基于AG32开发板的NTC温度测控与记录功能实现
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AG32开发板是一款基于国产异构双核 (RISC-V+FPGA) 处理器的开发板，它采用的是AG32VF407系列32位微控制器，相当于一个主频248MHz的MCU + 2KLES (FPGA) 。其内部是通过AHB总线，把MCU和FPGA链接在一起，在速度方面要比传统SPI快很多倍，它既可以单独运行，也可交互运行。其MCU在初始时是与STM32管脚相兼容，但在实际应用中是可以通过配置文件来灵活加以重定义的。AG32开发板的整体开发工具由两部分构成，AG32开发板和AGM专用下载器，详见图1和图2所示。图1 开发板
图2 下载器 该开发板的功能布局如图3所示，在初识状况下，其上电后除电源指示灯被点亮外，下方的4个绿色LED也在不停地闪烁，见图4所示。图3 功能分布
图4 上电效果 那面对这样一款开发板该如何进行开发呢？其开发工具主要由VSCODE、python及相应的sdk所构成，在进行cpld 开发时，还会用到quartus和supra。在完成软件安装及配置后，打开VSCODE软件其界面如图5所示。图5 界面形式 那又该如何在这款开发板上完成NTC温度测控记录功能呢？ 1. 选取引脚并建立映射为驱动串行数码管模块，所使用的引脚为：PIN_92、PIN_95及PIN_96。为了通过串口来进行数据记录，所使用的引脚为：PIN_69和PIN_68。 为此需要example_board.ve中建立如下的映射关系：GPIO4_5 PIN_96 #CLKGPIO4_6 PIN_95 #DINGPIO4_7 PIN_92 #CS UART0_UARTRXD PIN_69 UART0_UARTTXD PIN_68 有了以上的映射关系，在进行程序设计时就可以GPIO4_5的形式来使用 PIN_96这个引脚。 就AG32 而言，其芯片内部可向用户提供的GPIO可达 80 个，共分为 10 组，每组则有 8 个。 在代码中，各组对应着GPIO0、GPIO1、GPIO2、... GPIO9。在各组内，其 IO 是用 bit 来表示，即GPIO_BIT0、GPIO_BIT1、GPIO_BIT2、... GPIO_BIT7。 2. 串行数码管显示驱动 这里所用的串行数码管模块是以MAX7219为主控芯片，可显示8位数值，并支持级联使用。除电源外，它只需3个GPIO口，故十分节省引脚资源，其外观如图6所示。图6 串行数码管显示模块 为便于向串行数码管显示模块提供高低电平的输出，定义的语句为：#define CLK_SetLow GPIO_SetLow(GPIO4,GPIO_BIT5)#define CLK_SetHighGPIO_SetHigh(GPIO4,GPIO_BIT5) #define DIN_SetLow GPIO_SetLow(GPIO4,GPIO_BIT6)#define DIN_SetHighGPIO_SetHigh(GPIO4,GPIO_BIT6) #define CS_SetLow GPIO_SetLow(GPIO4,GPIO_BIT7)#define CS_SetHigh GPIO_SetHigh(GPIO4,GPIO_BIT7) 由于该串行数码管显示模块所使用的关键芯片为MAX7219，故为它配置了一个串行发送字节数据的函数，其内容为：void Write_Max7219_byte(char DATA)
{
char i;
CS_SetLow;
UTIL_IdleUs(10);
for(i=8;i>=1;i--)
{
CLK_SetLow;
if(DATA&0x80)
DIN_SetHigh;
else
DIN_SetLow;
UTIL_IdleUs(10);
DATA=(char)(DATA<<1);
CLK_SetHigh;
UTIL_IdleUs(10);
}
}
以函数Write_Max7219_byte()为基础，向指定地址发送数据的函数为：void Write_Max7219(char address,char dat)
{
CS_SetLow;
Write_Max7219_byte(address);
Write_Max7219_byte(dat);
CS_SetHigh;
}
对于该串行数码管显示模块，其初始化函数为：void Init_MAX7219(void)
{
Write_Max7219(0x09, 0xff);
Write_Max7219(0x0a, 0x02);
Write_Max7219(0x0b, 0x07);
Write_Max7219(0x0c, 0x01);
Write_Max7219(0x0f, 0x00);
}
