【南京中科微CSM32RV20开发板试用体验】南京中科微CSM32RV开发板使用SPI驱动墨水屏测评

开发板试用精选 2022-11-30 2683

描述

本文来源电子发烧友社区，作者：ALSET，帖子地址：https://bbs.elecfans.com/jishu_2248799_1_1.html

芯片概述

CSM32RV20 是一颗基于RISC-V 指令的32位国产低功耗芯片，芯片内置了一个4k字节的SRAM。它可以以字节、半字(16位)或全字(32位)方式访问，支持4种低功耗模式，最低功耗小于1uA。可以按低电源消耗、启动时间和可用的唤醒源的组合方式，来选取一个最佳的方案来选定一个低功耗模式，实现不同场景下的低功耗应用。非常适合物联网环境下的针对各种场景的应用的MCU计算处理的需求，给嵌入式开发带来更加灵活的选择，能够实现更多特色功能的电子设计。

芯片主要特性

图1. 芯片架构图

● 内置 RISC-V RV32IMAC 内核（2.6 CoreMark/MHz）；

● 最高 32MHz 工作频率；

● 内置 4kB 的 SRAM；

● 内置 8B 的 ALWAYS 寄存器，能在掉电模式 2 下保存数据；

● 内置 4~40kB 的嵌入式 FLASH，512B 的 NVM；

● 内置 2 个 SPI MASTER；

● 内置 1 个 I2C MASTER；

● 内置 4 个 UART 支持最高 1Mbps；

● 内置 2 个 tiMER，每个 TIMER 支持 4 路互补 PWM 输出；

● 内置 1 个快速的高精度 13/14/15/16bit ADC，集成 1.2V 高精度基准；

● 宽 ADC 输入电压范围：0 ~ VDD（VDD ≤ 4.8V）；

● ADC 支持 11 个输入通道，最多支持 9 个触摸按键；

● 内置 3 个快速比较器；

● 内置低压检测模块；

● 内置 RF 检测模块；

● 最多支持 30 个 GPIO 和 16 个外部中断；

● 内置硬件看门狗；

● 支持 4 种低功耗模式，最低功耗小于 1uA（看门狗工作）；

● 内置 32 位真随机数发生器；

● 支持串口和无线 ISP 在线升级（无线 ISP 需外接 Si24R1）；

● 支持 JTAG 2 线调试接口；

● 工作电压范围：1.8 ~ 5.5V；

● 支持 4x4mm QFN32 或 TSSOP20 封装。

芯片引脚图

芯片引脚图如图2所示，芯片有两种分装，一种为尺寸为TSSOP20 / 6.5mm*6.4mm*1.0mm封装，另外一种是QFN32 / 4mm*4mm*0.8mm封装。两者差别是前者引脚为20脚，后者为32脚，后者比前者IO资源更丰富，同时封装体积更小，适合小体积要求产品的开发。

图2CSM32RV20芯片引脚图

芯片功能描述

这里QFN32的芯片为测试对象，该芯片所有外设功能被引出。该芯片引脚功能描述如图3所示。

图3CSM32RV20芯片引脚功能描述

最小开发板

原厂提供了最小开饭，开发板将芯片的所有引脚已2.54mm排针引出。外接一颗CH34N USB转串口芯片，通过Type-C 接口与PC连接。同时板子上有3.3v/5.1v开关的选择，通过拨动开关可以选择不同的工作电压，可见此MCU可以在这两种电压下工作。开发板采用串口方式下载，J-Link调试器进行调试，板上右侧4根排针即为接J-Link的接口，需要注意的是J-Link需要支持v11版本以上的。

图4CSM32RV20开发板

开发环境配置

开发板开发主要开发语言为c/c++, 开发工具为CSMStudio，CSMStudio是集成开发环境，集成代码编辑，编译，连接，调试仿真为一体。在Win10上安装完CSMStudio后，打开开发工具如图5所示。

图5 CSMStudio IDE 集成开发工具

安装好CSMStudio后，直接通过菜单“文件”创建一个新工程，创建时选择CSM32RV20芯片，即可创建新工程，然后编译，在工程 default 目录下成功生成 elf 目标文件，如图6所示。

