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Adafruit WS2812B NeoPixels 与 Freescale FRDM-K64F 板

更新时间: 2023-03-03 11:52:35  作者: 佚名

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这是迷你系列的 第 4 部分 。在第 3 部分中，我描述了软件概念（请参阅“ 教程：Adafruit WS2812B NeoPixels 与 Freescale FRDM-K64F 板 - 第 3 部分：概念 ”）。在这篇文章中，我描述了如何设置定时器来触发以后的 DMA 操作。目标是使用 Freescale FRDM-K64F 板驱动 Adafruit 的 NeoPixel (WS2812B)：

带有 FRDM-K64F 的 NeoPixel

迷你系列教程列表

  1. 教程：Adafruit WS2812B NeoPixels 与 Freescale FRDM-K64F 板 – 第 1 部分： 硬件
  2. 教程：Adafruit WS2812B NeoPixels 与 Freescale FRDM-K64F 板——第 2 部分： 软件工具
  3. 教程：Adafruit WS2812B NeoPixels 与 Freescale FRDM-K64F 板——第 3 部分： 概念
  4. 教程：Adafruit WS2812B NeoPixels 与 Freescale FRDM-K64F 板 – 第 4 部分： 定时器
  5. 教程：Adafruit WS2812B NeoPixels 与 Freescale FRDM-K64F 板 – 第 5 部分： DMA

大纲

在这篇文章中，我解释了如何使用 Kinetis 的 FTM （Flex Timer Module）生成 3 个波形，在之前的文章中解释过（参见“ 教程：Adafruit WS2812B NeoPixels with the Freescale FRDM-K64F Board – Part 3: Concepts ”） .为了能够验证波形，我将定时器配置为在 PWM 模式下切换外部引脚，以便我可以检查信号。我正在使用 Kinetis Design Studio V3.0.0 和 Kinetis SDK V1.2。

添加 Kinetis SDK 文件

虽然 DMA 将在下一篇文章中介绍，但我现在将所有必要的文件添加到项目中。我更喜欢将文件复制到我的项目中：将文件和文件夹从 SDK 安装复制到 Eclipse 项目结构中。我需要将以下主要文件/文件夹添加到我的项目中：

  1. EDMA : SDK\平台\src\edma
  2. FTM : SDK\平台\驱动程序\ftm
  3. GPIO : SDK\platform\drivers\gpio

:idea: GitHub 上有项目源/文件的链接。

SDK 主文件


事实上，由于 SDK 和所有 HAL（硬件抽象层）文件的复杂目录结构，还需要大量其他文件 :-( .

下图显示了所有必要的文件：

Kinetis SDK 文件


由于目录太多，我还需要将文件夹添加到编译器中，包括路径设置:-(:

:idea: 我希望将来SDK 只是一个源文件夹和一个头文件文件夹。

所以在项目设置中，我需要配置包含路径：

:idea: GitHub 上有项目源/文件的链接。

编译器包含路径


:idea: 另一个选择是使用 Processor Expert：Processor Expert 会知道需要哪些文件，并自动将它们添加到项目中并更新项目设置。但由于 Manya 不想使用 Processor Expert，事情现在变得更加困难。都是你的错，曼雅！ ;-)

作为参考（您可以将这些行复制粘贴到项目设置中），这是我的包含路径： 


 "../Sources"
"../Project_Settings/Startup_Code"
"../SDK/platform/CMSIS/include"
"../SDK/platform/hal/src/mcg"
"../SDK/platform/hal/src/ftm"
"../SDK/platform/drivers/inc"
"../SDK/platform/system/src/clock"
"../SDK/platform/drivers/src/gpio"
"../SDK/platform/devices"
"../SDK/platform/system/src/clock/MK64F12"
"../SDK/platform/drivers/src/edma"
"../SDK/platform/drivers/src/ftm"
"../SDK/platform/hal/src/gpio"
"../SDK/platform/hal/src/osc"
"../SDK/platform/hal/src/dmamux"
"../SDK/platform/system/inc"
"../SDK/platform/system/src/interrupt"
"../SDK/platform/osa/src"
"../SDK/platform/hal/src/edma"
"../SDK/platform/osa/inc"
"../SDK/platform/hal/src/sim/MK64F12"
"../SDK/platform/hal/inc"
"../SDK/platform/hal/src/port"

