探索PCA8561AHN-ARD评估板：功能、配置与应用全解析

在电子设计领域，评估板是工程师们进行产品测试和开发的重要工具。今天，我们就来深入了解一下NXP Semiconductors推出的PCA8561AHN-ARD评估板，它在汽车18x4 LCD段驱动测试方面有着出色的表现。

文件下载：NXP Semiconductors PCA8561AHN-ARD LCD驱动器Arduino扩展板.pdf

评估板概述

PCA8561AHN-ARD评估板是一款配备Arduino端口的子卡，主要用于对PCA8561 IC（汽车18x4 LCD段驱动器）进行便捷的测试和设计。该评估板完全兼容IMXRT1050 EVK、LPCXpresso55S69（LPC55S69 - ECK）和i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK等主板，还提供了GUI软件控制功能。而且，它可以连接到任何配备Arduino端口的设备上，为工程师们提供了极大的便利。

资源获取与社区交流

NXP Semiconductors在其官方网站http://www.nxp.com上提供了评估板及其支持设备的在线资源。PCA8561AHN - ARD评估板的信息页面为http://www.nxp.com/PCA8561AHN - ARD ，这里提供了评估板的概述信息、文档、软件和工具、参数、订购信息以及入门指南等内容。同时，NXP社区（http://community.nxp.com ）也是一个很好的交流平台，工程师们可以在这里分享想法和技巧，提问并解答技术问题，获取关于嵌入式设计主题的各种建议。

准备工作

套件内容

• 装在防静电袋中的已组装和测试好的评估板
• 快速入门指南

前提条件

虽然熟悉I2C总线会有所帮助，但这并非必需条件。

静电处理要求

该设备对静电放电（ESD）敏感，在运输和处理过程中，一定要使用接地带或触摸PC机箱等接地源，以避免静电对设备造成损坏。

最低系统要求

• 安装Windows 10系统的计算机
• 一个USB端口（兼容3.0、2.0或1.1）
• 以下三款EVK板之一：MIMXRT1050 - EVK、LPC55S69 - EVK、8MMINILPD4 - EVK，并配备相关的固件/GUI软件
• 如果EVK套件中未包含，还需要用于PC和EVK板之间电源和数据连接的USB电缆

硬件详解

评估板特点

• 配备Arduino Uno R3端口，可直接与Arduino设备连接
• 板载复位开关
• 用于I2C地址设置的板载跳线
• 完全兼容IMXRT1050 EVK板、LPCXpresso55S69开发板和i.MX Mini LPDDR4 EVK板，并支持Windows 10的GUI软件

需要注意的是，在使用i.MX Mini LPDDR4 EVK板时，需要在EVK和PCA8561AHN - ARD子板之间使用IMX8MMINI - IARD转接板。

主要组件

评估板的主要组件在图中都有明确标识，Arduino端口连接器（J1、J4、J5、J6）位于板的底部。

原理图

PCA8561AHN - ARD的原理图可在URL：http://www.nxp.com/PCA8561AHN - ARD获取。

Arduino端口

J1、J4、J5和J6是Arduino Uno R3连接器的匹配引脚头，具有相同的电气功能。评估板子卡仅使用四条信号线，具体的引脚图表和电路中使用的线路如下表所示：	Ref Des	#	Arduino label	PCA8561AHN-ARD function
J6 (Power)	1	NC	Not used
2	IOREF	Not used
3	RESET	Not used
4	3.3V	Not used
5	5V	Power supply
6	GND	Power supply return
7	GND	Power supply return
8	Vin	Not used
J1(analog,digital,"c)	1	A0	Not used
2	A1	Not used
3	A2	Not used
4	A3	Not used
5	A4/SDA	C-SDA
6	A5/SCL	C-SCL
J5(digital, UART, PWM)	1	DO/RX	RST
2	D1/TX	CLK_CONN
3	D2	Not used
4	D3/PWM	Not used
5	D4	Not used
6	D5/PWM	Not used
7	D6/PWM	Not used
8	D7	Not used
J4 (mixed)	1	D8	Not used
2	D9/PWM	Not used
3	D10/SS/PWM	Not used
4	D11/MOSI/PWM	Not used
5	D12/MISO	Not used
6	D13/SCK	Not used
7	GND	Power supply return
8	AREF	Not used
9	A4/SDA	Not used
10	A5/SCL	Not used