要实现串行数码管显示模块的测试，相应的主程序为：int main(void)
{
board_init();
SYS_EnableAHBClock(APB_MASK_GPIO4);
GPIO_SetOutput(GPIO4,GPIO_BIT5);
GPIO_SetOutput(GPIO4,GPIO_BIT6);
GPIO_SetOutput(GPIO4,GPIO_BIT7);
Init_MAX7219();
Write_Max7219(1,1);
Write_Max7219(2,2);
Write_Max7219(3,3);
Write_Max7219(4,4);
Write_Max7219(5,5);
Write_Max7219(6,6);
Write_Max7219(7,7);
Write_Max7219(8,8);
while (1) ;
}
经程序编译及烧录ve和烧录程序，其运行效果如图7所示。图7 显示效果图 这样，就完成了串行数码管模块的显示驱动，后面的数值显示就由它来完成，对NTC检测的温度值显示。 3. NTC温度检测与显示NTC温度检测是建立在A/D数据采集的基础上，通过添加感温器件即可进行温度检测。NTC是一种温度敏感器件，其阻值会随温度的升高而呈下降的热敏特性。AG32开发板在外接NTC热敏电阻模块的情况下，可进行温度的检测，其电路如图8所示，它与开发板的连接如图9所示。图8 测温电路
图9 电路连接 对于A/D数据采集，其涉及模拟电路，需要 fpga 部分的支持。 AG32 自带一套 fpga 逻辑（默认 ip）， 在默认的 ip 中，支持 3 路 ADC 和 2 路 DAC，1 路比较器 CMP（双通道，可独立运行）。 在通常情况下，ADC 默认是宏关闭的。需在 platformio.ini 中使能默认的 ip。在 platformio.ini 中的配置为：ip_name = analog_ip 在NTC温度检测模块与ADC的通道2（PIN_25）相连接的情况下，实现温度检测的与形式的函数为：void TestAdc(ADC_TypeDef *adc)
{
uint32_t u,V;
int channel = ADC_CHANNEL2;
ADC_SetChannel(adc, channel);
ADC_Start(adc, sclk_div);
ADC_WaitForEoc(adc);
printf("channel %d: 0x%03x\n", channel - ADC_CHANNEL0, ADC_GetData(adc));
u=ADC_GetData(adc)*3300/0XFFF;
printf("channel %d: %d\n", channel - ADC_CHANNEL0, u);
实现秒间隔均匀温度检测的函数为：void TestAnalog(void)
{
Init_MAX7219();
while (1) {
TestAdc(ADC0);
UTIL_IdleUs(1000e3);
}
}
实现温度检测与显示的主程序为：int main(void)
{
board_init();
TestAnalog();
}
经程序的编译及烧录ve和烧录程序，其运行效果如图10和图11所示。在手指接触NTC热敏电阻的外部铠甲时，可明显观察到温度在缓慢地上升。图10 室温检测
图11 体温检测 4. 数据记录 为进行检测温度的记录，可使用串口数据记录模块来实现。该数据记录模块是一种串口设备，在使用时其工作的波特率为9600bps，在接收到开发板所发送的数据时，就将数据完整地记录到TF卡的文件中。串口数据记录模块与开发板的连接如图12所示，就是与开发板上的UART0相连。图12 电路连接 为产生9600bps的波特率，需在platformio.ini文件中进行如下设置：build_flags = -DBAUD_RATE=9600 这样在编译和烧录后，即可通过串口调试工具来查看其记录的内容，见图13所示。图13发送数据 在接入数据记录模块的情况下，其记录数据的状态如图14所示，即写指示灯在不停地闪亮，数据被不断地写入TF卡。
图14 数据记录状态 在结束数据记录后，通过读取TF卡可见到相应的记录文件，其文件名由“urc+数字串”构成，其记录文件的格式及内容如图15所示。图9 记录格式及内容 这样就完整地实现了温度检测与记录功能，若进行温度控制，可在程序中添加一个限定值，当温度超过限定值时，就输出控制信号以停止加热过程，否则就启动加热过程。 由此可见，使用AG32开发板进行项目开发还是比较方便的，特点也较为鲜明！
高手 seanwu 发表于 2024-11-10 17:51
高手
感谢支持！！！
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