SAM4S Xplained Pro评估套件项目开发简介

风筝

本文文章主要介绍使用Atmel SAM4S Xplained Pro评估套件创建工程的基本过程和技术。

所需的硬件/软件

    SAM4S Xplained Pro入门套件

●    Atmel Studio

开发板与定制电路板

购买开发套件与设计和组装自己的PCB之间的差距还是挺大的。对于前者，您只需下个订单，几天后您就能拿到经过专业设计、全面测试的专业组装单元，可以满足您的最新应用需求。对于后者，您需要花费数小时的精心设计和PCB布局，然后进行劳动密集的PCB装配，当然总是有可能成品板部分甚至大多数不起作用。不过，我喜欢设计自己的PCB，原因之一是我可以使用更多种类的功能。因此，如果开发板提供了通常的优势，同时提供了一个可以方便评估的限制较少的功能，那么我对开发板特别满意。如果您有同样的感觉，我认为您会喜欢Atmel的Xplained Pro开发套件。

入门套件

在这个项目中，我们将使用SAM4S Xplained Pro开发板。MCU电路板（又名“评估套件”）本身并不那么令人印象深刻；令人印象深刻的部分是众多Xplained Pro扩展（也称为“附加”）模块，您可以将其插入处理器板上的一个扩展连接器。您可以在此处获取Xplained Pro评估套件和扩展模块的列表。如果您购买SAM4S Xplained Pro入门套件，您将获得ATSAM4SD32C微控制器的开发板以及三个扩展模块：一个带有OLED显示屏以及一些LED和按钮；一个（包括）光传感器、温度传感器、低通滤波器和装有2 GB microSD卡的microSD卡连接器（该模块称为“I / O板”）；还有一个具有相当宽敞的通孔原型区域，并附有标记的信号插头。

该项目仅需要OLED扩展模块，但如果您想探测信号，原型模块上的标记标题很方便。

ASF软件框架

对于像我这样，通过使用汇编语言编程8051来开始他们的职业生涯，Atmel软件框架（ASF）是一个非常广泛的软件库，使得微控制器项目开发看起来几乎非常容易。然而，所有这些预先打包的、超级抽象的固件都有自己的缺陷和困难，因此谨慎对待。此外，您可能已经注意到工程从未真正变得容易，因为系统要求与我们工具的复杂性和效率成比例。。

因此，无论如何，使用Atmel器件开发项目的关键步骤是熟悉ASF。到本文结束时，您应该对ASF是什么以及如何使用它有一个很好的理解；现在我只提一些重点：

●    ASF功能不仅包括微控制器本身，还包括开发板和外部第三方设备，例如OLED板上的OLED显示屏和I / O板上的温度传感器（以及其他未列入的其他设备）此入门套件 - 以太网收发器、LCD显示器、640×480 CMOS图像传感器、热释电红外传感器......）

●    ASF集成到Atmel Studio（可以免费下载）。因此，将ASF功能集成到您的项目中不需要额外下载或单独的程序-ASF配置、代码开发、编译和调试都在Atmel Studio中进行。

●    引用Atmel的话说：“ASF的目的是提供由Atmel专家开发的一系列经过验证的驱动程序和代码模块，以减少客户的设计时间。”“ASF是设计用于评估、原型设计、设计和生产阶段。“这里的重点是Atmel认为ASF非常可靠 - 您可以在原型设计阶段依赖它，甚至可以自信地包含在生产代码中。

详细步骤

不用多说，让我们仔细研究创建一个新的SAM4S Xplained Pro应用程序的过程。这里的目标是一个简单的“视频游戏”，利用OLED扩展板上的两个组件，即OLED显示屏和按钮。我们将介绍本文的初始步骤，然后在第2部分中开发其余功能。

1.    打开Atmel Studio。

2.    将OLED扩展板连接到SAM4S板上的EXT3接头，然后将USB电缆从SAM4S板上的“DEBUG USB”接口连接到PC的一个USB端口。当Atmel Studio识别评估套件时，您将看到以下界面。

3.    转到File → New → Project。

4.    选择“GCC C ASF Board Project”。

5.    键入项目的名称，然后单击“确定”。

6.    选择“Select By Board”并向下滚动到“SAM4S Xplained Pro - ATSAM4SD32C。”如滚动条中的深灰色矩形所示，它有点过了一半。单击确定。

7.    当Atmel Studio完成项目创建后，查看最右侧，您将看到“解决方案资源管理器”窗格中列出的新项目。

8.    下图显示了“src”目录中包含的文件夹和文件。您会注意到大多数文件的右下角都有深灰色方块。这表示该文件尚未修改。修改文件后，方块变为红色。

9.    看一下“main.c”文件。它已经有了一些信息性注释和一个极少的代码框架来帮助您入门。您可以删除main()函数中的所有内容。

10.    现在转到Project→ASF Wizard。在左上角，选择新项目（在本例中为OLEDTargetPractice）。 “Select Modules”窗格显示项目中已包含哪些ASF模块。这些是Atmel Studio默认包含的模块。由于我们将使用OLED显示器，我们需要为OLED接口添加ASF模块。