电路通过J6和J4从Arduino端口获取电源，J6的4号引脚为3.3V电源，5号引脚为5V电源，J6的6、7号引脚和J4的7号引脚为电源返回（接地）。

LCD驱动

PCA8561AHN - ARD的LCD驱动和显示部分如图所示。被测设备（U1）通过I2C总线（Arduino连接器J1的A5/SCL和A4/SDA）进行控制，PCA8561AHN的I2C端口中，8号引脚为SCL，9号引脚为SDA，R15和R16是I2C上拉电阻。复位输入（U1的5号引脚）可以通过按下板载开关SW1在本地激活，也可以通过Arduino端口（连接器J5的1号引脚）从GUI软件远程激活。PCA8561 IC有一个内部时钟，也可以使用外部时钟。当使用内部时钟时，被测设备（U1）的CLK引脚（7号引脚）可配置为输出以提供时钟信号，此时应移除跳线头J10；当使用外部时钟时，应安装J10，并将U1配置为使用外部时钟。PCA8561驱动“DE301 - RS - 20/6.35” LCD显示屏（U2），该显示屏有八个字符显示，但驱动仅控制四个（最高有效）字符。

电源供应

评估板的电源供应部分如图所示，它由Arduino端口提供3.3V和5V电源。LED D1是3.3V电源指示灯（VCC_3V3_MAIN电源网络），LED D3和D2是5V电源指示灯（VCC_5V_MAIN电源网络）。晶体管Q1和Q2确保LCD驱动器所需的上电和下电顺序，具体可参考PCA8561数据手册中的电源序列部分。

跳线和测试点

评估板包含四个跳线和多个测试点，具体的跳线位置和默认配置以及测试点信息如下表所示：	Ref Des	Label	Default	Description
J7	A0	2-3	1-2:A0=1；2-3:A0=0
J8	A1	2-3	1-2:A1=1；2-3:A1=0
J9	PORE	1-2	1-2:Power on Reset Enable；2-3:Power on Reset Disable
J10	EXT CLK	OFF	OFF: Internal clock；ON(1-2):External clock

Ref Des	Test point / jumper label	Description
TP1	SCL	Ic SCL line
TP2	SDA	IC SDA line
TP3	RST	Reset
TP4	CLK	Clock
TP5	3V3	VCC_3V3 rail(Arduino port)
TP6	5V0	VCC_5V0 rail(Arduino port)
TP7	3V3 MAIN	VCC_3V3_MAIN rail
TP9	GND	Ground
TP10	GND	Ground
TP11	5VO_MAIN	VCC_5VO_MAIN rail

软件工具安装与配置

PCA8561AHN - ARD评估板设计为与配备Arduino端口的主板配合使用，它完全兼容IMXRT1050 EVK板、LPCXpresso55S69开发板和i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK板。在开始使用之前，需要从NXP公司网站（www.nxp.com/）下载相应的固件包对EVK主板进行编程。此外，还可以从NXP网站下载一个GUI应用程序（Windows 10平台），通过上述任何一款EVK板实现对PCA8561AHN - ARD子板的快速测试和操作。具体的安装步骤可参考从NXP网站下载的EVK_Firmware_And_GUI_Install_Guide_For_Arduino_Boards.pdf说明文件。安装完成软件后，首先要选择正确的EVK - PCA8561AHN - ARD子卡组合，然后就可以通过GUI界面控制评估板了。

硬件配置

与IMXRT1050 EVK板配合使用

使用PCA8561AHN - ARD子板与IMXRT1050 EVK板配合时，需要以下硬件：

• 一块IMXRT1050 - EVK板
• 一块PCA8561AHN - ARD子板
• 一根USB - A / USB Micro - B电缆
• 一台运行Windows 10操作系统的PC

IMXRT1050 EVK主板可以通过以下三种方式供电：

• 将外部5VDC电源连接到板上的桶形电源连接器（J2）
• 将USB电缆从PC连接到板上的Micro - B USB连接器（J9）
• 将USB电缆从PC连接到板上的USB连接器（J28），此时USB端口还可同时作为调试接口

配置硬件和工作站的步骤如下：

1. 配置EVK的合适电源配置（J1）。如果使用J28供电，J1跳线应置于5 - 6位置；如果使用外部电源（连接到J2），跳线J1应置于1 - 2位置。
2. 将PCA8561AHN - ARD子卡插入EVK的Arduino连接器。
3. 使用USB连接器J28将EVK板连接到计算机的USB端口。
4. 安装IMXRT1050目标固件（从NXP网站下载，并参考UM11581，Arduino shields GUI and firmware installation manual获取详细步骤）。
5. 安装GUI应用程序（参考UM11581）。
6. 打开GUI应用程序，从PC操作设备。关于GUI操作的详细信息，请参考“GUI描述”部分。

与LPCXpresso55S69开发板配合使用

使用PCA8561AHN - ARD子板与LPCXpresso55S69开发板配合时，所需硬件如下：

• 一块LPCXpresso55S69 EVK板
• 一块PCA8561AHN - ARD子板
• 一根USB - A / USB Micro - B电缆
• 一台运行Windows 10操作系统的PC