：想法： 我正在使用项目相对（“../SDK/”路径，因为我想让我的项目独立于 Kinetis SDK 安装。

时钟和定时器配置

接下来是我需要添加到编译器预处理器设置中的两个定义： 


 "../Sources"
"../Project_Settings/Startup_Code"
"../SDK/platform/CMSIS/include"
"../SDK/platform/hal/src/mcg"
"../SDK/platform/hal/src/ftm"
"../SDK/platform/drivers/inc"
"../SDK/platform/system/src/clock"
"../SDK/platform/drivers/src/gpio"
"../SDK/platform/devices"
"../SDK/platform/system/src/clock/MK64F12"
"../SDK/platform/drivers/src/edma"
"../SDK/platform/drivers/src/ftm"
"../SDK/platform/hal/src/gpio"
"../SDK/platform/hal/src/osc"
"../SDK/platform/hal/src/dmamux"
"../SDK/platform/system/inc"
"../SDK/platform/system/src/interrupt"
"../SDK/platform/osa/src"
"../SDK/platform/hal/src/edma"
"../SDK/platform/osa/inc"
"../SDK/platform/hal/src/sim/MK64F12"
"../SDK/platform/hal/inc"
"../SDK/platform/hal/src/port"

预处理器定义


第一个在启动期间启用 60 MHz 外设/系统时钟，第二个告诉我不想也不需要操作系统意识层的计时器。

添加 DMAPixel 文件

是时候开始编码了 :-) 。我想将我所有的低级定时器和 DMA 内容存储到模块“ DMAPixel ”中。因此，我创建（使用文件夹上的上下文菜单，然后 新建 > 头文件 和 新建 > 源文件 ） DMAPixel.c 和 DMAPixel.h 文件：

添加了 DMA 像素


现在的界面非常简单，只是一个初始化例程： 


 "../Sources"
"../Project_Settings/Startup_Code"
"../SDK/platform/CMSIS/include"
"../SDK/platform/hal/src/mcg"
"../SDK/platform/hal/src/ftm"
"../SDK/platform/drivers/inc"
"../SDK/platform/system/src/clock"
"../SDK/platform/drivers/src/gpio"
"../SDK/platform/devices"
"../SDK/platform/system/src/clock/MK64F12"
"../SDK/platform/drivers/src/edma"
"../SDK/platform/drivers/src/ftm"
"../SDK/platform/hal/src/gpio"
"../SDK/platform/hal/src/osc"
"../SDK/platform/hal/src/dmamux"
"../SDK/platform/system/inc"
"../SDK/platform/system/src/interrupt"
"../SDK/platform/osa/src"
"../SDK/platform/hal/src/edma"
"../SDK/platform/osa/inc"
"../SDK/platform/hal/src/sim/MK64F12"
"../SDK/platform/hal/inc"
"../SDK/platform/hal/src/port"


现在的初始化例程如下所示： 


 "../Sources"
"../Project_Settings/Startup_Code"
"../SDK/platform/CMSIS/include"
"../SDK/platform/hal/src/mcg"
"../SDK/platform/hal/src/ftm"
"../SDK/platform/drivers/inc"
"../SDK/platform/system/src/clock"
"../SDK/platform/drivers/src/gpio"
"../SDK/platform/devices"
"../SDK/platform/system/src/clock/MK64F12"
"../SDK/platform/drivers/src/edma"
"../SDK/platform/drivers/src/ftm"
"../SDK/platform/hal/src/gpio"
"../SDK/platform/hal/src/osc"
"../SDK/platform/hal/src/dmamux"
"../SDK/platform/system/inc"
"../SDK/platform/system/src/interrupt"
"../SDK/platform/osa/src"
"../SDK/platform/hal/src/edma"
"../SDK/platform/osa/inc"
"../SDK/platform/hal/src/sim/MK64F12"
"../SDK/platform/hal/inc"
"../SDK/platform/hal/src/port"


硬件初始化

我将使用 PTC1、PTC2 和 PTC3 作为定时器的切换/输出引脚。我必须使用 SIM_HAL_EnableClock() 为端口 C 的外围域计时。使用 InitFlexTimer() 可以初始化计时器（稍后会介绍）。最后，三个引脚需要复用： 