11.    向下滚动并选择“SSD1306 OLED控制器（组件）”模块。在窗口底部，单击“Add >>”，然后单击“应用”；将弹出一个对话框，为您提供“所选选项的操作摘要。”单击“确定”。 Atmel Studio会自动修改项目文件，以确保将此ASF模块正确地合并到项目中。我们不需要为此项目添加任何模块，因此您可以关闭“ASF向导”窗口。

最后，我们准备编写一些代码

以下代码摘录显示了该部分项目的main()函数。复制并粘贴到您的main()函数中。有关详细信息，请参阅代码中的注释部分。

1. int main (void)
   
2. {
   
3.         char DisplayString[] = "This is an OLED test.";
   
4.         char DisplayChar[2];
   
5.         uint8_t DisplayString_Length = 21;
   
6.         uint8_t n;
   
7.         
   
8.         //clock configuration and initialization
   
9.         sysclk_init();
   
10.         
    
11.         /*Disable the watchdog timer and configure/initialize
    
12.         port pins connected to various components incorporated
    
13.         into the SAM4S Xplained development platform, e.g., the
    
14.         NAND flash, the OLED interface, the LEDs, the SW0 pushbutton.*/  
    
15.         board_init();
    
16. 
    
17.         //initialize SPI and the OLED controller
    
18.         ssd1306_init();
    
19.         
    
20.         /*The second character in this two-character array must be zero
    
21.         so that the ssd1306_write_text() function correctly interprets the
    
22.         array as a one-character string.*/
    
23.         DisplayChar[1] = 0;
    
24.         
    
25.         while (1)
    
26.         {
    
27.                 /*Clear the OLED screen, then set the cursor to the
    
28.                 top-left character position.*/
    
29.                 ssd1306_clear();
    
30.                 ssd1306_set_page_address(0);
    
31.                 ssd1306_set_column_address(0);
    
32.                
    
33.                 for (n = 0; n < DisplayString_Length; n++)
    
34.                 {
    
35.                         /*Copy the current character of DisplayString
    
36.                         to the one-character array DisplayChar.*/
    
37.                         DisplayChar[0] = DisplayString[n];
    
38.                         
    
39.                         //display the single character
    
40.                         ssd1306_write_text(DisplayChar);
    
41.                         
    
42.                         //the ASF includes handy delay functions
    
43.                         delay_ms(400);
    
44.                 }
    
45.         }
    
46. }

复制代码

硬件配置怎么样？

ASF框架生成配置文件，您可以根据应用程序要求方便地修改。

ASF函数查看这些文件中的信息，以确定如何精确配置硬件。例如，“conf_clock.h”文件包括与系统时钟源，系统时钟预分频器和PLL（锁相环）设置相关的预处理器定义列表。您可以通过注释/取消注释某些预处理器定义或修改定义来“配置”此时钟硬件。然后，您所要做的就是调用sysclk_init()函数，该函数将合并您的首选项，因为它会处理所有时钟配置细节。

让我们继续修改配置文件，之后我们将能够在OLED上显示文本。

●    在“conf_board.h”中：添加“Enable the OLED screen”定义。

1. #ifndef CONF_BOARD_H
   
2. #define CONF_BOARD_H
   
3. 
   
4. // Enable the OLED screen
   
5. #define CONF_BOARD_SPI
   
6. #define CONF_BOARD_SPI_NPCS1
   
7. #define CONF_BOARD_SPI_NPCS2
   
8. #define CONF_BOARD_OLED_UG_2832HSWEG04
   
9. 
   
10. #endif /* CONF_BOARD_H */

复制代码

●    在“conf_clock.h”中：注释掉“PLL1（B）”定义和“USB Clock Source”定义。该项目不使用PLL1或USB。

1. #ifndef CONF_CLOCK_H_INCLUDED
   
2. #define CONF_CLOCK_H_INCLUDED
   
3. 
   
