语言的实现方法，包括使用char指针、union联合体、按位操作和宏函数，以将小端模式的整数转换为大端模式。关键词：嵌入式软件,C语言,字节序转换,大端小端,网络通信意义题目示例解答1.char指针，按字节替换 2.利用union联合体共用内存空间特性，使用char数组来改变 3. 使用按位与运算保留以获取每个字节，然后按位左移到正确位置并拼接 4. 使用预定义好的宏函数意义大端小端转化对嵌入式系统有意义，因为不同的处理器或者通信协议可能采用不同的字节序来存储或者传输数据。字节序是指一个多字节数据在内存中的存放顺序，它有两种主要的形式：大端：最高有效位（MSB）存放在最低的内存地址，最低有效位（LSB）存放在最高的内存地址。小端：最低有效位（LSB）存放在最低的内存地址，最高有效位（MSB）存放在最高的内存地址。例如，一个32位的整数0x12345678，在大端系统中，它的内存布局是： pC703EF.png图片而在小端系统中，它的内存布局是： pC70G4J.png图片如果一个嵌入式系统需要和不同字节序的设备或者网络进行交互，就需要进行字节序的转换，否则会导致数据错误或者通信失败。例如，TCP/IP协议族中的所有层都采用大端字节序来表示数据包头中的16位或32位的值，如IP地址、包长、校验和等。如果一个嵌入式系统使用小端字节序的处理器，并且想要建立一个TCP连接，就需要将IP地址等信息从小端转换为大端再发送出去，否则对方无法正确解析。题目输入一个数字n，假设它是以小端模式保存在机器的，请将其转换为大端方式保存时的值。示例输入：1 返回值：16777216 解答 1.char指针，按字节替换 /* * @param n int整型 * @return int整型 */ int convert(int n ) { // write code here int tmp = 0x00000000; //开辟新的int空间用于接收转化结果 unsigned char *p = &tmp, *q = &n; p[0] = q[3]; p[1] = q[2]; p[2] = q[1]; p[3] = q[0]; return tmp; }2.利用union联合体共用内存空间特性，使用char数组来改变 /** * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可 * * * @param n int整型 * @return int整型 */ typedef union { int i; unsigned char c[4] } inc_u; int convert(int n ) { // write code here inc_u x; //这里也可以用新开辟空间进行置换 x.i = n; //利用按位异或运算可叠加、可还原性 x.c[0] ^= x.c[3], x.c[3] ^= x.c[0], x.c[0] ^= x.c[3]; //首尾两字节对调 x.c[1] ^= x.c[2], x.c[2] ^= x.c[1], x.c[1] ^= x.c[2]; //中间两字节对调 return x.i; /* 按位<<到正确位置，并用|拼装 return (x.c[0]<<24)|(x.c[1]<<16)|(x.c[2]<<8)|x.c[3]; */ }3. 使用按位与运算保留以获取每个字节，然后按位左移到正确位置并拼接 /** * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可 * * * @param n int整型 * @return int整型 */ int convert(int n ) { // write code here return (((n & 0xff000000)>>24) | ((n & 0x00ff0000)>>8 ) | ((n & 0x0000ff00)<<8 ) | ((n & 0x000000ff)<<24); //按位与时，遇0清零，遇1保留 ); }4. 使用预定义好的宏函数本条方法参考 https://www.codeproject.com/Articles/4804/Basic-concepts-on-Endianness 文中提到网络上常用的套接字接口（socket API）指定了一种称为网络字节顺序的标准字节顺序，这个顺序其实就是大端模式；而当时，同时代的 x86 系列主机反而是小端模式。所以就促使产生了如： ntohs() convert Network order TO Host order in Short (16 bit 大转小); ntohl() convert Network order TO Host order in Long (32 bit 大转小); htons() convert Host order TO Network order in Short (16 bit 小转大); htonl() convert Host order TO Network order in Long (32 bit 小转大). 所以我们这里使用 32 bit 小转大的 htonl() 宏函数来解决这个问题。 /** * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可 * * * @param n int整型 * @return int整型 */ int convert(int n ) { // write code here return htonl(n); ); }

