中级
30 分钟

使用CS2200-CP和STM32F031K6掌握精确计时的艺术

时钟频率合成器

Clock Gen 4 Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

Clock Gen 4 Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

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

Nucleo 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成

ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源

指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

32

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。

Click Shield for Nucleo-32 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PA4
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB6
SCL
I2C Data
PB7
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 Nucleo-144 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly
Stepper 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Stepper 22 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
STM32 M4 Clicker HA MCU/Select 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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