图6 CSMStudio IDE 创建测试工程

编译得到elf文件后，通过CSM提供的下载工具 CSMISP 进行下载。安装好CH34N窗口驱动和CSMISP软件。安装完CSMISP启动后如图7所示。

图7 CSMISP PC下载调试工具

安装完CSM_ISP后，设置好MCU型号，串口号和通讯速度即可连接到开发板。可以通过检测MCU型号来检测与开发板是否连接正常，点击检测MCU型号并且按开发板复位键，后会在下载信息窗口出现如图8所示，表示已和开发板连接成功。

图8 CSMISP 检测MCU型号成功

在确认下载工具与开发板连接正常后，再点程序文件，选择编译好的elf文件后，在调试信息里会显示程序文件加载成功。

图9 程序文件加载成功

再点下载/编程按钮，且按开发板复位键，在调试信息里会程序下载和flash刷写过程，如一切顺利，则显示程序下载成功。如果显示失败，可以重复下载动作几次，也能获得下载成功。下载过程如图10所示。

图10 下载编程到板子上成功

下载目标程序到板子上后，按按开发板复位键，程序就会被运行，默认创建的测试工程是一个点亮 LED的代码，程序在串口助手打印出信息，开发板上可以见到LED闪烁，如图11所示。到此整个开发、编译、下载和串口调试过建立程完成。

图11 按reset键程序在板子上运行成功

应用测试描述

此次测试目标，我们根据次芯片低功耗的特点，搭配电子墨水显示屏，使用纽扣电池或锂电充电电池的应用场景作为应用测试目标。电子墨水屏具有掉电保持显示内容，驱动功耗低等优点，方案可用于物联网现场数据采集显示、电子价签、智能工牌等应用。此次配合测试使用的是GDEW027W3一款2.7寸黑白两色的电纸屏, 屏幕分辨率为264x176，像素点为0.2毫米，屏幕显示对比度高，刷新速度快，温度适应范围宽，体积也很小巧。

测试硬件连接

该墨水屏采用SPI4线串口方式通讯，根据其使用说明，它与CSM32RV20 开发板连接电路如图12所示。

图12 CSM32RV20与GDEW027W3墨水屏连接电路图

物理连接使用CSM32RV20 SPI1通讯，SPI1的定义是：SCK为GPIOA PIN2，MISO为GPIOA PIN3 ，MOSI为GPIOA PIN4, 其它墨水屏需要的端口可以从空闲的端口选用，这里PA5，PA6为串口，因此这里依次使用的CS - PA7，DC – PA8, RES-PA9, BUSY PA10，这样连线即可。实际接线如图13图14所示。

图13 CSM32RV20与GDEW027W3墨水屏连接图

图14 CSM32RV20与GDEW027W3引线连接图

主要软件实现

硬件连接完后，则需开发相应的软件，通过SPI1来驱动墨水屏。墨水屏的驱动软件主要有3部分，第一部分是各引脚接口的定义，用来定义通信接口。第二部分是SPI通信操作的封装，第三部分是墨水屏各个功能的实现。这个墨水屏带有STM32的实例代码，那么下来主要的任务，就是将STM32代码移植适配到CSM32RV20这个MCU的软件上。工程软件代码文件主要有这eink_edp.c , eink_edp_gdew027w3.c, eink27_image.c 三个文件，其中eink_edp.c主要是对SPI操作的封装，也是移植不同MCU时需要修改的代码。eink_edp_gdew027w3.c则是这个屏的操作函数接口，eink27_image.c是由图像抽取工具制作的测试图像数据。如图15所示。

图15 CSM32RV20墨水屏软件工程

在墨水屏对CSM32RV20移植中，对照上面的硬件连接，各引脚IO对应做下面的定义：

//SCK--PA2  MISO--PA3 MOSI--PA4  CS--PA7 DC--PA8 RST--PA9  BUSY--PA10
#define EPD_GPIO_PORT GPIOA
#define EPD_LED_PIN PIN12  //RED LED
#define EPD_BUSY_PIN PIN10
#define EPD_RST_PIN PIN9
#define EPD_DC_PIN    PIN8
#define EPD_CS_PIN    PIN7

#define EPD_SDA_PIN PIN4
#define EPD_DIN_PIN PIN3 //没有用到
#define EPD_CLK_PIN PIN2