嵌入式＆系统编程&脚本笔记 # 嵌入式 # C/C++

刘航宇 3年前
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【转载】Libero SOC Debug教程-片上逻辑分析仪IDENTIFY 摘要本文介绍了Microsemi FPGA片上逻辑分析仪Identify的使用方法，包括原理、配置步骤和资源占用情况，适用于FPGA工程师进行硬件级程序调试。关键词：FPGA调试, 片上逻辑分析仪, Libero SoC, Identify工具, 逻辑资源本文转载于https://blog.csdn.net/whik1194/article/details/107074187 FPGA在线调试关于MICROSEMI片上逻辑分析仪 FPGA片上逻辑分析仪原理预期效果 0.准备一个创建好的LIBERO工程 1.新建IDENTIFY工程，并添加想要监测的信号 2.管脚分配，编译下载 3.设置触发类型 4.IICE逻辑分析仪核资源占用原文：参考： FPGA在线调试对于嵌入式系统来说，如单片机，进行硬件级程序调试时，通常采用的是JLink/ST-Link调试器，在线调试的方式来获取程序实时运行的状态，可以观察程序运行流程、各种变量的值、中断的触发情况，还可以设置断点、单步运行，方便快速的发现BUG，解决问题。但是对于FPGA来说，并不是顺序执行的，而是根据每一个Clk并行执行，所以我们不能使用调试器进行单步调试。 FPGA调试需要观察内部信号的值，各个信号之间的时序关系，所以使用逻辑分析仪是最好的调试方式了。有些FPGA工程，对外的接口，即输入输出，可能只有几个，但是他们之间的逻辑和时序关系非常复杂，所以内部有几十个中间寄存器，程序下载进去了，发现不是我们想要的效果，怎么办？你可能会说，查代码吧！如果这个工程非常简单，你可能只需要耗费几分钟或者几个小时就可以定位代码的问题所在。但是如果这是一个非常庞大的工程，内部的中间寄存器、信号，几百上千个，各个模块单独软件仿真都正常，整体仿真也正常，就是下载到实际的芯片中运行不正常。你如何进行问题定位？如果再去进行代码审查，这将会消耗非常多的时间。那么如果能在FPGA芯片内部装上一个逻辑分析仪，那不就直接可以看到内部信号的值了，而且还可以看到各个信号之间的时序关系。需求推动技术发展，既然开发者有这个需求，那么FPGA厂商肯定会实现这个功能！下面来一起看一下Microsemi FPGA片上逻辑分析仪的使用方法吧！关于MICROSEMI片上逻辑分析仪几大厂商的片上逻辑分析仪： Xilinx厂商ISE开发环境下的ChipScope工具 Altera厂商Quartus开发环境下的SignalTap工具 Lattice厂商Diamod开发环境下的Reveal工具对于 FPGA 工程师来说，这些都是很熟悉的名字。和以上几大FPGA厂商一样，Microsemi Libero也支持片上逻辑分析仪工具，只不过不是自己家研发的，使用的是Synospsy公司出品的Identify工具，其实，Libero中的综合器synplify也是Synospsy公司的。根据Synospsy官网的描述：Identify RTL 调试仪，这个调试工具除了支持Microsemi的FPGA产品外，还支持Altera和Xilinx的FPGA产品。 FPGA片上逻辑分析仪原理 Identify片上逻辑分析仪的原理，是通过在FPGA工程中加入一个IICE逻辑分析仪IP核，这个IP核，由控制器和采集器组成，采集器用于采集信号，控制器用于和JTAG调试器连接，并把数据发送到上位机，IICE内部有RAM空间，用于存储触发位置附近的信号，RAM空间的大小，即采样深度，可以自己调整。FPGA工程中加入IICE核，会占用一定的资源，资源占用的大小取决于：采样深度，采样信号的个数，采样信号的触发方式等。所以综上，FPGA片上逻辑分析仪需要3个组件：片上的IICE逻辑分析仪核、JTAG下载器、上位机。 pC5Uq6e.png图片 JTAG下载器也就是我们下载程序时使用的FlashPro x下载器，上位机软件也就是Identify工具，这个工具已经在安装Libero SoC时一同安装并注册**了。所以不需要安装其他的工具软件，只需要在已经设计好的FPGA公司中，配置一下IIC逻辑分析仪核就可以了。在已经创建好的Libero工程中，加入IICE逻辑分析仪核，并演示Identify工具的使用。预期效果以Microsemi SmartFusion系列的A2F200M3F芯片为例，其他芯片使用操作方法类似。示例工程功能：led每隔10个clk翻转一次为例，演示identify的使用。 identify添加完成之后，把led设置为上升沿触发，会抓取到类似如下的波形。 pChB2qJ.png图片 0.准备一个创建好的LIBERO工程这里以LED每隔10个时钟周期翻转为例。HDL文件内容： module led_demo( //inputs input clk, input rst_n, //outputs output reg led ); reg [3:0] cnt; always @ (posedge clk) begin if(!rst_n) cnt <= 0; else if(cnt == 10) /* max=10, 0-10 */ cnt <= 0; else cnt <= cnt + 1; end always @ (posedge clk) begin if(!rst_n) led <= 0; else if(cnt == 10) led <= ~led; end endmodule1.新建IDENTIFY工程，并添加想要监测的信号 1.0 先运行Synthesize 1.1 在Synthesize上右键，选择Open Interactively pChr5jO.png图片 1.2 在Synthesis上右键新建一个Identify工程 pChrTDe.png图片 1.3 输入新建的identify工程的名称和保存路径，选择默认的就行。 pChrqUA.png图片 1.4 在新建的identify工程上右键选择identify instrumentor pChsSKS.png图片 1.5 在HDL文件中选择要监测的信号和采样时钟，采样时钟选择Sample Clock，作为触发的信号选择Trigger Only，要监测的信号选择Sample Only，也可以选择Sample and Trigger，这样会占用更多的资源。 pChsG26.png图片 pChsNrD.png图片设置完成的信号会有标注 pChsgsS.png图片 sample clock 表示采样时钟，所有在 IICE 中添加的信号都会在 sample clock 的边沿进行采样，设为 sample clock 的信号前会出现一个时钟状的图标。设置为 sample 和 trigger 的信号都将作为被采样信号，区别在于 sample 信号只能被采样，而 trigger 信号可以作为触发采集的条件，当然你可以把一个信号同时设置为 sample 和 trigger 。 1.6 设置采样深度，选择Instrumentor->IICE pChsWZQ.png图片采样深度最大支持1048576 pChsfaj.png图片输入采样深度，数值越大，采样时间越长，相应的FPGA资源占用也越多。 pChsqLF.png图片 1.7 选择Run->Run pChsOZ4.png图片或者直接点击主界面的Run按钮 pChsjo9.png图片 1.8 编译完成之后，保存退出。 pChsxiR.png图片 2.管脚分配，编译下载 2.1 和正常流程一样，管脚分配，编译下载。可以看到JTAG部分的管脚已经被IICE逻辑分析仪核使用了 pChyiLD.png图片 2.2 在Identify Debug Design上右键，选择Open Interactively，打开identify工具 pChymWt.png图片 3.设置触发类型 3.1 选择要触发的信号，和触发类型，这里我选择的是led，上升沿触发。 pChyYYn.png图片 3.2 连接FlashPro下载器，点击小人图标，启动抓取，满足触发条件自动停止。 pChy6YR.png图片 D:/identify_demo/synthesis$ run -iice {IICE} INFO: run -iice IICE INFO: Info: Attempting to connect to: usb Info: Type: FlashPro4 Info: ID: 08152 Info: Connection: usb2.0 Info: Revision: UndefRev INFO: Checking communication with the Microsemi_BuiltinJTAG cable and the hardware INFO: The hardware is responding correctly INFO: Auto-detecting the device chain INFO: Device at chain position 1 is "A2F200M3F" INFO: IICE 'IICE' configured, waiting for trigger INFO: IICE 'IICE' Trigger detected, downloading samples INFO: notify -notify INFO: waveform viewer INFO: waveform viewer INFO: write vcd -iice IICE -comment {Identify created VCD dump} -gtkwave -noequiv IICE.vcd D:/identify_demo/synthesis$ 3.3 右侧黄色的显示就是触发瞬间时信号的值。右键可以改变数据格式。 pChyO6f.png图片 3.4 选择Debugger preferences可以设置采样时钟的周期，用于后面波形的时间测量 pChyz7Q.png图片 3.5 设置采样时钟的周期 pCh6Chn.png图片 3.6 点击波形按钮，在GTKWave中打开抓取到的波形。 pCh6kcV.png图片 3.7 可以按住左键拖动测量时间差 pCh6uN9.png图片 3.8 还可以给每个通道设置不同的颜色，和显示方式。 pCh6Q91.png图片 4.IICE逻辑分析仪核资源占用 IICE逻辑分析仪核占用的主要是逻辑资源和RAM资源，可以看到资源占用还是很多的。图片图片原文： https://blog.csdn.net/whik1194/article/details/107074187 参考： https://zhuanlan.zhihu.com/p/88314552 https://www.synopsys.com/zh-cn/implementation-and-signoff/fpga-based-design/identify-rtl-debugger.html http://training.eeworld.com.cn/video/1059 https://www.microsemi.com/document-portal/doc_view/132760-synopsys-identify-me-h-2013-03m-sp1-user-guide

