單片機(jī)項(xiàng)目中使用新IC芯片調(diào)試方法

前一陣子，一位小伙伴咨詢我一款新IC芯片怎么使用，借此機(jī)會(huì)我順便把我日常工作中經(jīng)常用到的一種調(diào)試方法介紹給小伙伴們，希望對(duì)對(duì)大家有所幫助。準(zhǔn)備倉促，文中難免有技術(shù)性錯(cuò)誤，歡迎大家給予指正，并給出好的建議...

前言：

我們?cè)?a target="_blank">單片機(jī)的項(xiàng)目開發(fā)過程中經(jīng)常會(huì)遇到使用新IC芯片的情況，某寶賣家有個(gè)時(shí)候也提供不了對(duì)應(yīng)開發(fā)程序，到網(wǎng)上找資料也找不到；很多初學(xué)者面對(duì)這樣的問題往往束手無策，這里我給大家介紹我經(jīng)常用的其中一種新IC調(diào)試的方法。

因?yàn)檫@個(gè)芯片比較簡(jiǎn)單我這里采用下面步驟進(jìn)行：

第一步： 先用arduino+面包板快速搭建電路驗(yàn)證芯片功能

第二步： 使用STM32CubeIDE快速搭建工程驗(yàn)證在STM32上工作是否正常

Tips ：由于我手頭沒有 萬用表 ，這里我使用arduino的模擬電壓采集功能通過串口打印出來作為電位計(jì)的電壓監(jiān)控用。

首先，我們先快速瀏覽芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)，獲取重要信息

IC型號(hào)：TLP0501

電壓范圍：2.7~5.5V

溫度范圍：-40~125℃

通信方式：SPI

阻值：100KΩ

阻值偏差：±20%

該芯片是德州儀器的一款單通道數(shù)字電位計(jì)，通信方式是SPI總線，單方向的，即只能控制芯片，不能讀取輸入數(shù)據(jù)，下面是數(shù)據(jù)手冊(cè)的具體介紹。

環(huán)境參數(shù)：主要包括溫度使用范圍、電壓使用范圍、誤差、溫度漂移以及實(shí)物引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系都在這里

環(huán)境參數(shù)

功能框圖：主要介紹該芯片的內(nèi)部組成和工作原理

功能框圖

引腳定義：每個(gè)引腳的功能介紹

引腳定義

SPI通信說明：主要介紹芯片的通信方式，這個(gè)芯片因?yàn)闆]有設(shè)置模式功能，只需要對(duì)芯片直接寫數(shù)據(jù)即可，通信方式與我們所使用的74HC595的方式類似

SPI通信說明

真值對(duì)照表：也就是數(shù)字量對(duì)應(yīng)的實(shí)際電阻值，我這里只截取了一部分，剩下的大家可以自行去參考詳細(xì)手冊(cè)

真值對(duì)照表

對(duì)于要調(diào)通這個(gè)芯片這些介紹基本滿足我們的需求了

芯片模塊的快速制作

在芯片商城上買了兩片回來調(diào)試，芯片購買的費(fèi)用知乎小伙伴給付了

準(zhǔn)備好芯片+轉(zhuǎn)接板

焊接兩塊是為了防止在使用過程中意外弄壞另一塊可以立馬補(bǔ)上，確保調(diào)試正常進(jìn)行而不耽誤太多時(shí)間

焊接好排針，并在供電端加上0.1uF的濾波電容，降低高頻供電干擾

這樣我們的模塊就制作完成了

arduino快速搭建工程：

電路原理圖

電路原理圖

引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系：

arduino uno 引腳4 -> CLK

arduino uno 引腳5 -> DIN

arduino uno 引腳6 -> CS

arduino uno 引腳5v -> VCC、VREF

arduino uno 引腳GND -> GND、L

arduino uno 引腳A0 -> VRES_OUT

首先用面包板+杜邦線搭好電路

說明：我在這里使用的供電電壓和數(shù)字電位計(jì)參考電壓都是使用的5V，相應(yīng)的輸出結(jié)果也是在0~5V范圍

然后使用arduino自帶的庫，編寫代碼，再變動(dòng)阻值參數(shù)，看下輸出的實(shí)際結(jié)果和真值表是否對(duì)應(yīng)的上

數(shù)值為0x00時(shí)對(duì)應(yīng)的模擬電壓輸出

數(shù)值為0x88時(shí)對(duì)應(yīng)的模擬電壓輸出

數(shù)值為0xFF時(shí)對(duì)應(yīng)的模擬電壓輸出

經(jīng)過驗(yàn)證，在arduino上跑沒有問題，接下來我們準(zhǔn)備在STM32上去運(yùn)行

arduino代碼部分：

复制/*
  AnalogReadSerial


  Reads an analog input on pin 0, prints the result to the Serial Monitor.
  Graphical representation is available using Serial Plotter (Tools > Serial Plotter menu).
  Attach the center pin of a potentiometer to pin A0, and the outside pins to +5V and ground.