#define SET_SPI_CS  (EPD_GPIO_PORT->BSR=0x00000001< #define CLR_SPI_CS  (EPD_GPIO_PORT->BSR=0x00010000< #define SET_SPI_CLK  (EPD_GPIO_PORT->BSR=0x00000001< #define CLR_SPI_CLK  (EPD_GPIO_PORT->BSR=0x00010000< #define SET_SPI_MOSI  (EPD_GPIO_PORT->BSR=0x00000001< #define CLR_SPI_MOSI  (EPD_GPIO_PORT->BSR=0x00010000< #define GET_SPI_MISO  (EPD_GPIO_PORT->IDR&(0x00000001< #define GET_BUSY_PIN  (EPD_GPIO_PORT->IDR&(0x00000001<))>))>)
)>)
)>)
)>

主要移植修改的函数主要由下面几个，分别是墨水屏初始化，墨水屏的数据读写操作，以及延时函数。按函数的功能非常简单的适配开发就完成适配层的封装修改。

void DEV_Digital_Write(u8 gpio_pin, u8 s)
{
GPIO_Write(EPD_GPIO_PORT,gpio_pin,s);
}

void DEV_SPI_WriteByte(u8 t)
{
#if USE_SOFT_SPI
SPIWriteByte(t);
#else
uint8_t sTxpack[2];
uint8_t sRxpack[2];
sTxpack[0]=t;
SPI_Transceive(spi,sTxpack,sRxpack,1);
#endif
}

void DEV_Delay_ms(u32 ticks)
{
delay_ms(ticks);
}

int EPD_setup(uint8_t w, uint8_t h)
{
Paint_Init(&paint, frame_buffer,w, h);
Paint_Clear(&paint,0x1);
return 0;
}

int DEV_SPI_init()
{
spi = (SPI_TypeDef *)SPI1_BASE;

SPI_Init_case1(spi,0,0,6);
SPI1_CSN_Init_case1();

ee_printf("CS--PA7, CLK--PA2, DI--PA3, DO--PA4n");
ee_printf("BUSY--PA10, RST--PA9, DC--PA8n");

return SUCCESS;
}

这里在随后的调试时，通过反复测试验证，对CSM32RV20芯片驱动层的 SPI_Init_case1 做了一些修改，修改如下：

void SPI_Init_case1(SPI_TypeDef*SPIx, uint8_t cpol, uint8_t cpha, uint8_t fvk)；

将原函数里SPI的CPOL与CPHA和主频分频数fvk通过参数方式传入，是为方便调试，通过实际测试验证传入不同的参数来调试相关参数。

在main.c 中则是直接调用封装后的函数，完成SPI对墨水屏操作的测试。测试例子非常简单，相关的函数已以在代码中给出注释，非常简单的十几行代码完成墨水屏的操作测试。

int main(void)

{

///----System Init ----------------------

CLIC_Init();//系统中断配置

System_Clock_Init();//系统时钟初始化

UART_Init_case1(UART1);//串口1初始化 TX1--PA6 RX1--PA5

ee_printf("nCSM32RV20 Eink Display testing ...n");

ee_printf("GPIO_Config completed! ...n");

GPIO_Config();

DEV_SPI_init();

ee_printf("DEV_SPI_init completed! ...n");

ee_printf("Start eink_edp27 testing ...n");

eink_edp27();

while(1)

{

delay_ms(1000);

}

}

编译下载到板子上运行调试。开始几次运行并没有出现正确的输出，例子运行总卡在ReadBusy(void)函数中，这个函数是检测墨水屏的状态的Check Busy，检测是通过读取PIN10的电平，引脚在初始化时配置为输入，并且默认拉低。按技术说明设备初始化如果正确，那么在会在检测ReadBusy时应该输出高电平，输出高电平后才能进行下一步，如果没有输出则代表这步操作没有完成，需要等待并且继续查询该状态直到通过。从初始化到显示的操作流程如图16所示。

图16 GDEW027W3操作程序流程图

因为这个屏在STM32的主控芯片下验证通过，其主要的代码也是在STM32上运行正确的，因此这次主要的调试就是检查硬件的连接以及相关参数的修改，确定适配部分的正确。通过经过n次的修改调试，硬件连接检查，最终在串口助手得到了全部正确的输出，输出调试信息如图17所示，这也意味着CSM32RV20驱动SPI串口系列屏验证通过。

图17 板上运行输出完整的正确信息

墨水屏上也显示出了正确的内容，如图18，图19所示。

图18 墨水屏上的显示输出

图19 墨水屏上的显示放大欣赏