嵌入式＆系统 FPGA&ASIC # ASIC/FPGA # 嵌入式

刘航宇 3年前
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2023-06-20
Microsemi Libero SOC常见问题-FPGA全局网络的设置摘要本文介绍了Microsemi Libero SOC中FPGA全局网络设置的问题，分析了全局布线资源，并提供了将CLKBUF改为INBUF和将INBUF改为CLKBUF的方法，以解决信号全局网络设置问题。关键词：Microsemi, Libero SOC, FPGA全局网络, 引脚分配, INBUF, CLKBUF问题描述最近在一个FPGA工程中分配rst_n引脚时，发现rst_n引脚类型为CLKBUF，而不是常用的INBUF，在分配完引脚commit检查报错，提示需要连接到全局网络引脚上。 Running Global Checker... Error:PLC002:No legal assignment exists for global net rst.n_c. Info:Uhlocking the driver or removing the region constraint for net rst nc may help to satisfy Error:PLC005:Automat ic global net placement failed. 尝试忽略这个错误，直接进行编译，在布局布线时又报错。 Error: PLC002: No legal assignment exists for global net rst_n_c. Error: PLC005: Automatic global net placement failed. Error: Failure when executing Tcl script. [ Line 18 ] 尝试取消引脚锁定LOCK，再次commit检查成功，编译下载正常，但是功能不对，再次打开引脚分配界面，发现是rst_n对应的引脚并不是我设置的那个，看来是CLKBUF的原因。问题分析网络上搜索一些资料后，发现是在一些工程中会出现这个问题，如果rst_n信号连接了许多IP核，和很多自己写的模块，这样rst_n就需要很强的驱动能力，即扇出能力(Fan Out)，而且布线会很长，所以在分配管脚时，IDE自动添加了CLKBUF，来提供更大的驱动能力和更小的延时。那么什么是FPGA的全局时钟网络资源呢？ FPGA全局布线资源简介我们知道FPGA的资源主要由以下几部分组成：可编程输入输出单元（IOB）基本可编程逻辑单元（CLB）数字时钟管理模块（DCM）嵌入块式RAM（BRAM）丰富的布线资源内嵌专用硬件模块。我们重点介绍布线资源，FPGA中布线的长度和工艺决定着信号在的驱动能力和传输速度。FPGA的布线资源可大概分为4类：全局布线资源：芯片内部全局时钟和全局复位/置位的布线长线资源：完成芯片Bank间的高速信号和第二全局时钟信号的布线短线资源：完成基本逻辑单元之间的逻辑互连和布线分布式布线资源：用于专有时钟、复位等控制信号线。一般设计中，我们不需要直接参与布线资源的分配，IDE中的布局布线器（Place and Route）可以根据输入逻辑网表的拓扑结构，和用户设定的约束条件来自动的选择布线资源。其中全局布线资源具有最强的驱动能力和最小的延时，但是只能限制在全局管脚上，厂商会特殊设计这部分资源，如Xilinx FPGA中的全局时钟资源一般使用全铜层工艺实现，并设计了专门时钟缓冲和驱动结构，从而使全局时钟到达芯片内部的所有可配置逻辑单元（CLB）、I/O单元（IOB）和选择性块RAM（Block Select ROM）的时延和抖动都为最小。一般全局布线资源都是针对输入信号来说的，如果IDE自动把rst_n引脚优化为了全局网络，而硬件电路设计上却把rst_n分配到了普通管脚上，那么就很麻烦了，要么牺牲全局网络的优势，手动将全局网络改为普通网络，要么为了利用全局网络的优势，修改电路，重新分配硬件引脚。所以如果一些关键的信号确定了，如时钟、复位等，产品迭代修改电路时，不要轻易调整这些关键引脚。 Microsemi FPGA的全局布线资源 Microsemi FPGA的全局时钟管脚编号，我们可以通过官方Datasheet来找到，在手册中关于全局IO的命名规则上，有如下介绍：即只有管脚名称为GFA0/1/2，GFB0/1/2，GFC0/1/2，GCA0/1/2，GCB0/1/2，GCC0/1/2（共18个）才支持全局网络分配，而且，如果使用了GFA0引脚作为全局输入引脚，那么GFA1和GFA2都不能再作为全局网络了，其他GFC等同理，这一点在设计电路时要特别注意。对于Microsemi SmartFusion系列FPGA芯片A2F200M3F-PQ208来说，只有7个，分别是：GFA0-15、GFA1-14、GFA2-13、GCA0-145、GCA1-146、GCC2-151、GCA2-153，引脚分配如下图所示：所以在设计A2F200M3F-PQ208硬件电路时，时钟和复位信号尽量分配在这些管脚上，以获得硬件性能的最大效率。这些全局引脚的延时时间都是非常小的，具体的时间参数可以从数据手册上获得。全局网络改为普通输入像文章开头介绍的情况，IDE自动把rst_n设置为全局网络，而实际硬件却不是全局引脚，应该怎么修改为普通输入呢？即CLKBUF改为普通的INBUF？网络上zlg的教程中使用的是版本较低的Libero IDE 8.0，新版的Libero SoC改动非常大，文中介绍的修改sdc文件的方法已经不能使用了，这里提供新的修改方法——调用INBUF IP Core的方式。这里官方已经考虑到了，在官方提供的INBUF IP Core可以把CLKBUF改为INBUF。在Catalog搜索框中输入：INBUF，可以看到这里也提供了LVDS信号专用的IP Core。拖动到SmartDesign中进行连接或者在源文件中直接例化的方式调用INBUF Core： INBUF INBUF_0( // Inputs .PAD ( rst_n ), // Outputs .Y ( rst_n_Y ) );这两种方法都是一样的。添加完成之后，再进行管脚分配，可以看到rst_n已经是普通的INBUF类型了，可以进行普通管脚的分配，而且commit检查也是没有错误的。普通输入上全局网络如果布局布线器没有把我们要的信号上全局网络，如本工程的CLK信号，IDE自动生成的是INBUF类型，我们想让他变成CLKBUF，即全局网络，来获取最大的驱动能力和最小的延时。那么应该怎么办呢？这里同样要使用到一个IP Core，和INBUF类似，这个IP Core的名称是CLKBUF，同样是在Catalog目录中搜索：CLKBUF，可以看到有CLKBUF开头的很多Core，这里同样也提供了LVDS信号专用的IP Core。可以直接拖动Core到SmartDesign图形编辑窗口：或者是在源文件中以直接例化的方式调用： CLKBUF CLKBUF_0( // Inputs .PAD ( CLKA ), // Outputs .Y ( CLKA_Y ) );这两种方式都是一样的，添加完成之后，再进行管脚分配，可以看到CLKA已经是全局网络了，只能分配在全局管脚上。总结对于不同厂家的FPGA，让某个信号上全局网络的方法都不尽相同，如Xilinx的FPGA是通过BUFG Core来让信号上全局网络，而且还有带使能端的全局缓冲 BUFGCE ， BUFGMUX 的应用更为灵活，有2个输入，可通过选择端选择输出哪一个。所以，信号的全局缓冲设置要根据不同厂商Core的不同来使用。

