Funpack4-2 -基于SAME51J20A的呼吸灯控制

内容介绍

任务介绍

本次任务基于 Microchip 的 SAME51J20A Curiosity Nano核心板进行的功能实现，核心任务是使用MPLAB开发，尝试让部分管脚实现触摸功能，可搭配触摸扩展面板，并通过按键和滑动实现呼吸灯速率切换，可自行设计触摸板。

任务分析

我们可以在任务介绍中可以分析出一下内容：

1、最终的目标是实现呼吸灯速率的切换，所以至少需要2种呼吸灯速率；

2、控制方法有两种，一个是按键控制，一个是滑动控制；

3、可以配合触摸板实现；

硬件介绍

SAME51J20A Curiosity Nano 评估套件（EV76S68A）是用于评估 SAME51J20A 微控制器（MCU）的硬件平台，由 MPLAB® X 集成开发环境（IDE）提供支持，支持MPLAB Harmony开发框架，集成低功耗与高性能特性，支持TrustZone安全技术和丰富外设。板载调试器支持数据可视化分析，适用于物联网终端、工业控制及人机交互场景。Curiosity Nano 评估平台提供了一组可访问大多数单片机I/O 的小型电路板。该平台包含一系列低引脚数单片机（MCU）电路板，相关的用户指南、应用笔记、数据手册和示例代码由MPLAB X IDE 提供。该平台配有一个用于与主机PC 进行串行通信的虚拟COM 端口（CDC）以及一个数据网关接口（Data Gateway Interface，DGI）GPIO。

特性:

• SAME51J20A 单片机

• 一个用户LED（黄色）

• 一个机械用户开关

• 板上调试器

软件平台介绍

MPLAB X IDE是Microchip Technology公司开发的集成开发环境，用于嵌入式系统设计。该软件支持多种操作系统，提供源代码级调试、项目管理及可视化工具，并与MPLAB生态系统协同工作。其高度可配置界面满足不同开发者需求，支持从仿真到硬件测试的开发流程。广泛应用于汽车电子、工业自动化等领域。支持多种单片机，从8位到32位都有。

原理分析与设计思虑

本次是通过开发板实现触摸控制呼吸灯速率，这里可以看出我们需要需要实现的内容：

板卡led的呼吸灯控，这里可以通过PWM去控制，一般属于高级定时器的扩展功能，注意这里设计到具体引脚的输出控制；

触摸控制的实现，触摸一般都是对电容量的采集，本次想要实现一个滑动的动作，至少需要3个引脚的配合，不过看到了本次使用的开发板后，实际上就不用外接滑条了，直接使用板子上外引出的接口就可以了；

速率的调节，我们再试下呼吸灯的时候就是在不断的调节占空比，这个时候我们就可以把调节的速度改变一下就是了。

软件流程图

流程图：

我们通过初始化阶段对定时器、按键对应引脚的外部中断进行初始化，然后就是进行按键和滑动动作的采集，来改变PWM占空比的控制，比如原本的呼吸灯频率是0.5Hz，也就是一呼一吸用2s，这个时候我们改变速率后变成1Hz，也就是一呼一吸1s完成。

关键功能模块介绍

1、定时器PWM的输出控制

呼吸灯效果的实现实际上就是PWM占空比的不断改变，这是一个规律性的变化，从而产生呼吸灯的效果，我们通过对SAME51J20A功能模块的了解，TCC模块是可以产生PWM的，注意配置完TCC模块后要打开对应的引脚，想要规律的变化就要在定时器中进行了，定时操作可以是PWM占空比的改变更加顺滑。

定时中断处理代码如下：

void TC0_TIMER_CALLBACK(TC_TIMER_STATUS status, uintptr_t context) {
    if(LEDPWM_cnt < LED_speed/2)
    {
        LEDPWM_cnt++;
        TCC1_PWM24bitDutySet(TCC1_CHANNEL2, 30000/LED_speed*LEDPWM_cnt*2);
    }
    else if(LEDPWM_cnt >= LED_speed/2 && LEDPWM_cnt < LED_speed)
    {
        LEDPWM_cnt++;
        TCC1_PWM24bitDutySet(TCC1_CHANNEL2, 30000/LED_speed*(LED_speed-LEDPWM_cnt)*2);
    }
    else if(LEDPWM_cnt >= LED_speed)
    {
        LEDPWM_cnt = 0;
    }
    
}

2、滑动控制的实现

添加 Touchbar 模块，其附带的几个模块都会自动摆放上。在 [Project Graph] -> [Plugins] -> [Touch Configuration] 内进行配置。先添加一个滑条，之后将传感器与 PIN 绑定。

我们需要结合一下核心板的引脚分布，必须对应的是支持ADC采集的引脚：

接下来配置滑块，最终选择的是PB7、PB6、PB5：

然后就可以在工程中直接使用使用一下代码进行滑条的检测：

touch_process();
if (measurement_done_touch == 1u)
{
    measurement_done_touch = 0u;
    if (SLIDER_CONTACTED_MASK == (get_scroller_state(0) & SLIDER_CONTACTED_MASK))
    {
        if ((qtm_scroller_data1[0].right_hyst & 0x08) == 0x08)
        {
            if(LED_Mode == 0)
            {
                LED_Mode = 1;
                LED_speed = LED_speed_1;
            }
            else if(LED_Mode == 1)
            {
                LED_Mode = 2;
                LED_speed = LED_speed_2;
            }
            else if(LED_Mode == 2)
            {
                LED_Mode = 0;
                LED_speed = LED_speed_3;
            }
        }
 
    }
}

3、按键采集

按键的采集这里使用的是EIT模块，也就是引脚外部中断，配置EIT模块实现下降沿触发中断，然后在外部中断处理程中实现和滑动一样的控制效果：

void EIC_KEY_Handler(uintptr_t context)
{
    if(LED_Mode == 0)
    {
        LED_Mode = 1;
        LED_speed = LED_speed_1;
    }
    else if(LED_Mode == 1)
    {
        LED_Mode = 2;
        LED_speed = LED_speed_2;
    }
    else if(LED_Mode == 2)
    {
        LED_Mode = 0;
        LED_speed = LED_speed_3;
    }

}

效果展示

可以看到我们通过外接接口直接可以实现触摸滑动的效果，具体效果参见视频：

心得体会

非常感谢这次活动，尤其是对touch的应用让我最记忆犹新，不过在进行固件升级的时候有点慢，下载到本地就非常顺滑了，希望多出一点这种干可视化的应用配置，让开发更加便捷，MPLAB的多类型支持也是非常不错的选择，可以对Microchip的8位单片机到32位单片机进行全方位的支持。