4. // ===== System Clock (MCK) Source Options
   
5. //#define CONFIG_SYSCLK_SOURCE        SYSCLK_SRC_SLCK_RC
   
6. //#define CONFIG_SYSCLK_SOURCE        SYSCLK_SRC_SLCK_XTAL
   
7. //#define CONFIG_SYSCLK_SOURCE        SYSCLK_SRC_SLCK_BYPASS
   
8. //#define CONFIG_SYSCLK_SOURCE        SYSCLK_SRC_MAINCK_4M_RC
   
9. //#define CONFIG_SYSCLK_SOURCE        SYSCLK_SRC_MAINCK_8M_RC
   
10. //#define CONFIG_SYSCLK_SOURCE        SYSCLK_SRC_MAINCK_12M_RC
    
11. //#define CONFIG_SYSCLK_SOURCE        SYSCLK_SRC_MAINCK_XTAL
    
12. //#define CONFIG_SYSCLK_SOURCE        SYSCLK_SRC_MAINCK_BYPASS
    
13. #define CONFIG_SYSCLK_SOURCE        SYSCLK_SRC_PLLACK
    
14. //#define CONFIG_SYSCLK_SOURCE        SYSCLK_SRC_PLLBCK
    
15. 
    
16. // ===== System Clock (MCK) Prescaler Options   (Fmck = Fsys / (SYSCLK_PRES))
    
17. //#define CONFIG_SYSCLK_PRES          SYSCLK_PRES_1
    
18. #define CONFIG_SYSCLK_PRES          SYSCLK_PRES_2
    
19. //#define CONFIG_SYSCLK_PRES          SYSCLK_PRES_4
    
20. //#define CONFIG_SYSCLK_PRES          SYSCLK_PRES_8
    
21. //#define CONFIG_SYSCLK_PRES          SYSCLK_PRES_16
    
22. //#define CONFIG_SYSCLK_PRES          SYSCLK_PRES_32
    
23. //#define CONFIG_SYSCLK_PRES          SYSCLK_PRES_64
    
24. //#define CONFIG_SYSCLK_PRES          SYSCLK_PRES_3
    
25. 
    
26. // ===== PLL0 (A) Options   (Fpll = (Fclk * PLL_mul) / PLL_div)
    
27. // Use mul and div effective values here.
    
28. #define CONFIG_PLL0_SOURCE          PLL_SRC_MAINCK_XTAL
    
29. #define CONFIG_PLL0_MUL             20
    
30. #define CONFIG_PLL0_DIV             1
    
31. 
    
32. // ===== PLL1 (B) Options   (Fpll = (Fclk * PLL_mul) / PLL_div)
    
33. // Use mul and div effective values here.
    
34. //#define CONFIG_PLL1_SOURCE          PLL_SRC_MAINCK_XTAL
    
35. //#define CONFIG_PLL1_MUL             16
    
36. //#define CONFIG_PLL1_DIV             2
    
37. 
    
38. // ===== USB Clock Source Options   (Fusb = FpllX / USB_div)
    
39. // Use div effective value here.
    
40. //#define CONFIG_USBCLK_SOURCE        USBCLK_SRC_PLL0
    
41. //#define CONFIG_USBCLK_SOURCE        USBCLK_SRC_PLL1
    
42. //#define CONFIG_USBCLK_DIV           2

复制代码

●    在“conf_spi_master.h”中：无需更改。

●    在“conf_ssd1306.h”中：删除“Support and FAQ . . .”注释下的所有内容，使用以下内容代替，这取自Atmel的示例代码：

1. /*
   
2. * Support and FAQ: visit Atmel Support
   
3. */
   
4. 
   
5. #ifndef CONF_SSD1306_H_INCLUDED
   
6. #define CONF_SSD1306_H_INCLUDED
   
7. 
   
8. // Interface configuration for SAM4S Xplained Pro
   
9. #define SSD1306_SPI_INTERFACE
   
10. #define SSD1306_SPI SPI
    
11. 
    
12. #define SSD1306_DC_PIN       UG_2832HSWEG04_DATA_CMD_GPIO
    
13. #define SSD1306_RES_PIN      UG_2832HSWEG04_RESET_GPIO
    
14. #define SSD1306_CS_PIN       UG_2832HSWEG04_SS
    
15. 
    
16. /* Minimum clock period is 50ns@3.3V -> max frequency is 20MHz */
    
17. #define SSD1306_CLOCK_SPEED          UG_2832HSWEG04_BAUDRATE
    
18. #define SSD1306_DISPLAY_CONTRAST_MAX 40
    
19. #define SSD1306_DISPLAY_CONTRAST_MIN 30
    
20. 
    
21. #endif /* CONF_SSD1306_H_INCLUDED */

复制代码

  现在我们准备运行令人振奋的文本显示程序。单击“Start Without Debugging”按钮（即填充的绿色三角形旁边的未填充绿色三角形），如果一切顺利，则功能将与我们预计的一样。

总结

现在您熟悉使用Atmel Studio创建自己的项目所需的基本步骤，而不是或多或少地盲目地修改其中一个示例项目。在下一篇文章中，我们将完成一款原始的视频游戏，在此过程中，我们将学习如何与OLED扩展板上的显示模块和按钮进行连接。