嵌入式＆系统 FPGA&ASIC IP&SOC设计 # 嵌入式

刘航宇 3年前
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Microsemi Libero SOC使用示例—建立点灯工程摘要本文介绍了如何使用Microsemi Libero集成开发环境建立点灯工程，通过Verilog编写点灯模块，进行仿真验证，管脚分配，最后下载程序到FPGA芯片，实现LED闪烁。关键词：Microsemi, Libero SoC, FPGA开发, 点灯实验, Verilog嵌入式开发中的Hello World，点灯是再也基础不过的实验了，通过点灯实验，可以了解芯片GPIO的控制和开发环境IDE新建工程的流程，对于FPGA来说，每个IO口几乎一样，所以本篇文章主要学习一下如何基于Microsemi Libero集成开发环境建立一个示例工程，让一个LED以500ms的频率闪烁，以Microsemi SmartFusion系列FPGA——A2F200M3F为例，Microsemi其他系列FPGA芯片过程类似。准备工作软件准备：硬件准备：新建工程的主要步骤1.新建工程 2.添加设计文件 3.仿真验证 4.管脚分配 5.程序下载 Microsemi FPGA的Flash结构准备工作工欲利其事，必先利其器，充分的准备工作很有必要。软件准备： Microsemi Libero SoC集成开发环境，并已经成功注册，软件版本推荐V11.8或更高版本。硬件准备： Microsemi FPGA开发板，主控芯片A2F200M3F-PQ208，其他型号芯片类似。 Flash Pro 4或Flash Pro5下载器，用于给FPGA芯片下载程序和调试。新建工程的主要步骤新建工程，选择芯片型号等新建设计，使用Verilog编写点灯模块。仿真验证，对编写的点灯模块进行时序仿真，来验证是否满足设计需求。综合、管脚分配、布局、布线。生成程序文件，连接开发板，使用FlashPro下载程序到芯片内，观察现象是否和设计的一致。 1.新建工程和大多数IDE一样，选择Project -> New Project，新建一个工程。 image.png图片输入工程名称LED_Blink，选择工程存放的路径，工程名称和路径不要有中文字符和空格，选择源文件的类型Verilog或者VHDL。 image.png图片选择芯片型号，这里选择Microsemi SmartFusion系列下的A2F200M3F芯片，PQ208封装，把鼠标放在所选芯片上，可以查看芯片的详细参数：封装、速度等级、温度范围，内核电压、Flash ROM大小、用户IO数目、RAM大小、Flash ROM大小，ARM Cortex-M3 SoC的外设配置等详细的参数。图片选择IO的电平标准，不同的电平标准，高低电平的电压范围是不同的，这里选择默认的LVTTL。图片是否创建MSS模块，MSS里有PLL和ARM Cortex-M3的使用，以后用到PLL和ARM核时再添加，这里先不选择，以后需要也可以再创建。图片是否导入已经存在的HDL文件，如果已经有一些写好的模块，可以在这里直接导入。图片是否导入已经存在的管脚约束文件，这里选择不添加，我们会在后面通过图形化工具来指定管脚。图片到这里，工程就创建完成了，然后会在存储路径下生成一个和工程名称一样的文件夹，工程相关的所以文件都存放在这里。主要包括以下几个文件夹：图片具体每个文件夹存放的是什么文件，我们在以后的文章再详细介绍。以上的工程配置在创建完工程之后，也可以再次更改，可以通过Project->Project Setting查看或更改配置：图片或者通过点击如下图标来进入配置界面：图片弹出如下窗口，和新建工程是一样的，可以更改FPGA的型号，但只限于同一个系列内。 2.添加设计文件 Microsemi Libero开发环境支持HDL方式和SmarDesign方式来创建设计，HDL方式支持VerilogHDL和VHDL两种硬件描述语言，而SmartDesign方式和Xilinx的Schematic原理图方式是一样的，是通过图形化的方式来对各个模块之间的连接方式进行编辑，两种方式都可以完成设计。由于本实验功能简单，所以以使用Verilog文件为例。创建Verilog文件创建Verilog文件有多种方式，可以直接双击左侧菜单中的Create Design->Create HDL 图片或者点击File->New->HDL，这两种方式都可以创建一个Verilog设计文件，这里选择Verilog文件。图片输入模块名称：led_driver，不用添加.v后缀名，Libero软件会自动添加。源代码： module led_driver( //input input clk, //clk=2MHz input rst_n, //0=reset //output output reg led ); parameter T_500MS = 999999; //1M reg [31:0] cnt; always @ (posedge clk) begin if(!rst_n) cnt <= 32'b0; else if(cnt >= T_500MS) cnt <= 32'b0; else //cnt < T_500MS cnt <= cnt + 32'b1; end always @ (posedge clk) begin if(!rst_n) led <= 1'b1; else if(cnt >= T_500MS) led <= ~led; end endmodule可以看到，代码非常的简单，定义一个计数器，系统时钟为2MHz=500ns，500ms=1M个时钟周期，当计数到500ms时，LED翻转闪烁。 3.仿真验证编写完成，之后，点击对号进行语法检查，如果没有语法错误就可以进行时序仿真了。新建Testbench文件底部切换到Design Hierarchy选项卡，在led模块上右键选择Create Testbechch创建仿真文件，选择HDL格式。图片给创建的testbench文件名一般为模块名后加_tb，这里为：led_driver_tb，因为我们的板子外部晶体为2M，所以这里系统时钟周期为500ns，这个也可以在文件中更改。图片点击OK之后，可以看到，Libero软件已经为我们生成了一些基本代码，包括输入端口的定义，系统时钟的产生，输入信号的初始化等等。我们只需要再增加几行即可。 `timescale 1ns/100ps module led_driver_tb; parameter SYSCLK_PERIOD = 500;// 2MHZ reg SYSCLK; reg NSYSRESET; wire led; //add output reg initial begin SYSCLK = 1'b0; NSYSRESET = 1'b0; end initial begin #(SYSCLK_PERIOD * 10 ) NSYSRESET = 1'b0; //add system reset #(SYSCLK_PERIOD * 100 ) NSYSRESET = 1'b1; //add system set end always @(SYSCLK) //generate system clock #(SYSCLK_PERIOD / 2.0) SYSCLK <= !SYSCLK; led_driver led_driver_0 ( // Inputs .clk(SYSCLK), .rst_n(NSYSRESET), // Outputs .led(led ) //add port // Inouts ); endmodule仿真代码也非常简单，输入信号初始化，NSYSRESET在10个时钟周期之后拉低，100个时钟周期之后拉高。使用ModelSim进行时序仿真仿真代码语法检查无误后，可以进行ModelSim自动仿真，在安装Libero时，已经默认安装了ModelSim仿真软件，并和Libero进行了关联。直接双击Simulate，Libero会自动打开ModelSim。图片可以看到输入输出信号，已经为我们添加好了：图片先点击复位按钮，复位系统，然后设置要运行的时间，由于设计的是500ms闪烁一次，这里我们先运行2s，即2000ms，在ModelSim中2秒已经算是很长的时间了，然后点击时间右边的运行按钮，耐心等待，停止之后就会看到led按500ms变化一次的波形了，如下图所示，可以再添加一个cnt信号到波形观察窗口，可以看到cnt周期性的变化。图片使用2个光标的精确测量，可以看出，led每隔500ms翻转一次，说明程序功能是正确的。 4.管脚分配与STM32等MCU不同，FPGA的引脚配置非常灵活，如STM32只有固定的几个引脚才能作为定时器PWM输出，而FPGA通过管脚分配可以设置任意一个IO口输出PWM，而且使用起来非常灵活，这也是FPGA和MCU的一个区别，当然其他的功能，如串口外设，SPI外设等等，都可以根据需要自己用HDL代码来实现，非常方便。时序仿真正常之后，就可以进行管脚分配了，即把模块的输入输出端口，真正的分配到芯片实际的引脚上，毕竟我们的代码是要运行在真正的芯片上的。打开引脚配置图形化界面双击Create/Edit I/O Attributes，打开图形化配置界面，在打开之前，Libero会先进行综合(Synthesize)、编译(Complie)，当都运行通过时，才会打开配置界面。图片分配管脚管脚可视化配置工具使用起来非常简单：引脚号指定、IO的电平标准，内部上下拉等等，非常直观。把时钟、复位、LED这些管脚分配到开发板原理图中对应的引脚，在分配完成之后，可以点击左上角的commit and check进行检查。图片在分配完成之后，为了以后方便查看已经分配的引脚，可以导出一个pdc引脚约束文件，选择Designer窗口下的File->Export->Constraint File，会导出一个led_driver.pdc文件，保存在工程目录下的constraint文件夹。图片一些特殊管脚的处理 SmartFusion系列的FPGA芯片，在分配个别引脚，如35-39、43-47这些引脚时，直接不能分配，这些引脚属于MSS_FIO特殊引脚，具体怎么配置为通用IO，可以查看下一篇文章。而新一代的SmartFusion 2系列的FPGA芯片则没有这种情况。 5.程序下载管脚分配完成之后，连接FlashPro下载器和开发板的JTAG接口，关闭Designer窗口，选择Program Device，耐心等待几分钟，如果连接正常，会在右侧输出编程信息：擦除、验证、编程等操作，下载完成之后，就会看到板子上的LED闪烁起来了。 Microsemi FPGA的Flash结构和Altera、Xilinx不同，Microsemi FPGA在下载程序时，并不是下载程序到SPI Flash，而是直接下载到FPGA内部的。目前，FPGA 市场占有率最高的两大公司Xilinx和Altera 生产的 FPGA 都是基于 SRAM 工艺的，需要在使用时外接一个片外存储器以保存程序。上电时，FPGA 将外部存储器中的数据读入片内 RAM，完成配置后，进入工作状态；掉电后 FPGA 恢复为白片，内部逻辑消失。这样 FPGA 不仅能反复使用，还无需专门的 FPGA编程器，只需通用的 EPROM、PROM 编程器即可。而Microsemi的SmartFusion、SmartFusion2、ProASICS3、ProASIC3E系列基于Flash结构，具备反复擦写和掉电后内容非易失性，因此基于Flash结构的FPGA同时具备了SRAM结构的灵活性和反熔丝结构的可靠性，这种技术是最近几年发展起来的新型FPGA实现工艺，目前实现的成本还偏高，没有得到大规模的应用。示例工程下载基于Libero V11.8.2.4的工程下载： LED_Blink.rar 下载地址：https://wcc-blog.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Libero/Libero-2/LED_Blink.rar 提取码：

