任务与模块概述

选择的任务是：是嵌入式微控制器MCU（1） - 用于简易示波器/频谱仪/信号发生器的核心板。
根据任务要求，选择microchip的PIC16F18146，引脚数量为20Pin的，芯片引脚排序如下：

对外引出了所有的引脚和功能，核心板的框图如下：

设计思路和选型详解

通过仔细分析任务所需要的硬件资源，需要保证核心板上的资源以及管脚能够支持以下所有外设功能：

• 2个按键 + 1个光电旋转编码器用于控制输入
  
• 1个SPI接口的OLED显示屏（128*128分辨率）
  
• 1路音频放大电路用于产生ADC的测试信号，并可作为测试电路使用
  
• 一个蜂鸣器用于音效输出
  
• 1路基于PWM的DDS信号输出，用于产生测试信号（任意波形）
  
• 2路增益可调的模拟信号输入，通过12bits ADC采集2mVpp - 30Vpp，带宽为100KHz的模拟信号
  刚体验过Funpack4-2的microchip的芯片，觉得PIC芯片功能还挺强大的。所以选择了PIC16F18146，其可以作为17通道的12位ADC、2个8bit的ADC、四个16位PWM接口和17个GPIO，完全可以满足上述的硬件资源要求，并且引脚基本上刚好使用完。
  选择个芯片还有一个重要的原因，下面这些常用的功能如SPI、IIC、UART、PWM、ADC等等，几乎所有的管教都可以复用！！！这在使用的时候就会非常的方便，在硬件考虑功能的时候也能更好的自定义功能引脚，可以让布线更加美观方便
  
  相较于同样20脚的STM32，在价格方面上便宜了4.13RMB。
  
  
  

原理图和PCB

这是引脚为20的一个芯片将所有IO全部引进，形成一个最小系统板。其本身并无具体的功能，但是可以方便的用于连接其余的外围设备（扩展板）就可以快速的组件成想要实现的任何功能。
下面是所需要的BOM清单，只需10个元器件即可制作出这个功能强大的核心板！

调试软件和代码

查找12指神探的传感器扩展板上的IIC设备

uint8_t I2C_ProbeAll(const i2c_host_interface_t* i2cHost, uint8_t *deviceAddresses)
{
    uint8_t txData = 0;
    uint16_t txLength = 0;
    uint8_t devicesFound = 0;

    for (uint8_t probeAddress = 0U; probeAddress < 0x80U; probeAddress++)
    {
        i2cHost->Write((uint16_t)probeAddress, &txData, txLength);
        // Wait for I2C module to be ready 
        while (i2cHost->IsBusy())
        {
        }

        i2c_host_error_t errorState = i2cHost->ErrorGet(); // Update errorState with the result of ErrorGet()
        if(errorState == I2C_ERROR_NONE)
        {
            deviceAddresses[devicesFound] = probeAddress;
            devicesFound++;
            (int) printf("Address: 0x%02X I2C_ERROR_NONE \r\n", probeAddress);
        }
        else
        {
            // Handle the error appropriately
        }
    }
    return devicesFound;
}

void I2C_FindAndReportDevices(void)
{
    uint8_t devicesFound = 0;
    uint8_t deviceAddresses[64];  // Note: Adjust the size of this array if memory constraints arise. 
                                  // This array only needs to store the addresses of successfully detected devices.
    
    devicesFound = I2C_ProbeAll(&I2C_Host, deviceAddresses);

    (int) printf("\r\nDevices found = %u \r\n", devicesFound);

    for (uint8_t i = 0; i < devicesFound; i++)
    {
        (int) printf("0x%02X ", deviceAddresses[i]);
    }
    (int) printf("\r\n\r\n"); 
}

读取传感器NSHT30的温湿度

double ret_temperature;
double ret_humidity;
void Read_Nsht30(void)
{
    uint8_t txBuffer[5] = {0x2C,0x06};
    uint8_t rxBuffer[5] = {0};
    
    I2C_Host.Write((uint16_t)0x44, txBuffer, 2);
    while (I2C_Host.IsBusy()) 
    {
    }
    __delay_ms(1);
    I2C_Host.Read((uint16_t)(0x44), rxBuffer, 6); 
    while (I2C_Host.IsBusy()) 
    {
    }
//    for(uint8_t i = 0; i < 6; i++){
//        printf("%d,",rxBuffer[i]);
//    }
//    printf("\r\n");
    uint16_t temperature = ((uint16_t)rxBuffer[0]<<8) | rxBuffer[1];
    uint16_t humidity = ((uint16_t)rxBuffer[3]<<8) | rxBuffer[4];
//    printf("T = %u, H = %u\r\n", temperature, humidity);
    
    ret_temperature = -45.0 + 175.0 * (double)temperature / 65535.0;
    ret_humidity = 100.0 * (double)humidity / 65535.0;
//    printf("T = %lf, H = %lf\r\n\r\n", ret_temperature, ret_humidity);
}

启停蜂鸣器和加热电阻

while(1)
{
    if(IO_RA2_GetValue() == 0){
        __delay_ms(50);
        if(IO_RA2_GetValue() == 0){
            if(Beep_state == 0){
                Beep_state = 1;
                TMR2_Start();
                IO_RC0_SetHigh();
            }
            else if(Beep_state == 1){
                Beep_state = 0;
                TMR2_Stop();
                IO_RC0_SetLow();
            }

            __delay_ms(50);
        }
    }
}

模块功能展示

除了核心板还有其他测试的硬件：

1. 搭配带屏12指神探的传感器扩展板
2. USB转串口模块
3. GPIO按键模块

下图为硬件连接的示意图：

设计心得

这次是第一次参加硬禾的限时挑战赛比较新奇，并且尝试了eZ-PLM工程管理的一个工具，一开始以为时间就只有1天，所以在构思后在绘制原理图和PCB采用比较简单的方式，体验了一下想要尝试的新芯片，将IO全部预留出来了，作为一个主控核心为后续的验证其他模块做准备。因此在写软件的时候发现了一些问题，如果作为学习使用的板子，在使用的时候就比较麻烦了，需要在连接一个串口和下载器了，但是作为项目使用的核心板的话那基本没啥问题。