CP2400/1-DK开发套件：LCD应用开发的理想之选

在电子工程师的日常工作中，开发和测试LCD应用是一项常见且重要的任务。Silicon Laboratories推出的CP2400/1-DK开发套件，为工程师们提供了一个功能强大且便捷的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这个开发套件。

文件下载：CP2400AB.pdf

一、开发套件概述

CP2400/1-DK开发套件包含了开发和测试LCD应用所需的所有硬件和软件。其中，CP240x LCD固件库的加入，极大地辅助了代码开发过程，并处理了C8051F9xx MCU与CP2400/1 LCD控制器之间的通信。这个库可以通过SPI接口（CP2400-DK）或SMBus接口（CP2401-DK）与LCD控制器进行通信。而且，两个开发套件都附带了使用LCD库的示例代码，方便工程师们快速上手。

硬件组成

该套件的硬件包括C8051F930目标板、CP2400或CP2401 LCD开发板、USB调试适配器和AC - DC电源适配器。C8051F930目标板采用了基于8051的C8051F930 MCU，具有25 MIPS的处理能力、64 kB的Flash和超过4 kB的RAM。它属于低功耗家族，供电电压范围为0.9至3.6 V。AB板提供的MCU LCD接口由CP2400/1 LCD控制器和LCD组成，与C8051F930 - DK和C8051F912DK兼容。

软件支持

Silicon Labs的IDE支持全速、非侵入式的MCU调试，并捆绑了Keil C51工具链的评估版本，允许工程师立即用C语言进行应用代码评估。使用该工具集可以开发对象代码最多4 kB且库代码无限制的项目。开发套件中包含了大量的应用代码示例，在文档的“Example Source Code”章节还有LCD示例的详细说明。

二、套件内容清单

CP2400/1 LCD开发套件包含以下物品：

1. C8051F930目标板：核心处理单元，提供强大的计算能力。
2. CP2400或CP2401 LCD开发板：用于连接LCD，实现显示功能。
3. CP240x开发套件快速入门指南：帮助工程师快速了解套件的使用方法。
4. Silicon Laboratories IDE和产品信息CD - ROM：包含IDE、Keil 8051开发工具、源代码示例、寄存器定义文件、文档等。
5. AC - DC电源适配器：为目标板提供稳定的电源。
6. USB调试适配器：用于连接目标板和PC，进行调试。
7. 2根USB电缆：用于数据传输和供电。
8. 2节AAA电池：提供备用电源。

三、软件概述与安装

软件内容

CD - ROM中包含了开发固件和与目标微控制器通信所需的所有软件，以及其他有用的软件。必要的软件包括Silicon Laboratories集成开发环境（IDE）和Keil 8051开发工具（宏汇编器、链接器、评估C编译器）。其他有用的软件有Configuration Wizard 2、Keil µVision驱动程序、CP210x USB to UART虚拟COM端口（VCP）驱动程序等。

软件安装

将CD - ROM插入PC的CD - ROM驱动器，安装程序会自动启动，允许你安装IDE软件或阅读文档。如果安装程序没有自动启动，可以运行CD - ROM根目录下的autorun.exe。安装完成后，可参考CD - ROM上的ReleaseNotes.txt文件了解已知问题和限制。

CP210x USB to UART VCP驱动安装

C8051F930目标板包含一个Silicon Laboratories CP2103 USB - to - UART桥接控制器，在PC软件（如HyperTerminal）通过USB连接与目标板通信之前，需要安装该控制器的驱动程序。安装过程包括将驱动文件复制到指定位置、选择是否安装驱动、指定安装位置等步骤。安装完成后，连接USB电缆，Windows会自动完成驱动安装。

Silicon Laboratories IDE

该IDE集成了源代码编辑器、源代码级调试器和系统内Flash编程器。它支持多种8051编译器，如Keil、IAR、Raisonance、Tasking、Hi - Tech、SDCC等。C8051F930目标板的演示应用程序是为Keil和SDCC工具集编写的。IDE的系统要求包括Pentium级主机PC运行Microsoft Windows 2000或更新版本、一个可用的USB端口、建议64 MB RAM和40 MB的可用硬盘空间。

Keil评估工具集

Keil演示工具集的汇编器和链接器对代码大小没有限制。C51编译器的评估版本与完整版本基本相同，但有一些限制，如最大4 kB代码生成、不包含浮点库等。从CD - ROM安装时，C51编译器最初的代码大小限制为2 kB，程序从代码地址0x0800开始。可参考“AN104: Integrating Keil Tools into the Silicon Labs IDE”将限制更改为4 kB并让程序从代码地址0x0000开始。

Configuration Wizard 2

这是一个为所有Silicon Laboratories设备生成代码的工具，通过对话框为设备的每个外设生成代码。它可以自动生成初始化源代码，配置和启用大多数设计项目所需的片上资源，加速开发过程。该程序可配置为输出C或汇编语言代码。