  This example code is in the public domain.


  http://www.arduino.cc/en/Tutorial/AnalogReadSerial
*/


int CS_Pin = 6;
int CLK_Pin = 4;
int DIN_Pin = 5; //這里定義了那三個(gè)腳


// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {

  pinMode(CS_Pin,OUTPUT);
  pinMode(CLK_Pin,OUTPUT);
  pinMode(DIN_Pin,OUTPUT); //讓三個(gè)腳都是輸出狀態(tài)

  // initialize serial communication at 9600 bits per second:
  Serial.begin(9600);


  digitalWrite(CS_Pin,LOW); 
  shiftOut(DIN_Pin,CLK_Pin,MSBFIRST,0xFF);
  digitalWrite(CS_Pin,HIGH);
}


// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {

  // read the input on analog pin 0:
  int sensorValue = analogRead(A0);
  float voltage= sensorValue * (5.0 / 1023.0);   //換算成電壓
  // print out the value you read:
  Serial.println(voltage,DEC);
  delay(100);        // delay in between reads for stability
}

STM32搭建工程驗(yàn)證

說明：STM32使用的供電電壓和數(shù)字電位計(jì)參考電壓都是3V3，相應(yīng)的輸出結(jié)果也是在0~3V3范圍

電路原理圖

引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系：

PA4 -> CLK

PA5 -> DIN

PA6 -> CS

3V3 -> VCC、VREF

arduino uno 引腳GND -> GND、L

arduino uno 引腳A0 -> VRES-OUT

開發(fā)板+面包板搭建電路

用STM32CubeIDE建立一個(gè)工程

配置好PA4、PA5、PA6引腳為輸出

生成代碼，并添加TLP0501的驅(qū)動(dòng)代碼

編譯看運(yùn)行的效果，輸入值為0x55

更改輸入的數(shù)值為0x22,驗(yàn)證是否正確

main函數(shù)代碼部分：

复制/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * < h2 >< center >? Copyright (c) 2021 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.< /center >< /h2 >
  *
  * This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
  * the "License"; You may not use this file except in compliance with the
  * License. You may obtain a copy of the License at:
  *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"


/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */


/* USER CODE END Includes */


/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */


/* USER CODE END PTD */


/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */


#define TLP0501_DIN_H()    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET)
#define TLP0501_DIN_L()    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET)


#define TLP0501_CS_H()     HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET)
#define TLP0501_CS_L()     HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET)


#define TLP0501_CLK_H()    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET)
#define TLP0501_CLK_L()    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET)




/* USER CODE END PD */


/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */


/* USER CODE END PM */


/* Private variables ---------------------------------------------------------*/


/* USER CODE BEGIN PV */


/* USER CODE END PV */


/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */


/* USER CODE END PFP */


/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
void TLP0501_WriteByte( uint8_t data )
{
    uint8_t j;
    for ( j=8; j >=1; j--)
    {
        TLP0501_CLK_L();
        __NOP();
        if(data & 0x80 ){   TLP0501_DIN_H();    }
        else            {   TLP0501_DIN_L();    }
        data < <= 1;
        TLP0501_CLK_H();
    }
}




/* USER CODE END 0 */


/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */


  /* USER CODE END 1 */


  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/


  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();


  /* USER CODE BEGIN Init */


  /* USER CODE END Init */


  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();


  /* USER CODE BEGIN SysInit */


  /* USER CODE END SysInit */


  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */


  TLP0501_CS_L();
  TLP0501_WriteByte(0x22);
  TLP0501_CS_H();




  /* USER CODE END 2 */


  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */




    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }




  /* USER CODE END 3 */
}


/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};


  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;


  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}


/**
  * @brief GPIO Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};


  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();


  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);


  /*Configure GPIO pins : PA4 PA5 PA6 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);


}


/* USER CODE BEGIN 4 */


/* USER CODE END 4 */


/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */


  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}


#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     tex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %drn", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */


/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

總結(jié)：

1、這里介紹了眾多新IC芯片調(diào)試方式中的一種，后期有機(jī)會(huì)再陸續(xù)介紹其他IC或新模塊的調(diào)試方法。

2、文中只是簡(jiǎn)單的對(duì)芯片進(jìn)行功能測(cè)試，實(shí)際項(xiàng)目中還會(huì)有移植、驅(qū)動(dòng)的可靠性、穩(wěn)定性等測(cè)試工作 。

3、我們要善于運(yùn)用手頭的工具、arduino等快速驗(yàn)證開發(fā)環(huán)境；模塊的快速驗(yàn)證，特別是在項(xiàng)目開發(fā)過程中，時(shí)間就是金錢，對(duì)每一種工具的熟練掌握也是單片機(jī)開發(fā)過程中不可或缺的重要技能。

4、硬件調(diào)試與軟件調(diào)試有很大的區(qū)別，很多時(shí)候是一次性，不可逆轉(zhuǎn)的，不像軟件Ctl+Z可以撤銷；硬件在使用過程中出現(xiàn)意外損壞情況很正常：焊接不當(dāng)、意外插錯(cuò)，靜電防護(hù)不到位等等；我們要善于運(yùn)用一些項(xiàng)目技巧，權(quán)衡時(shí)間或花費(fèi)；這里之所以選擇焊接兩個(gè)芯片模塊也是為了防止這種意外的發(fā)生而對(duì)調(diào)試造成不必要的時(shí)間耽擱。