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2023年01月30日 | 单片机项目中使用新IC芯片调试方法
2023-01-30 来源：zhihu
前言：
我们在单片机的项目开发过程中经常会遇到使用新IC芯片的情况，某宝卖家有个时候也提供不了对应开发程序，到网上找资料也找不到；很多初学者面对这样的问题往往束手无策，这里我给大家介绍我经常用的其中一种新IC调试的方法。
因为这个芯片比较简单我这里采用下面步骤进行：
第一步：先用arduino+面包板快速搭建电路验证芯片功能
第二步：使用STM32CubeIDE快速搭建工程验证在STM32上工作是否正常
Tips：由于我手头没有万用表，这里我使用arduino的模拟电压采集功能通过串口打印出来作为电位计的电压监控用。
首先，我们先快速浏览芯片数据手册，获取重要信息
IC型号：TPL0501
电压范围：2.7~5.5V
温度范围：-40~125℃
通信方式：SPI
阻值：100KΩ
阻值偏差：±20%
该芯片是德州仪器的一款单通道数字电位计，通信方式是SPI总线，单方向的，即只能控制芯片，不能读取输入数据，下面是数据手册的具体介绍。
环境参数：主要包括温度使用范围、电压使用范围、误差、温度漂移以及实物引脚对应关系都在这里
环境参数
功能框图：主要介绍该芯片的内部组成和工作原理
功能框图
引脚定义：每个引脚的功能介绍
引脚定义
SPI通信说明：主要介绍芯片的通信方式，这个芯片因为没有设置模式功能，只需要对芯片直接写数据即可，通信方式与我们所使用的74HC595的方式类似
SPI通信说明
真值对照表：也就是数字量对应的实际电阻值，我这里只截取了一部分，剩下的大家可以自行去参考详细手册
真值对照表
对于要调通这个芯片这些介绍基本满足我们的需求了
芯片模块的快速制作
在芯片商城上买了两片回来调试，芯片购买的费用知乎小伙伴给付了
准备好芯片+转接板
焊接两块是为了防止在使用过程中意外弄坏另一块可以立马补上，确保调试正常进行而不耽误太多时间
焊接好排针，并在供电端加上0.1uF的滤波电容，降低高频供电干扰
这样我们的模块就制作完成了
arduino快速搭建工程
电路原理图
引脚对应关系：
arduino uno 引脚4 -> CLK
arduino uno 引脚5 -> DIN
arduino uno 引脚6 -> CS
arduino uno 引脚5v -> VCC、VREF
arduino uno 引脚GND -> GND、L
arduino uno 引脚A0 -> VRES_OUT
首先用面包板+杜邦线搭好电路
说明：我在这里使用的供电电压和数字电位计参考电压都是使用的5V，相应的输出结果也是在0~5V范围
然后使用arduino自带的库，编写代码，再变动阻值参数，看下输出的实际结果和真值表是否对应的上
数值为0x00时对应的模拟电压输出
数值为0x88时对应的模拟电压输出
数值为0xFF时对应的模拟电压输出
经过验证，在arduino上跑没有问题，接下来我们准备在STM32上去运行
arduino代码部分：
/*
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; //这里定义了那三个脚
// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
pinMode(CS_Pin,OUTPUT);
pinMode(CLK_Pin,OUTPUT);
pinMode(DIN_Pin,OUTPUT); //让三个脚都是输出状态
// 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); //换算成电压
// print out the value you read:
Serial.println(voltage,DEC);
delay(100); // delay in between reads for stability
}
STM32搭建工程验证
说明：STM32使用的供电电压和数字电位计参考电压都是3V3，相应的输出结果也是在0~3V3范围
电路原理图
引脚对应关系：
PA4 -> CLK
PA5 -> DIN
PA6 -> CS
3V3 -> VCC、VREF
arduino uno 引脚GND -> GND、L
arduino uno 引脚A0 -> VRES-OUT
开发板+面包板搭建电路
用STM32CubeIDE建立一个工程
配置好PA4、PA5、PA6引脚为输出
生成代码，并添加TPL0501的驱动代码
编译看运行的效果，输入值为0x55
更改输入的数值为0x22,验证是否正确
main函数代码部分：
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
******************************************************************************
* @file : main.c
* @brief : Main program body
******************************************************************************
* @attention
*
*
© Copyright (c) 2021 STMicroelectronics. * All rights reserved.
* All rights reserved.
*
* 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****/
总结：
1、这里介绍了众多新IC芯片调试方式中的一种，后期有机会再陆续介绍其他IC或新模块的调试方法。
2、文中只是简单的对芯片进行功能测试，实际项目中还会有移植、驱动的可靠性、稳定性等测试工作 。
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