Silicon Labs电池寿命估算器

这是一个用于电池供电设备的系统设计工具，允许用户选择使用的电池类型并输入应用的供电电流曲线。它通过模拟提供系统的估计运行时间。用户可以选择常见的电池类型和放电曲线，也可以创建自己的曲线。模拟输出包括估计的系统运行时间、电池电压与时间的模拟图等。

Keil µVision2和µVision3 Silicon Laboratories驱动程序

作为Silicon Laboratories IDE的替代方案，µVision调试驱动程序允许Keil µVision2和µVision3 IDE与Silicon Laboratories的片上调试逻辑进行通信。驱动程序集成了系统内Flash内存编程功能，可快速更新目标代码。

四、硬件设置

使用USB调试适配器进行硬件设置的步骤如下：

1. 将LCD开发板连接到F930目标板。
2. 使用10针带状电缆将USB调试适配器连接到C8051F930目标板的DEBUG连接器。
3. 将USB电缆的一端连接到USB调试适配器的USB连接器。
4. 将USB电缆的另一端连接到PC的USB端口。
5. 验证C8051F930目标板上的J17是否安装了短路块，SW5是否处于ON位置。
6. 验证CP2400/1 LCD开发板的J2是否安装了短路块。
7. 可选择将AC/DC电源适配器连接到C8051F930目标板的电源插孔P1。

需要注意的是，使用USB调试适配器连接时，可使用IDE中的复位按钮复位目标；在连接或断开带状电缆之前，应先移除目标板和USB调试适配器的电源，以免损坏设备。

五、使用Keil软件8051工具与Silicon Laboratories IDE

创建新项目

1. 选择“ProjectNew Project”打开新项目，并将所有配置设置重置为默认值。
2. 选择“FileNew File”打开编辑器窗口，创建源文件并保存，使用.c、.h或.asm等扩展名以启用颜色语法高亮显示。
3. 在项目窗口中右键单击“New Project”，选择“Add files to project”，选择文件并点击“Open”，继续添加文件直到所有项目文件都添加完毕。
4. 对于要汇编、编译和链接到目标构建的每个文件，在项目窗口中右键单击文件名，选择“Add file to build”。
5. 如果项目包含大量文件，可使用IDE的“Group”功能进行组织。

构建和下载程序进行调试

1. 添加所有源文件到目标构建后，点击工具栏中的“Build/Make Project”按钮或从菜单中选择“ProjectBuild/Make Project”构建项目。若要重新构建所有文件和项目依赖项，可点击“Rebuild All”按钮或选择“ProjectRebuild All”。
2. 连接到目标设备之前，需要设置一些连接选项。在IDE菜单中选择“OptionsConnection Options...”打开连接选项窗口，选择合适的适配器和调试接口。
3. 点击工具栏中的“Connect”按钮或从菜单中选择“DebugConnect”连接到设备。
4. 点击工具栏中的“Download Code”按钮将项目下载到目标。若希望在程序构建成功后自动下载，可在“ProjectTarget Build Configuration”对话框中选择“Enable automatic connect/download after build”。
5. 调试会话结束后，选择“ProjectSave Project As...”保存项目，以保留当前目标构建配置、编辑器设置和所有打开的调试视图的位置。

六、示例源代码

在app_config.h文件中可以选择在CP2400/1 LCD开发板上运行的示例，包括电压显示示例、数字显示示例和多个电流测量示例。不同的示例有不同的配置要求，如电压显示示例可通过修改app_config.h中的CHANNEL_SELECT定义选择测量的通道，电流测量示例可修改lcd_lib_config.h中的参数来影响电流消耗。

七、C8051F930目标板详细介绍

电池座

目标板底部有多个电池座，包括用于1.5 V AAA电池的BT1（单电池或双电池模式）、BT2（仅双电池模式），用于3 V硬币电池（CR2032）的BT3，以及用于1.5 V纽扣电池（A76或357）的BT4。

短路块工厂默认设置

C8051F930目标板出厂时在许多接头上预装了短路块，了解这些默认位置对于正确使用目标板非常重要。

电源选项和电流测量

目标板支持三种电源选项，可通过三通接头（J10/J11）选择，电源选项根据SW4选择的配置（单电池或双电池模式）而变化。电源开关（SW5）可用于打开或关闭MCU的电源。在切换单电池和双电池模式之前，必须将电源开关置于OFF位置。三种电源选项分别为：

1. 壁式电源：当J10/J11三通接头设置为WALL_PWR时，目标板可由9 VDC电源（使用AC - DC电源适配器）、5 VDC USB VBUS电源（通过USB调试适配器或CP2103 USB连接器）供电。这些电源通过反向偏置二极管进行“或”操作，由LDO调节器调节为3.3 V直流电压。
2. AAA电池：当J10/J11三通接头设置为AAA_BAT时，目标板可由插入BT1的单个AAA电池或插入BT1和BT2的AAA电池串联供电。
3. 硬币电池：当J10/J11三通接头设置为COIN_CELL时，目标板可由插入BT4的单个1.5 V碱性（A76）或氧化银（357）纽扣电池或插入BT3的单个3 V锂（CR2032）硬币电池供电。