嵌入式＆系统 FPGA&ASIC IP&SOC设计 # ASIC/FPGA # 嵌入式 # SOC设计

刘航宇 3年前
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2022-04-20
HAL库开发stm32 DHT11传感器摘要本文介绍了如何使用HAL库开发stm32微控制器与DHT11传感器进行数据交互。文章详细说明了初始化、读取数据以及错误处理的过程，并提供了相应的代码示例。关键词：HAL库, STM32, DHT11传感器, 传感器数据读取, 温湿度采集目录现象 dht11.h dht11.c main.c添加 PB1引脚设置output即可，不想用PB1，修改引脚办法，修改dht11.c文件中的所有端口和引脚现象图片 dht11.h #ifndef __HT11_H_ #define __HT11_H_ #include "main.h" #include "stm32f1xx_hal.h" //函数原型 //void delay_us(uint8_t); //微妙延时函数，启用了一个定时器。因为DHT11通讯过程涉及微妙延时 void GPIO_Input(void); //GPIO 状态转变的函数 CUBEMX默认的GPIO初始化我只开启了相关总线的使能 //把GPIO状态（输入输出）封装成了两个函数 void GPIO_Output(void); void DHT11_Rst(void); //主机开始采集的信号 uint8_t DHT11_Check(void); //检查DHT是否回应 uint8_t DHT11_Init(void); //初始化函数 uint8_t DHT11_ReadBit(void); //读取一位 uint8_t DHT11_ReadByte(void); //读取一个字节 uint8_t DHT11_ReadData(uint8_t *); //读取数据（40个位） #endif dht11.c #include "dht11.h" #define CPU_FREQUENCY_MHZ 72 // CPU主频，根据实际进行修改 static void delay_us(uint32_t delay) { int last, curr, val; int temp; while (delay != 0) { temp = delay > 900 ? 900 : delay; last = SysTick->VAL; curr = last - CPU_FREQUENCY_MHZ * temp; if (curr >= 0) { do { val = SysTick->VAL; } while ((val < last) && (val >= curr)); } else { curr += CPU_FREQUENCY_MHZ * 1000; do { val = SysTick->VAL; } while ((val <= last) || (val > curr)); } delay -= temp; } } void GPIO_Input(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; /*Configure GPIO pin : PB1 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); } void GPIO_Output(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; /*Configure GPIO pin : PB1 */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); } void DHT11_Rst(void) //主机开始信号 { GPIO_Output(); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET); HAL_Delay(20); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET); delay_us(30); } uint8_t DHT11_Check(void) { uint8_t retry = 0; GPIO_Input(); while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1) && retry <100) //等待回应拉位低电平 { retry++; delay_us(1); } if(retry >= 100)return 1;else retry = 0; //当变量值大于100 返回1 说明无响应返回 0 则为正确响应 while(!HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1) && retry <100) //等待变为高电平 { retry++; delay_us(1); } if(retry >= 100)return 1; return 0; } uint8_t DHT11_Init(void) { DHT11_Rst(); return DHT11_Check(); } uint8_t DHT11_ReadBit(void) //读取一个位 { uint8_t retry = 0; while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1) && retry <100) //等待变为低电平 { retry++; delay_us(1); } retry = 0; while(!HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1) && retry <100) //等待变为高电平 { retry++; delay_us(1); } delay_us(40); //40us 后如果为低电平数据为0 高电平数据为1 if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1))return 1;else return 0; } uint8_t DHT11_ReadByte(void) //读取一个字节返回值位采集值 { uint8_t i,dat; dat = 0; for(i = 0;i < 8;i++) { dat <<= 1; //数据左移一位 dat |= DHT11_ReadBit(); //每读取到一个位放到dat的最后一位 } return dat; } uint8_t DHT11_ReadData(uint8_t *h) { uint8_t buf[5]; uint8_t i; DHT11_Rst(); if(DHT11_Check() == 0){ for(i = 0;i < 5;i++) { buf[i] = DHT11_ReadByte(); } if(buf[0] + buf[1] + buf[2] + buf[3] == buf[4]) { *h = buf[0]; h++; *h = buf[2]; } }else return 1; return 0; } main.c添加 //你自己要完成OLED显示出温度湿度哈，这个我就不写代码了，不然真的是再喂饭了呜呜 #include "dht11.h" //引入头文件 #include "stdio.h" uint8_t data[2]; //定义一个数据数组 uint8_t buff1[]="dht11 ok\r\n"; uint8_t buff2[]="dht11 error"; uint8_t str_buff[64]; //int main 死循环外面 if(DHT11_Init() == 0) { //这里显示了“温度”“湿度等字符” HAL_UART_Transmit(&huart1,buff1,sizeof(buff1),10000); } else{ //OLED_ShowStr(0,0,"DHT11 error!",1); HAL_UART_Transmit(&huart1,buff2,sizeof(buff2),10000); } HAL_Delay(1000); while (1) { if(DHT11_ReadData(data) == 0) { //显示相关数据 sprintf((char *)str_buff,"温度%d%d;湿度%d%d\r\n",data[0] /10 ,data[0] %10,data[1] /10,data[1] /10); HAL_UART_Transmit(&huart1,str_buff,sizeof(str_buff),10000); } HAL_Delay(1000); //DHT11每次采集一定要间隔1s //你自己要完成OLED显示出温度湿度哈，这个我就不写代码了，不然真的是再喂饭了呜呜！ }