 "../Sources"
"../Project_Settings/Startup_Code"
"../SDK/platform/CMSIS/include"
"../SDK/platform/hal/src/mcg"
"../SDK/platform/hal/src/ftm"
"../SDK/platform/drivers/inc"
"../SDK/platform/system/src/clock"
"../SDK/platform/drivers/src/gpio"
"../SDK/platform/devices"
"../SDK/platform/system/src/clock/MK64F12"
"../SDK/platform/drivers/src/edma"
"../SDK/platform/drivers/src/ftm"
"../SDK/platform/hal/src/gpio"
"../SDK/platform/hal/src/osc"
"../SDK/platform/hal/src/dmamux"
"../SDK/platform/system/inc"
"../SDK/platform/system/src/interrupt"
"../SDK/platform/osa/src"
"../SDK/platform/hal/src/edma"
"../SDK/platform/osa/inc"
"../SDK/platform/hal/src/sim/MK64F12"
"../SDK/platform/hal/inc"
"../SDK/platform/hal/src/port"


FTM 框图

下图为 K64F 的 FTM（Flex Timer Module）：

FTM 框图


有一个选择时钟源的时钟选择（CLKS）。我将使用 60 MHz 系统时钟作为输入时钟，预分频器为 1。

为了获得 1.25 µs 的周期，我使用了定时器匹配值 0x4B： 


 "../Sources"
"../Project_Settings/Startup_Code"
"../SDK/platform/CMSIS/include"
"../SDK/platform/hal/src/mcg"
"../SDK/platform/hal/src/ftm"
"../SDK/platform/drivers/inc"
"../SDK/platform/system/src/clock"
"../SDK/platform/drivers/src/gpio"
"../SDK/platform/devices"
"../SDK/platform/system/src/clock/MK64F12"
"../SDK/platform/drivers/src/edma"
"../SDK/platform/drivers/src/ftm"
"../SDK/platform/hal/src/gpio"
"../SDK/platform/hal/src/osc"
"../SDK/platform/hal/src/dmamux"
"../SDK/platform/system/inc"
"../SDK/platform/system/src/interrupt"
"../SDK/platform/osa/src"
"../SDK/platform/hal/src/edma"
"../SDK/platform/osa/inc"
"../SDK/platform/hal/src/sim/MK64F12"
"../SDK/platform/hal/inc"
"../SDK/platform/hal/src/port"

通道的相应值是：

  • 通道 0：0x10
  • 通道 1：0x2A
  • 通道 2：0x40

我将在接下来的计时器初始化中使用这些值。

FTM 计时器初始化

以下函数初始化定时器。它使用 Kinetis SDK API 来初始化外设并对其进行配置。 


 "../Sources"
"../Project_Settings/Startup_Code"
"../SDK/platform/CMSIS/include"
"../SDK/platform/hal/src/mcg"
"../SDK/platform/hal/src/ftm"
"../SDK/platform/drivers/inc"
"../SDK/platform/system/src/clock"
"../SDK/platform/drivers/src/gpio"
"../SDK/platform/devices"
"../SDK/platform/system/src/clock/MK64F12"
"../SDK/platform/drivers/src/edma"
"../SDK/platform/drivers/src/ftm"
"../SDK/platform/hal/src/gpio"
"../SDK/platform/hal/src/osc"
"../SDK/platform/hal/src/dmamux"
"../SDK/platform/system/inc"
"../SDK/platform/system/src/interrupt"
"../SDK/platform/osa/src"
"../SDK/platform/hal/src/edma"
"../SDK/platform/osa/inc"
"../SDK/platform/hal/src/sim/MK64F12"
"../SDK/platform/hal/inc"
"../SDK/platform/hal/src/port"


:idea: 您可能会注意到我使用了 Kinetis SDK 的许多低级 HAL（硬件抽象层）API 调用，并且*没有*使用很多 SDK API。原因是 V1.2 中现有的 API 不允许在不启动它们的情况下配置三个通道，除此之外我还需要让它们与 DMA 一起工作的其他细节。

检查 FTM 寄存器

查看 FTM 寄存器值的一个好方法当然是阅读参考手册 :-) 。但另一个好方法是在 Eclipse 中使用寄存器查看器（请参阅“ 使用额外的 Freescale SVD 文件更新 Eclipse EmbSysReg 查看器 ”）：

FTM 寄存器设置


:idea: 小心使用寄存器视图显示的内容，因为读取某些位和外围设备可能会产生副作用。我曾经读过太多的寄存器，导致 FTM 无法工作。关闭视图并重新打开它可以解决问题，如果您不记得正在阅读的寄存器。

