中级
30 分钟

使用CS2200-CP和ATmega328P掌握精确计时的艺术

时钟频率合成器

Clock Gen 4 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

Clock Gen 4 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

将先进的时钟发生器集成到您的解决方案中,见证时序控制的转型影响。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Clock Gen 4 Click基于Cirrus Logic的CS2200-CP,这是一个由Delta-Sigma分数-N频率合成器组成的模拟PLL架构。Delta-Sigma分数-N频率合成器具有高分辨率的输入/输出时钟比率,低相位噪声,广泛的输出频率范围,并且能够快速调谐到新频率。该频率合成器将时序参考时钟乘以N的值,以在标记为PLL Clock的连接器上生成稳定且低抖动的PLL时钟。此Click board™还有另一个标记为AUX Clock的连接器,根据寄存器配置输出输入/输出时钟之一的缓冲版本或状态信号。基于模拟PLL的频率合成器将低抖动的时序参考时钟用作内部电压控制振荡器

(VCO)的时间和相位参考。相位比较器将分数-N分频的时钟与原始时序参考进行比较,并生成由内部环路滤波器滤波的控制信号,以生成VCO的控制电压,从而设置其输出频率。Delta-Sigma调制器调制环路整数除法比,以获得参考时钟与VCO输出之间所需的分数比。这样可以在不使用外部滤波器元件的情况下,实现对各种输出频率的快速锁定时间。Clock Gen 4 Click提供了使用I2C和SPI接口的可能性,其中I2C通信的最大频率为100kHz,SPI通信的最大频率为6MHz。选择可以通过将标有COMM SEL的SMD跳线放置在适当位置来执行。请注意,所

有跳线必须放置在同一侧,否则Click board™可能会变得无响应。在选择I2C接口时,CS2200-CP允许选择其I2C从地址的最低有效位(LSB)。这可以通过使用标记为ADDR SEL的SMD跳线来完成。此Click board™只能使用3.3V逻辑电压电平操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,必须进行适当的逻辑电压电平转换。但是,Click board™配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Clock Gen 4 Click top side image
Clock Gen 4 Click bottom side image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Clock Gen 4 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 Access MB 1 - upright/background 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
Arduino UNO 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 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • clockgen4_dev_ctl - 该函数用于写入设备控制寄存器以应用设置。

  • clockgen4_dev_cfg - 该函数用于写入设备配置1寄存器以应用设置。

  • clockgen4_set_ratio - 该函数用于设置输出信号与输入时钟之间的比率。

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 main.c
 * @brief ClockGen4 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Clock Gen 4 click which is based on CS2200-CP for changing the channel clock. The CS2200-CP is an extremely 
 * versatile system clocking device that utilizes a programmable phase lock loop. The CS2200-CP is based on an analog PLL architecture and this 
 * architecture allows for frequency synthesis and clock generation from a stable reference clock. The CS2200-CP supports both I²C and SPI for full software control.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes I2C and SPI, sets CS pin as output and starts to write log, applies default settings and adjusted ratio to obtain a frequency.
 *
 * ## Application Task
 * Clock Gen 4 click is used in this example to generate and change the clock on the output channel.
 *
 * @author Jelena Milosavljevic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "clockgen4.h"

static clockgen4_t clockgen4;
static log_t logger;

uint8_t com_itfc = 0;

void application_init ( void ){
    log_cfg_t log_cfg;                     /**< Logger config object. */
    clockgen4_cfg_t clockgen4_cfg;         /**< Click config object. */

    /** 
     * 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 " );
    
    Delay_ms ( 100 );
    log_printf( &logger, "---------------------" );
    log_printf( &logger, "  Clock Gen 4 Click  " );
    log_printf( &logger, "---------------------" );
    
    // Click initialization.
    clockgen4_cfg_setup( &clockgen4_cfg );
    CLOCKGEN4_MAP_MIKROBUS( clockgen4_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = clockgen4_init( &clockgen4, &clockgen4_cfg );
    if ( ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) || ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag ) ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    clockgen4_default_cfg ( &clockgen4 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void ){
    clockgen4_dev_ctl ( &clockgen4, CLOCKGEN4_AUX_OUT_DIS | CLOCKGEN4_CLK_OUT_EN );
    log_printf( &logger, "  PLL Clock          \r\n" );
    log_printf( &logger, "  output enabled!    \r\n" );
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    clockgen4_dev_ctl ( &clockgen4, CLOCKGEN4_AUX_OUT_EN | CLOCKGEN4_CLK_OUT_DIS );
    log_printf( &logger, "  AUX Clock          \r\n" );
    log_printf( &logger, "  output enabled!    \r\n" );
    log_printf( &logger, "---------------------\r\n" );
    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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