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刘航宇 4年前
0 1,254 18
2022-01-31
【10】基于STM32CubeMX-STM32ADC与OLED开发摘要本文介绍了在XMF07A或XMF07C开发板上，使用STM32CubeMX和Keil5开发环境，实现ADC与OLED综合训练的过程。通过OLED显示图片、灯光检测、数据采集和显示等功能，展示了STM32CubeMX和OLED的协同工作。关键词：STM32CubeMX, STM32ADC, OLED, 开发板, 灯光检测目录实训案例：ADC与OLED综合训练实训案例：ADC与OLED综合训练在XMF07A或XMF07C开发板上，利用STM32CubeMX和Keil5协同开发，完成以下的功能：【1】上电开机后，首选在OLED上显示“强国图志”图片，然后让LED1与LED2依次点亮，然后熄灭，进行灯光检测。灯光检测结束后，OLED切换至数据显示界面，分3行：第1行显示：“ sciarm.com ” 第2行显示：“采样值：” 第3行显示：“电压值：” 【2】在主程序中，采用查询的方式，每隔0.3秒对ADC_IN0通道的光敏传感器进行一次电压数据采集，并将采样到的12位数据换算成对应的实际电压值。LED1作为A/D采样指示灯，每采样一次闪烁一下。【3】每进行完一次光敏传感器的数据采样和电压换算后，将其结果更新到OLED显示屏中相应的位置。如果光敏传感器的电压值小于1.3V，则将LED2灯点亮，反之，将LED2灯关闭。图片 //首先需要进行OLED的底层驱动函数移植，生成相应的文字和图片数据 /* USER CODE BEGIN Includes */ //====引入OLED底层驱动的头文件======== #include "XMF_OLED_STM32Cube.h" #include "stdio.h" /* USER CODE END Includes */extern unsigned char BMP1[]; #define LED1_ON() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET) #define LED2_ON() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET) #define LED1_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET) #define LED2_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET) uint16_t ADC0_Value = 0; uint16_t ADC_Volt = 0; uint8_t str_buff[64];//LED灯流水点亮检测 void LED_Check() { LED1_ON(); HAL_Delay(500); LED2_ON(); HAL_Delay(500); LED1_OFF(); HAL_Delay(500); LED2_OFF(); HAL_Delay(500); }//显示开机LOGO图片 void OLED_display_pic() { OLED_Clear(); OLED_DrawBMP(0,0,128,8,BMP1); }//显示数据显示界面 void OLED_display_info() { OLED_Clear(); OLED_ShowString(6,0,(uint8_t *)"sciarm.com"); HAL_Delay(200); OLED_ShowCHinese(0,3,24); OLED_ShowCHinese(18,3,25); OLED_ShowCHinese(36,3,26); OLED_ShowString(54,3,(uint8_t *)":"); HAL_Delay(200); OLED_ShowCHinese(0,6,16); OLED_ShowCHinese(18,6,17); OLED_ShowCHinese(36,6,26); OLED_ShowString(54,6,(uint8_t *)":"); HAL_Delay(200); }//更新ADC采样数据与换算结果 void OLED_display_dat() { sprintf((char*)str_buff, "%4d", ADC0_Value); OLED_ShowString(64,3,(uint8_t *)str_buff); sprintf((char*)str_buff, "%d.%d%dV", ADC_Volt/100, (ADC_Volt%100/10), ADC_Volt%10); OLED_ShowString(64,6,(uint8_t *)str_buff); }//ADC采样过程与灯光自动控制 void Get_ADC0_Value() { HAL_ADC_Start(&hadc1); if(HAL_OK == HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 30)) { ADC0_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); ADC_Volt = ADC0_Value * 330 / 4096; if(ADC_Volt < 130) { LED2_ON(); } else { LED2_OFF(); } } HAL_ADC_Stop(&hadc1); }/* USER CODE BEGIN 2 */ OLED_Init(); //初始化OLED OLED_display_pic(); //显示开机LOGO图片 LED_Check(); //灯光检测 OLED_display_info(); //显示数据界面 /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { LED1_ON(); //ADC采样指示灯点亮 Get_ADC0_Value(); //进行一次ADC采样及逻辑处理 OLED_display_dat(); //更新OLED中的采样数据 HAL_Delay(200); //延时0.2秒 LED1_OFF(); //ADC采样指示灯关闭 /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */

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刘航宇 4年前
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2022-01-29
【9】基于STM32CubeMX-STM32OLED开发摘要本文介绍了基于STM32CubeMX-STM32OLED的开发过程，包括OLED概述、驱动函数库移植、常用函数介绍以及实训案例，展示了如何使用STM32控制OLED显示图片和信息。关键词：STM32CubeMX, OLED, STM32, 驱动程序, 显示开发目录必备文件关于OLED的概述 OLED开发相关资源下载基于STM32CubeMX的OLED底层驱动函数移植 OLED驱动库中常用的函数实训案例：STM32控制OLED显示必备文件必备文件见文章末尾关于OLED的概述 OLED：Organic Light-Emitting Display，有机发光显示。 OLED具备自发光、厚度薄、视角广、功耗低、对比度高、响应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及其制作过程较简单等优异特性，并认为是一种比液晶显示更为先进的新一代平板显示技术。以目前的技术，OLED的尺寸还难以大型化，但是分辨率却可以做得很高。基于STM32的OLED应用，要做那些事情：【1】移植OLED的底层驱动函数库。【2】准备需要的中文字符和图片等数据。【3】调用OLED驱动库中的底层函数进行应用开发。图片 OLED开发相关资源下载基于STM32CubeMX的OLED屏驱动程序库（内含4个文件）【1】XMF_OLED_STM32Cube.c：驱动程序的源文件。【2】XMF_OLED_STM32Cube.h：驱动程序的头文件。【3】XMF_OLED_Font.h：字库数据文件。【4】XMF_OLED_BMP.h：图片数据文件。基于STM32CubeMX的OLED底层驱动函数移植【1】将4个驱动文件拷贝到工程文件中，和main.c放在同一目录，并将XMF_OLED_STM32Cube.c添加到工程代码文件中，并在main.c中引入头文件XMF_OLED_STM32Cube.h。【2】根据所选用的芯片型号，修改XMF_OLED_STM32Cube.h头文件中所以用的芯片头文件。【3】根据硬件电路原理图中，修改XMF_OLED_STM32Cube.h中OLED的引脚定义。【4】查看OLED_Initvoidvoidvoid初始化函数的源码，根据电路接口和应用需要进行修改。图片 OLED驱动库中常用的函数 void OLED_Init(void); //OLED初始化函数 void OLED_Clear(void); //OLED清屏函数//显示英文字符串函数 void OLED_ShowString(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *p); 参数1：x，起点列坐标，0～127 参数2：y，起点行坐标，0～7 参数3：*p，字符串指针返回值：void，无。//显示中文字符函数 void OLED_ShowCHinese(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char no); 参数1：x，起点列坐标，0～127 参数2：y，起点行坐标，0～7 参数3：no，待显示中文字符在数组Hzk[][32]中的位置。返回值：void，无。//显示图片函数 void OLED_DrawBMP( unsigned char x0, unsigned char y0,unsigned char x1,unsigned char y1,unsigned char BMP[]); 参数1：x0，起点列坐标，0～127 参数2：y0，起点行坐标，0～7 参数3：x1，图片的列范围，1～128 参数4：y1，图片的行范围，1～8 参数5：BMP[]，待显示图片数据的数组。返回值：void，无。实训案例：STM32控制OLED显示要点图片字库软件中行前后缀不需要括号在XMF07A或XMF07C开发板上，利用STM32CubeMX和Keil5协同开发，完成以下的功能：【1】用取字模软件生产一张图片数据，作为开机界面在OLED上显示。【2】0.5秒后进入信息界面，第1行显示网址“sciarm.com”，第2行显示中文“小蜜蜂笔记”，第3行显示日期“2022-02-18”。图片 //用取字模软件生成开机LOGO图片数据，并拷贝到XMF_OLED_BMP.h的数组中。 const unsigned char BMP1[] = { 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, //此处省略64×62个字节元素 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, };//用取字模软件生成所需中文字符数据，保持到XMF_OLED_Font.h中的Hzk[]数组。 const unsigned char Hzk[][32]={ {0x00,0x00,0x00,0xE0,0x00,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x20,0x40,0x80,0x00,0x00}, {0x08,0x04,0x03,0x00,0x00,0x40,0x80,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x0E,0x00},/*"小",0*/ /* (16 X 16 , 宋体 )*/ {0x10,0x4C,0x24,0x04,0xF4,0x84,0x8D,0x56,0x44,0x24,0x14,0xC4,0x24,0x54,0x0C,0x00}, {0x00,0x41,0x5D,0x55,0x54,0x55,0x55,0x7F,0x55,0x55,0x55,0x55,0x7C,0xC0,0x00,0x00},/*"蜜",1*/ /* (16 X 16 , 宋体 )*/ {0x00,0xF8,0x08,0xFF,0x08,0xF8,0x80,0x90,0x4C,0x57,0xA4,0x54,0x4C,0x84,0x80,0x00}, {0x20,0x63,0x21,0x1F,0x11,0x39,0x10,0x10,0x15,0x15,0xFF,0x15,0x15,0x10,0x10,0x00},/*"蜂",2*/ /* (16 X 16 , 宋体 )*/ {0x10,0x08,0x44,0x47,0x4C,0x54,0x44,0xD4,0x28,0x27,0x24,0x2C,0x34,0x04,0x04,0x00}, {0x00,0x10,0x12,0x12,0x12,0x12,0x12,0x7F,0x89,0x89,0x89,0x89,0x89,0x88,0xF0,0x00},/*"笔",3*/ /* (16 X 16 , 宋体 )*/ {0x40,0x40,0x42,0xCC,0x00,0x00,0x00,0x84,0x84,0x84,0x84,0x84,0xFC,0x00,0x00,0x00}, {0x00,0x00,0x00,0x7F,0x20,0x10,0x00,0x3F,0x40,0x40,0x40,0x40,0x41,0x40,0x70,0x00},/*"记",4*/ /* (16 X 16 , 宋体 )*/ };extern unsigned char BMP1[]; void OLED_display_pic() { OLED_Clear(); OLED_DrawBMP(0,0,128,8,BMP1); }void OLED_display_info() { OLED_Clear(); OLED_ShowString(6,0,(uint8_t *)"sciarm.com"); OLED_ShowCHinese(10,3,0); //小 OLED_ShowCHinese(28,3,1); //蜜 OLED_ShowCHinese(46,3,2); //蜂 OLED_ShowCHinese(64,3,3); //笔 OLED_ShowCHinese(82,3,4); //记 OLED_ShowString(24,6,(uint8_t *)"2022-02-18"); }//在mian()函数中添加下面的代码： /* USER CODE BEGIN 2 */ OLED_Init(); //OLED初始化 OLED_display_pic(); //显示图片 HAL_Delay(500); //延时0.5秒 OLED_display_info(); //显示信息 /* USER CODE END 2 */必备文件