通过接头（J17）和端子块（H2）可以测量从电源到MCU的总供电电流，但不包括VBAT LED、地址锁存器或电源的静态电流。

系统时钟源

1. 内部振荡器：目标板上安装的C8051F930设备具有工厂校准的可编程高频内部振荡器（24.5 MHz基本频率，±2%）和低功耗内部振荡器（20 MHz ±10%）。复位后，低功耗振荡器除以8得到默认系统时钟频率为2.5 MHz（±10%）。可通过软件配置系统时钟和系统时钟分频器以实现其他频率的操作。对于低频操作，C8051F930具有smaRTClock实时时钟，目标板上包含一个32.768 kHz的手表晶体（Y2）。
2. 外部振荡器选项：目标板设计便于安装外部晶体（Y1），需要在R9安装一个10 MΩ电阻，并在C20和C21安装适合所选晶体的电容。也可在电容或RC模式下操作外部振荡器，目标板上提供了相应的安装选项。

端口I/O接头

通过接头J2、J3和J4可以访问C8051F930的所有端口I/O，接头J6提供接地平面，方便示波器探头连接。

开关和LED

目标板上有三个按钮开关，SW1连接到C8051F930的复位引脚，按下SW1可使设备进入硬件复位状态；SW2和SW3通过接头连接到C8051F930的通用I/O（GPIO）引脚，按下SW2或SW3会在端口引脚上产生逻辑低信号。移除接头（J8）上的短路块可断开开关与端口引脚的连接。

目标板上还有两个触摸感应（非接触式）开关，其操作需要C8051F930 MCU上运行适当的固件来感应开关状态。

五个电源LED作为指示器，每个调节器有一个红色LED用于指示调节器输出端的电源状态，USB电源LED在USB电缆插入USB连接器P3时亮起，两个主要供电网络（VDD/DC +和VBAT）各有一个电源LED，可通过移除J1和J5上的短路块禁用这些LED。

两个LED连接到GPIO引脚P1.5和P1.6，供应用程序软件使用。目标板上还提供了一个电位器（R15）用于生成模拟信号，通过在J16上放置短路块可将滑动端连接到P0.6/CNVSTR，接头J15允许将电位器的负端连接到GND或P1.4。

扩展I/O连接器

96针扩展I/O连接器P1提供了访问C8051F930设备所有信号引脚（除C2调试接口信号外）的途径，还包括电源和接地引脚，以及一个小的通孔原型区域。

目标板DEBUG接口

DEBUG连接器J9提供了访问C8051F930的DEBUG（C2）引脚的途径，用于连接串行适配器或USB调试适配器进行在线调试和Flash编程。

串行接口

目标板上提供了一个USB - to - UART桥接电路（U3）和USB连接器（P3），便于与C8051F930的UART0进行串行连接。通过在接头J12上安装短路块，可以将UART0的VIO电源、TX、RX、RTS和CTS信号连接到CP2103。使用该接口前，需要按照文档中的说明安装USB - to - UART设备驱动程序。

模拟I/O

C8051F930目标设备的几个端口引脚连接到H1端子块，可参考文档中的表格了解具体连接情况。

IREF连接器

目标板上有一个1 kΩ的负载电阻，可通过在J7上安装短路块将目标设备的端口引脚P0.7连接到负载电阻。如果软件启用，IREF0信号将被路由到J2[8]和H1[2]连接器。

VREF和AGND连接器

目标板上有一个4.7 µF电容与0.1 µF电容并联，可通过在J13上安装短路块将其连接到P0.0/VREF。使用精密电压参考是可选的，因为'F93x - 'F92x设备有片上高速电压参考。短路块J14允许将P0.1/AGND连接到地，为模数转换器提供无噪声的接地参考，使用该专用模拟地也是可选的。

C2引脚共享

在C8051F930上，调试引脚C2CK和C2D分别与引脚RST和P2.7共享。目标板包含必要的电阻以实现引脚共享，允许在调试设备的同时正常使用RST和P2.7引脚。可参考应用笔记“AN124: Pin Sharing Techniques for the C2 Interface”了解更多关于引脚共享的信息。

八、CP2400/1 AB LCD开发板

开发板概述

CP2400和CP2401开发套件包含一个CP2400或CP2401 LCD开发板，用于连接C8051F9xx目标板。开发板提供了各种输入/输出（I/O）连接器，便于进行原型设计。

电流测量

通过接头（J2）可以测量从电源到CP2400/1的总供电电流，但不包括LED（D1）或电源LED（D2）的电流。

端口I/O接头

通过AB板上的J1可以访问CP2400/1控制接口信号（SMBus或SPI）以及/RST、/LED、/INT、/CLK、VDD和GND，接头J3提供接地平面，方便示波器探头连接。

LED

AB板上有两个LED，一个标记为“LED”，另一个标记为“PWR”。PWR LED由提供给CP2400/1的VDD供电，另一个LED由C8051F930目标板的P1.7或C8051F912目标板的P2.7供电。AB板上提供了接头，允许将LED从电路中物理断开。

目标板连接

文档中的表格详细列出了CP2400和CP2401控制信号与目标