LPCXpresso55S69开发板配备了四个USB Micro - B连接器（P5、P6、P9和P10），可以通过任何USB端口供电。使用P6 USB连接器将板连接到PC可以简化启动操作，因为P6专门用于调试，USB电缆可以同时实现为板供电和作为数据链路的功能。

配置和操作步骤如下：

1. 将PCA8561AHN - ARD子卡插入LPCXpresso55S69开发板的P16 - P19连接器。
2. 使用P6 USB端口将开发板连接到PC。
3. 安装LPCXpresso55S69目标固件（从NXP网站下载并阅读EVK_Firmware_And_GUI_Install_Guide_For_Arduino_Boards.pdf说明文件）。
4. 在PC上安装GUI应用程序（参考上述说明文件）。
5. 打开GUI应用程序，从PC操作设备。关于GUI操作的详细信息，请参考相关部分。

与i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK板配合使用

当使用i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK板与PCA8561AHN - ARD板配合时，需要使用第三块板（IMX8MMINI - IARD转接板），它作为EVK和子板之间的信号桥接器。i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK板没有Arduino端口，而是有一个2 x 20引脚扩展连接器（J1003），这是一个多用途端口，包含各种数字I/O线，包括专门的I2C和SPI总线。

操作所需的硬件配置如下：

• 一块i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK板
• 一块PCA8561AHN - ARD子板
• 一块IMX8MMINI - IARD转接板
• 一根USB - A / USB - C电缆
• 一根USB - A / USB Micro - B电缆
• 一台运行Windows 10操作系统的PC

配置和操作步骤如下：

1. 将PCA8561AHN - ARD插入IMX8MMINI - IARD转接板的Arduino连接器（位于顶部）。
2. 将IMXMMINI - IARD连接器插头J1（位于板底部）插入i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK顶部的J1003扩展板。
3. 使用USB Type C电缆连接到PORT 2为EVK板上电。
4. 使用USB Micro - B电缆将EVK连接到PC的J901调试端口。
5. 将SW101置于ON位置为板上电。
6. 安装MIMXRT1050目标固件（从NXP网站下载UM11581，Arduino shields GUI and firmware installation manual）。
7. 在PC上安装GUI应用程序（参考上述说明文件）。
8. 打开GUI应用程序，从PC操作设备。关于GUI操作的详细信息，请参考相关部分。

与其他设备配合使用

PCA8561AHN - ARD子板也可以与其他具有Arduino端口的EVK板配合使用。如果EVK板配备了Arduino端口，可以根据PCA8561规格开发固件，然后将子板直接连接到EVK板进行操作；如果EVK板没有Arduino端口，则需要根据Arduino连接器的引脚图表进行必要的电气连接（用于电源、I2C总线和控制线），并开发符合IC规格的固件。同时，要确保正确的电气连接，避免信号线上的数据冲突，以防止IC损坏。

GUI描述

NXP Semiconductors为其四款EVK板提供了一个通用的GUI应用程序，可用于控制PCA8561AHN - ARD子板。在PC（Windows 10）上安装GUI软件包后，确保已连接并上电的三款EVK板之一与PCA8561AHN - ARD子板连接到PC，然后打开“NXP_GUI(PCA8561AHN)” GUI应用程序。

SETTINGS选项卡

GUI应用程序默认打开SETTINGS选项卡，窗口左侧显示板设置，包括以下内容：

• 选择EVK：显示EVK列表，选择错误的EVK板会导致连接失败，并弹出“Unable to Connect with EVK”消息框。
• 选择COM端口：显示为通信选择的端口，系统会自动选择端口。
• 选择板：允许用户选择正确的子板。

选择正确的参数后，点击“Connect”按钮即可建立与EVK的连接，GUI窗口底部的状态栏会实时显示PC与EVK之间的连接状态。连接建立后，板载LCD显示屏（U2）将显示默认消息“ABCD”，同时GUI中的四位显示屏也会显示相同的消息。窗口右侧的设备设置部分有一个I2C地址选择设置，该设置必须与PCA8561AHN - ARD子板上的跳线J7和J8选择的地址相同，否则将无法写入被测设备的任何内部寄存器。“Set”按钮用于将新值写入PCA8561 IC的内部寄存器，“Reset Chip”按钮用于将PCA8561 IC的所有内部寄存器恢复到默认状态。

Display Data选项卡

点击“Display Data”选项卡，会出现一个新窗口，用户可以在此处写入要在PCA8561AHN - ARD板的LCD显示屏上显示的消息。该选项卡提供了以下设置：

• Display All Segment：ON/OFF命令，选择ON时，四位字符显示