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刘航宇 4年前
17 2,156 15
2022-01-26
【8】基于STM32CubeMX-STM32ADC开发基础摘要本文介绍了STM32CubeMX-STM32ADC开发基础，包括STM32F103ZE芯片的ADC资源概述、启动与停止相关的HAL库函数、ADC转换结果读取的HAL库函数，以及查询方式、阻塞式和非阻塞式A/D转换的HAL库函数。通过实训案例，展示了如何使用STM32CubeMX和Keil5进行ADC单次数据采样与电压换算。关键词：STM32CubeMX, STM32ADC, 模数转换器, ADC转换, 电压换算目录 STM32的ADC资源概述 ADC启动与停止相关的HAL库函数 ADC转换结果读取的HAL库函数查询方式，阻塞式A/D转换HAL库函数中断方式，非阻塞式A/D转换HAL库函数实训案例：ADC单次数据采样与电压换算用查询，阻塞的方式来实现用中断，非阻塞的方式来实现 STM32的ADC资源概述 STM32F103ZE芯片（144脚）中有ADC1、ADC2、ADC3共3个12位逐次逼近型模数转换器，具有18个测量通道，可测量16个外部和2个内部信号源（内部温度和内部参考电压）。这2个内部信号源只能连接到ADC1。 ADC的各个通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。 A/D转换结果以左对齐或右对齐的方式，存储在16位规则组或者注入组数据寄存器中。按照A/D转换的组织形式来划分，ADC的模拟输入通道分为规则组和注入组两种。 ADC可以对一组最多16个通道按照指定的顺序逐个进行转换，这组指定的通道称为规则组。在实际应用中，可能需要中断规则组的转换，临时对某些通道进行转换，好像这些通道注入了原来的规则组，故称注入组，最多由4个通道组成。 ADC启动与停止相关的HAL库函数 //查询，阻塞方式，启动ADC HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start(ADC_HandleTypeDef* hadc); //查询，阻塞方式，停止ADC HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Stop(ADC_HandleTypeDef* hadc); //中断，非阻塞方式，启动ADC HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Start_IT(ADC_HandleTypeDef* hadc); //中断，非阻塞方式，停止ADC HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_Stop_IT(ADC_HandleTypeDef* hadc);ADC转换结果读取的HAL库函数 uint32_t HAL_ADC_GetValue(ADC_HandleTypeDef* hadc); 参数1：hadc，ADC实例指针。返回值：uint32_t，ADC转换结果。查询方式，阻塞式A/D转换HAL库函数 HAL_StatusTypeDef HAL_ADC_PollForConversion(ADC_HandleTypeDef* hadc, uint32_t Timeout); 参数1：hadc，ADC实例指针。参数2：Timeout，超时时间。返回值：HAL_StatusTypeDef，函数执行状态。应用实例：用查询的方式，进行一次A/D采样并将结果读出。 uint16_t ADC_Value = 0; //以查询的方式启动ADC HAL_ADC_Start(&hadc); //等待一次规则组的ADC转换完成，并将结果读出 if(HAL_OK == HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,10)) { ADC0_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); }中断方式，非阻塞式A/D转换HAL库函数应用实例：用中断的方式，进行一次A/D采样并将结果读出。 uint16_t ADC_Value = 0; //以中断的方式启动ADC HAL_ADC_Start_IT(&hadc); //重写ADC转换完成中断回调函数 void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc) { ADC0_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); }实训案例：ADC单次数据采样与电压换算在XMF07A或XMF07C开发板上，利用STM32CubeMX和Keil5协同开发，完成以下的功能：【1】将ADC_IN0设置为12位ADC，右对齐，启用中断。【2】分别用查询和中断这2种方式，每隔0.5秒采样一次ADC的数据。【3】将每次读取到的ADC采样值转换为对应电压值，发送到上位机。【4】LED1作为采样指示灯，在ADC转换过程中点亮，其余时间熄灭。图片要点配置图片图片串口图片没有接收中断，不需要对NVIC进行使能 #include "stdio.h" #define LED1_ON() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET) #define LED1_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET) uint16_t ADC0_Value = 0, ADC0_Volt = 0; uint8_t str_buff[64];void UR1_Send_Info() { sprintf((char *)str_buff,"采样值：%d，电压值：%d.%d%dV\r\n",ADC0_Value,ADC0_Volt/100,(ADC0_Volt%100)/10,ADC0_Volt%10); HAL_UART_Transmit(&huart1,str_buff,sizeof(str_buff),10000); }用查询，阻塞的方式来实现 void Get_ADC_Value() { HAL_ADC_Start(&hadc1); LED1_ON(); if(HAL_OK == HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1,10)) { ADC0_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); ADC0_Volt = ADC0_Value * 330 / 4096; } UR1_Send_Info(); LED1_OFF(); HAL_ADC_Stop(&hadc1); }//在mian()函数中添加以下代码： /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { Get_ADC_Value(); //启动一个阻塞式的ADC转换并读取数据 // UR1_Send_Info(); //向上位机发生采样值和电压值 HAL_Delay(500); //延时0.5秒，再进行下一次ADC采样 /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */用中断，非阻塞的方式来实现 void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc) { if(hadc->Instance == ADC1) { ADC0_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); //读取ADC转换结果 ADC0_Volt = ADC0_Value * 330 / 4096; //将采样值换算成电压值 UR1_Send_Info(); //向上位机发生ADC采样信息 LED1_OFF(); //关闭LED1采样指示灯 } }//在mian()函数中添加以下代码： /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { HAL_ADC_Start_IT(&hadc1); //启动一个非阻塞式的ADC转换并读取数据 LED1_ON(); //点亮LED1采样指示灯 HAL_Delay(500); //延时0.5秒，再进行下一次ADC采样 /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */

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刘航宇 4年前
1 1,590 11
【7】基于STM32CubeMX-STM32ADC模数转化基本原理摘要本文介绍了STM32CubeMX-STM32ADC模数转换的基本原理，包括ADC概述、技术指标、基本转换过程，并通过实训案例展示了ADC数据采样的计算应用。关键词：STM32CubeMX, STM32ADC, 模数转换, ADC技术指标, 温度测控系统目录模数转换器(ADC)概述 ADC的几个技术指标剖析ADC的基本转换过程实训案例：ADC数据采样的计算应用模数转换器(ADC)概述 ADC：Analog-to-Digital Converter 将时间和幅值连续的模拟量转化为时间和幅值离散的数字量，A/D转换一般要经过采样、保持、量化和编码4个过程。常用ADC：逐次逼近型、双积分型、∑-Δ型。图片 ADC的几个技术指标【1】量程：指ADC所能输入模拟信号的类型和电压范围，即参考电压。信号类型包括单极性和双极性。【2】转换位数：量化过程中的量化位数n。 A/D转换后的输出结果用n位二进制数来表示。【例】：10位ADC的输出值就是0～1023。【3】分辨率：ADC能够分辨的模拟信号最小变化量。计算公式是，分辨率 = 量程 / 2的n次方【例】：量程为单极性0-5V，8位ADC的分辨率是，5 / 256 = 0.0195V 【4】转换时间：ADC完成一次完整的A/D转换所需要的时间，包括采样、保持、量化、编码的全过程。剖析ADC的基本转换过程图片实训案例：ADC数据采样的计算应用有一个温度测控系统，已知温度传感器在0到100度之间为线性输出，参考电压为5V，采用8为的A/D转换器，0度的时候，测的电压为1.8伏，100度的时候，测的电压为4.3伏。【问题1】：系统的分辨率是多少？【问题2】：采集到数据10010001，表示多大电压？温度是多少？由于温度是线性变化，先求得斜率k，得到温度和电压的关系表达式。 k = (100 – 0)/(4.3-1.8) = 40, y = 40*(x-1.8) (x为采样得到的电压) 由于采用的是8为ADC，参考电压为5V，所以分辨率为： 5 / 256 = 0.0195V = 19.5mV（最小能分辨的电压，分辨率） 0.0195 * 40 = 0.78度（最小能分辨的温度）因为 10010001B = 91H = 145(16x9+1)，所以 0.0195 * 145 = 2.8275V 该电压信号对应的温度是：(2.83V – 1.8V) * 40 = 41.1摄氏度

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刘航宇 4年前
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2022-01-23
【6】基于STM32CubeMX-STM32定时器与串口综合训练摘要本文介绍了STM32CubeMX和Keil5环境下，利用STM32定时器和串口实现LED灯控制及时间显示的实训案例。通过配置时钟、外设，实现LED灯流水检测、串口发送欢迎信息、LED1秒闪灯和LED2远程控制等功能。关键词：STM32CubeMX, STM32定时器, 串口通信, 字符串格式化, LED控制目录关于sprintf()函数的用法实训案例：定时器与串口综合训练关于sprintf()函数的用法 sprintf()，指的是字符串格式化函数，把格式化的数据写入某个字符串中。 int sprintf(char string, char format [,argument,…]); 引入头文件 #include “stdio.h“ 【例】：有一个表示温度的整型变量tmp，现在要将其格式化为字符串“温度是：XX摄氏度”，并将其通过串口1发送出去。 #include "stdio.h" uint8_t Str_buff[64]; sprintf((char*)Str_buff, "温度是: %d摄氏度", tmp); HAL_UART_Transmit(&huart1, Str_buff, sizeof(Str_buff), 0xFFFF);实训案例：定时器与串口综合训练配置要点时钟图片图片外设图片图片在XMF07A或XMF07C开发板上，利用STM32CubeMX和Keil5协同开发，完成以下的功能：【1】开机后，LED1与LED2依次点亮，然后熄灭，进行灯光检测，高电平点亮LED灯。【2】系统通过串口1向上位机发送一个字符串“=========XMF07欢迎你！==========”。【3】LED1作为一个秒闪灯，系统向上位机发送完字符串后，开始亮0.5 秒，灭0.5秒….循环闪烁，并启动系统运行时间的记录，其时分秒格式为 “XX：XX：XX”。【4】上位机通过一个由3个字节组成的命令帧控制LED2灯的开关。该命令帧的格式为 “0xBF 控制字 0xFB”。 0xBF为帧头，0xFB为帧尾，控制字的定义如下： 0xA1：打开LED2，返回信息 “XX:XX:XX LED2打开。” 0xA2：关闭LED2，返回信息 “XX:XX:XX LED2关闭。” 其他：返回信息 “XX:XX:XX 这个一个错误指令！”。 #define LED1_ON() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_SET) #define LED2_ON() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET) #define LED1_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9,GPIO_PIN_RESET) #define LED2_OFF() HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET) #define LED1_TOG() HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_9) #define LED2_TOG() HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_8) uint8_t str1[] = "===============XMF07欢迎你！================\r\n"; uint8_t hh = 0, mm = 0, ss = 0, ss05 = 0; uint8_t str_buff[64]; uint8_t Rx_dat[16];void Ckeck_LED() { LED1_ON(); HAL_Delay(500); LED2_ON(); HAL_Delay(500); LED1_OFF(); HAL_Delay(500); LED2_OFF(); HAL_Delay(500); }void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { LED1_TOG(); ss05++; if(ss05 == 2) { ss05 = 0; ss++; if(ss == 60) { ss = 0; mm++; if(mm == 60) { mm = 0; hh++; } } } }void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if(huart->Instance == USART1) { if(Rx_dat[0] == 0xBF && Rx_dat[2] == 0xFB) { switch(Rx_dat[1]) { case 0xa1: LED2_ON(); sprintf((char *)str_buff,"%d:%d:%d LED2打开！\r\n",hh,mm,ss); break; case 0xa2: LED2_OFF(); sprintf((char *)str_buff,"%d:%d:%d LED2关闭！\r\n",hh,mm,ss); break; default: sprintf((char *)str_buff,"%d:%d:%d 这是一个错误的命令！\r\n",hh,mm,ss); break; } HAL_UART_Transmit(&huart1,str_buff,sizeof(str_buff),10000); HAL_UART_Receive_IT(&huart1,Rx_dat,3); } } }//在mian()函数中添加以下代码： Ckeck_LED(); //LED灯流水检测 HAL_UART_Transmit(&huart1,str1,sizeof(str1),0xFFFF); //向上位机发送欢迎字符 HAL_UART_Receive_IT(&huart1,Rx_dat,3); //启动串口1接收上位机3个字节 HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2); //启动定时器TIM2

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刘航宇 4年前
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关于作者：刘航宇，FPGA工程师，西北大学电子系硕士，有多年西北大学电子通信考研辅导和FPGA与嵌入式项目指导经验

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2026-09-16

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guy
2026-09-11

看看内搭
Guest
2026-09-07

很好的插件。感谢！