运行 FTM 定时器

上面的代码只初始化了定时器。开始完成 


 "../Sources"
"../Project_Settings/Startup_Code"
"../SDK/platform/CMSIS/include"
"../SDK/platform/hal/src/mcg"
"../SDK/platform/hal/src/ftm"
"../SDK/platform/drivers/inc"
"../SDK/platform/system/src/clock"
"../SDK/platform/drivers/src/gpio"
"../SDK/platform/devices"
"../SDK/platform/system/src/clock/MK64F12"
"../SDK/platform/drivers/src/edma"
"../SDK/platform/drivers/src/ftm"
"../SDK/platform/hal/src/gpio"
"../SDK/platform/hal/src/osc"
"../SDK/platform/hal/src/dmamux"
"../SDK/platform/system/inc"
"../SDK/platform/system/src/interrupt"
"../SDK/platform/osa/src"
"../SDK/platform/hal/src/edma"
"../SDK/platform/osa/inc"
"../SDK/platform/hal/src/sim/MK64F12"
"../SDK/platform/hal/inc"
"../SDK/platform/hal/src/port"


实现如下： 


 "../Sources"
"../Project_Settings/Startup_Code"
"../SDK/platform/CMSIS/include"
"../SDK/platform/hal/src/mcg"
"../SDK/platform/hal/src/ftm"
"../SDK/platform/drivers/inc"
"../SDK/platform/system/src/clock"
"../SDK/platform/drivers/src/gpio"
"../SDK/platform/devices"
"../SDK/platform/system/src/clock/MK64F12"
"../SDK/platform/drivers/src/edma"
"../SDK/platform/drivers/src/ftm"
"../SDK/platform/hal/src/gpio"
"../SDK/platform/hal/src/osc"
"../SDK/platform/hal/src/dmamux"
"../SDK/platform/system/inc"
"../SDK/platform/system/src/interrupt"
"../SDK/platform/osa/src"
"../SDK/platform/hal/src/edma"
"../SDK/platform/osa/inc"
"../SDK/platform/hal/src/sim/MK64F12"
"../SDK/platform/hal/inc"
"../SDK/platform/hal/src/port"


所以它所做的只是为 FTM 计时或禁用它的计时。

从 main() 调用

为了测试我的计时器，我必须从 main() 中调用 DMA_Init()： 


 "../Sources"
"../Project_Settings/Startup_Code"
"../SDK/platform/CMSIS/include"
"../SDK/platform/hal/src/mcg"
"../SDK/platform/hal/src/ftm"
"../SDK/platform/drivers/inc"
"../SDK/platform/system/src/clock"
"../SDK/platform/drivers/src/gpio"
"../SDK/platform/devices"
"../SDK/platform/system/src/clock/MK64F12"
"../SDK/platform/drivers/src/edma"
"../SDK/platform/drivers/src/ftm"
"../SDK/platform/hal/src/gpio"
"../SDK/platform/hal/src/osc"
"../SDK/platform/hal/src/dmamux"
"../SDK/platform/system/inc"
"../SDK/platform/system/src/interrupt"
"../SDK/platform/osa/src"
"../SDK/platform/hal/src/edma"
"../SDK/platform/osa/inc"
"../SDK/platform/hal/src/sim/MK64F12"
"../SDK/platform/hal/inc"
"../SDK/platform/hal/src/port"


测试定时器信号

因此，使用逻辑分析仪，我可以验证定时器通道是否正常运行：

使用逻辑分析仪探测信号


事实上，他们看起来不错 :-)

波形和时序


概括

在本文中，我使用 Kinetis SDK 和 Kinetis Design Studio 生成 3 个波形，使用 Kinetis FTM（灵活定时器模块）的 3 个通道。 Kinetis SDK 提供了很多驱动程序，但同时需要一个学习曲线。不幸的是，SDK 没有提供我所期望的功能，例如，FTM 无法正确初始化多个通道并运行它。这很容易通过 Manya 不想使用的 Processor Expert 实现，因此我最终不得不改用 HAL 宏和方法。这种 HAL 方法的好处是我可以轻松绕过 SDK 并更接近裸机。我仍然可以使用 SDK 功能作为灵感，但改用 HAL。至少对于这个对我有用的项目。不过，将 SDK 与 Processor Expert 一起使用要容易得多，因为它处理项目设置并将所有文件添加到项目中。

项目源码可以在 GitHub 上找到：
https://github.com/ErichStyger/mcuoneclipse/tree/master/Examples/KDS/FRDM-K64F120M/FRDM-K64F_NeoPixel_SDK

在下一篇文章中，我将解释如何从中触发 DMA 请求。敬请期待……

快乐的时机 :-)

链接

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