基于GD32F350的數字式電容表設計方案

GD32F350開發板使用了兆易最新推出的ARM Cortex-M4的32位通用微控制器GD32F350RB，這款芯片自帶2路比較器，非常適合用來制作一款低成本的數字式電容表。

設計方案：

圖1是由比較器構成的RC自激振蕩電路，R1、R2為比較器正端提供1/2偏壓，R3是正反饋電阻，待測電容Cx與RT、CT決定了振蕩器的輸出頻率，基本不受供電電壓影響。比較器負輸入端與輸出端的波形見圖2。當RT和CT固定不變時,比較器輸出端PT1輸出的方波頻率與待測電容Cx的容量成反比。

圖1

圖2

利用GD32F350RB片內自帶的軌對軌比較器CMP0，只要外加少量阻容元件，就能構成圖1的RC自激振蕩電路。然后配置GD32F350的TIMER1每1秒中斷1次，讀取脈沖個數并計算就能得到待測電容Cx的值。這款低成本的數字電容表的測量范圍（具有2位小數的3個自動切換的量程）：

1.00pf- 1999.99pf

2.00nf- 999.99nf

1.00uf- 10.00uf

方案實施：

A、硬件資源：

參閱GD32F350手冊可知，GD32F350內置的通用比較器可連接的資源非常豐富，用戶可以很靈活方便組成各種不同應用功能。本方案（見圖3）使用圖中紅框的連接引腳實現圖1自激振蕩器功能。比較器的輸出直接觸發GD32F350內部的EXTI進行計數。

圖3

同時，為開發板配置了一片OLED顯示屏用來顯示測試結果，相關原理圖見圖4。使用洞洞板焊接了所需的外擴電路。

圖4

B、軟件資源：

軟件流程很簡單，見圖5.

圖5

C、中斷資源：

1、ADC_CMP_IRQn

2、CMP0輸出中斷EXTI21

3、TIMER1_IRQn

D、開發環境：

1、使用MDK5；

2、下載GigaDevice.GD32F30x0_DFP.1.0.0.pack為MDK5添加驅動補丁。

3、 下載GD官方GD32F3x0_Firmware_Library_V1.0.0.rar固件庫，直接利用GD32F3x0_Firmware_Library_V1.0.0Template文件夾的演示工程修改添加代碼。

在gd_eval_led_init()函數中配置了LED4來監測1秒中斷的工作狀況，在官方gd32f3x0_eval.h定義的LED有誤，請參考http://bbs.eeworld.com.cn/thread-869871-1-1.html進行修改。

E、主要代碼

圖4

B、軟件資源：

軟件流程很簡單，見圖5.

圖5

C、中斷資源：

1、ADC_CMP_IRQn

2、CMP0輸出中斷EXTI21

3、TIMER1_IRQn

D、開發環境：

1、使用MDK5；

2、下載GigaDevice.GD32F30x0_DFP.1.0.0.pack為MDK5添加驅動補丁。

3、 下載GD官方GD32F3x0_Firmware_Library_V1.0.0.rar固件庫，直接利用GD32F3x0_Firmware_Library_V1.0.0Template文件夾的演示工程修改添加代碼。

在gd_eval_led_init()函數中配置了LED4來監測1秒中斷的工作狀況，在官方gd32f3x0_eval.h定義的LED有誤，請參考http://bbs.eeworld.com.cn/thread-869871-1-1.html進行修改。

E、主要代碼

main()

#include "gd32f3x0.h"

#include

#include "gd32f3x0_eval.h"

#include "oled.h"

static void rcu_config(void);

static void gpio_config(void);

static void nvic_configuration(void);

static void cmp_config(void);

static void timer1_configuration(void);

static void To_Buf(void);

__IO uint32_t CAP_Value,CMP_Count=0x00;__IO uint32_t CAP;

uint8_t Number_buf[12],CAP_OK=0;

int main(void)

{

SystemInit();

rcu_config();

gpio_config();

gd_eval_led_init(LED4);

