中级
30 分钟

为各种电子系统提供稳定的频率参考,使用Si5351A和PIC18F57Q43

同步、锁定、稳定

Clock Gen Click with Curiosity Nano with PIC18F57Q43

已发布 6月 25, 2024

点击板

Clock Gen Click

开发板

Curiosity Nano with PIC18F57Q43

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F57Q43

通过将可靠的时钟发生器集成到您的解决方案中,体验无与伦比的时间精度。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Clock Gen Click 基于Si5351A,这是一款多功能的I2C可编程时钟发生器,非常适合替代晶体、晶体振荡器、VCXO、PLL和缓冲器。Si5351A由输入、两个合成器和一个输出级组成。输入级接受外部晶体(XTAL,通过XA和XB引脚)。合成的第一阶段将输入频率倍增为高频中间时钟,而合成的第二阶段使用高分辨率MultiSynth分数分频器生成所需的输出频率。在输出级提供了额外的整数分频器,可以生成低至2.5 kHz的输出频率。在每个合成阶段的交叉点开关允许完全灵活地将任何输入路由到任何输出。由于这种高分辨率和灵活的合成架构,Si5351A可以在每个输出上生成同步或自由运行的非整数相关的时钟频率,从而使一个设备能够在设计中合成多个时钟域的时钟。Si5351A使用固定频率的标准AT切割晶体作为内部振荡器的参考。振荡器的输出可以为一个或两个

PLL提供自由运行的参考,以生成异步时钟。振荡器的输出频率在25 MHz的晶体频率下运行。内部负载电容器提供,以消除在将晶体连接到Si5351A时需要外部组件的需要。总内部XTAL负载电容(CL)可以选择为0、6、8或10 pF。Si5351A使用两个合成阶段生成其最终输出时钟。第一阶段使用PLL将低频输入参考倍增为高频中间时钟。第二阶段使用高分辨率MultiSynth分数分频器生成所需的输出频率。只能同时输出两个112.5 MHz以上的唯一频率。例如,125 MHz(CLK0)、130 MHz(CLK1)和150 MHz(CLK2)是不允许的。两个PLL都锁定到同一个源(XTAL)。第二阶段输入处的交叉点开关允许任何MultiSynth分频器连接到PLLA或PLLB。这种灵活的合成架构允许任何输出生成同步或非同步时钟,无论是否具有扩展频谱,并且具有在每个输出上生成非

整数相关时钟频率的灵活性。通过在MultiSynth的输出端应用R分频器,可以生成低至2.5 kHz的频率。所有输出驱动器生成单输出电压供应引脚(VDDO)上的CMOS电平输出,允许在输出组上选择不同的电压信号电平(1.8、2.5或3.3 V)。可以通过移动标记为VDDO SEL的SMD跳线到适当位置(3V3或EXT)来选择输出电压电平。如果选择3V3,则VDDO由板供应。否则,必须将外部电源连接到电压电平供应引脚。此Click板™使用I2C通信接口,只能在3.3V逻辑电压水平下运行。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板上必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,该Click板™配备了一个包含函数和示例代码的库,可以用作进一步开发的参考。

Clock Gen Click top side image
Clock Gen Click bottom side image

功能概述

开发板

PIC18F57Q43 Curiosity Nano 评估套件是一款尖端的硬件平台,旨在评估 PIC18-Q43 系列内的微控制器。其设计的核心是包含了功能强大的 PIC18F57Q43 微控制器(MCU),提供先进的功能和稳健的性能。这个评估套件的关键特点包括一个黄 色用户 LED 和一个响应灵敏的机械用户开关,提供无

缝的交互和测试。为一个 32.768kHz 水晶振荡器足迹提供支持,确保精准的定时能力。套件内置的调试器拥有一个绿色电源和状态 LED,使编程和调试变得直观高效。此外,增强其实用性的还有虚拟串行端口 (CDC)和一个调试 GPIO 通道(DGI GPIO),提供广泛的连接选项。该套件通过 USB 供电,拥有由

 MIC5353 LDO 调节器提供支持的可调目标电压功能,确保在 1.8V 至 5.1V 的输出电压范围内稳定运行,最大输出电流为 500mA,受环境温度和电压限制。

PIC18F57Q43 Curiosity Nano double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

Microchip

引脚数

48

RAM (字节)

8196

你完善了我!

配件

Curiosity Nano Base for Click boards 是一款多功能硬件扩展平台,专为简化 Curiosity Nano 套件与扩展板之间的集成而设计,特别针对符合 mikroBUS™ 标准的 Click 板和 Xplained Pro 扩展板。这款创新的基板(屏蔽板)提供了无缝的连接和扩展可能性,简化了实验和开发过程。主要特点包括从 Curiosity Nano 套件提供 USB 电源兼容性,以及为增强灵活性而提供的另一种外部电源输入选项。板载锂离子/锂聚合物充电器和管理电路确保电池供电应用的平稳运行,简化了使用和管理。此外,基板内置了一个固定的 3.3V 电源供应单元,专用于目标和 mikroBUS™ 电源轨,以及一个固定的 5.0V 升压转换器,专供 mikroBUS™ 插座的 5V 电源轨,为各种连接设备提供稳定的电力供应。

Curiosity Nano Base for Click boards accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB2
SCL
I2C Data
PB1
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Clock Gen Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity Nano with PIC18F57Q43作为您的开发板开始。

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
PIC18F47Q10 Curiosity Nano front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
PIC18F57Q43 Curiosity MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 Clock Gen Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • clockgen_set_frequency - 此函数设置时钟分频器

  • clockgen_setup_pll - 此函数设置锁相环(PLL)

  • clockgen_setup_multisyinth - 此函数在特定时钟上设置时钟频率

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief ClockGen Click example
 * 
 * # Description
 * Clock Gen Click represent a replacement for crystals, crystal oscillators, VCXOs, phase-locked 
 * loops (PLLs), and fanout buffers. This Click features an I2C configurable clock generator 
 * based on a PLL + high resolution MultiSynth fractional divider architecture which can generate
 * any frequency up to 200 MHz with 0 ppm error. The chip on Click is capable of generating 
 * synchronous or free-running non-integer related clock frequencies at each of its outputs 
 * (CLK0, CLK1, and CLK2), enabling one device to synthesize clocks for multiple clock domains in a design.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Configures device to default function that enables clock 0 and disables all others.
 * 
 * ## Application Task  
 * Changes 4 different frequency in span of 5 seconds.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "clockgen.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static clockgen_t clockgen;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    clockgen_cfg_t cfg;
    
    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    clockgen_cfg_setup( &cfg );
    CLOCKGEN_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    clockgen_init( &clockgen, &cfg );

    clockgen_default_cfg( &clockgen );
    
    Delay_ms ( 500 );
}

void application_task ( void )
{
    clockgen_set_frequency( &clockgen, CLOCKGEN_CLOCK_0, CLOCKGEN_PLLA, 1 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    clockgen_set_frequency( &clockgen, CLOCKGEN_CLOCK_0, CLOCKGEN_PLLA, 3 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    clockgen_set_frequency( &clockgen, CLOCKGEN_CLOCK_0, CLOCKGEN_PLLA, 10 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    clockgen_set_frequency( &clockgen, CLOCKGEN_CLOCK_0, CLOCKGEN_PLLA, 5 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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