OLED_Init();

OLED_Clear();

cmp_config();

timer1_configuration();

nvic_configuration();

LCD_Print(8,0,"基于GD32F350的",TYPE16X16,TYPE8X16);

LCD_Print(24,16,"數字電容表",TYPE16X16,TYPE8X16);

CAP_OK=0x00;

while(1)

{

while(CAP_OK==0x00);

To_Buf();

LCD_Print(16,40,Number_buf,TYPE16X16,TYPE8X16);

CAP_OK=0x00;

CMP_Count=0;

}

}

cmp_config()

static void cmp_config(void)

{

cmp_mode_init(CMP0,CMP_VERYLOWSPEED , CMP_PA5, CMP_HYSTERESIS_HIGH);

cmp_output_init(CMP0,CMP_OUTPUT_NONE,CMP_OUTPUT_POLARITY_NOINVERTED);//CMP_OUTPUT_TIMER2IC0

cmp_enable(CMP0);

}

gpio_config()

static void gpio_config(void)

{

gpio_output_options_set(GPIOA,GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_5);

gpio_mode_set(GPIOA,GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_5);

gpio_output_options_set(GPIOA, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_6);

gpio_mode_set(GPIOA,GPIO_MODE_AF, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_PIN_6);

gpio_af_set(GPIOA,GPIO_AF_7, GPIO_PIN_6);

gpio_output_options_set(GPIOB,GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ,GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15);

gpio_mode_set(GPIOB,GPIO_MODE_OUTPUT,GPIO_PUPD_PULLUP,GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15);

}

nvic_configuration()

static void nvic_configuration(void)

{

nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE1_SUB3);

nvic_irq_enable(TIMER1_IRQn,1, 1);

nvic_irq_enable(ADC_CMP_IRQn,0, 1);

exti_init(EXTI_21,EXTI_INTERRUPT,EXTI_TRIG_RISING);

exti_interrupt_enable(EXTI_21);

}

timer1_configuration()

void timer1_configuration(void)

{timer_oc_parameter_struct timer_ocintpara;

timer_parameter_structtimer_initpara;

timer_deinit(TIMER1);

timer_initpara.prescaler=5399;

timer_initpara.alignedmode=TIMER_COUNTER_EDGE;

timer_initpara.counterdirection=TIMER_COUNTER_UP;

timer_initpara.period=1480;

timer_initpara.clockdivision=TIMER_CKDIV_DIV1;

timer_initpara.repetitioncounter= 0;

timer_init(TIMER1,&timer_initpara);

timer_ocintpara.ocpolarity=TIMER_OC_POLARITY_HIGH;

timer_ocintpara.outputstate= TIMER_CCX_ENABLE;

timer_channel_output_config(TIMER1,TIMER_CH_0,&timer_ocintpara);

timer_channel_output_pulse_value_config(TIMER1,TIMER_CH_0,740);

timer_channel_output_mode_config(TIMER1,TIMER_CH_0,TIMER_OC_MODE_TIMING);

timer_channel_output_shadow_config(TIMER1,TIMER_CH_0,TIMER_OC_SHADOW_DISABLE);

timer_interrupt_enable(TIMER1,TIMER_INT_CH0);

timer_interrupt_flag_clear(TIMER1,TIMER_INT_CH0);

timer_enable(TIMER1);

}

ADC_CMP_IRQHandler()

void ADC_CMP_IRQHandler(void)

{

CMP_Count++;

EXTI_PD|=0X200000;

}

TIMER1_IRQHandler()

void TIMER1_IRQHandler(void)

{

if(SET== timer_interrupt_flag_get(TIMER1, TIMER_INT_CH0))

{

timer_interrupt_flag_clear(TIMER1,TIMER_INT_CH0);

CAP_Value=CMP_Count;

gd_eval_led_toggle(LED4);

CAP_OK=0x01;

}

}

OLED驅動代碼網上彼彼皆是，就不再重復貼出了。

運行結果見圖6

圖6