【经验】解析武汉芯源半导体MCU CW32L083模拟电压比较器的使用方法

武汉芯源半导体MCU CW32L083内部集成2个模拟电压比较器（VC），用于比较两路模拟输入电压，并将比较结果从引脚输出。两路信号的正端支持8路外部模拟输入，负端既支持外部输入，也支持内部电压基准等四种内部电压参考。比较结果输出具有滤波功能、迟滞窗口功能，以及极性选择。支持比较中断，可用于低功耗模式下唤醒MCU。

模拟电压比较器主要特性

• 双路模拟电压比较器VC1、VC2

• 内部64阶电阻分压器

• 多达8路外部模拟信号输入

• 4路片内模拟输入信号

-内置电阻分压器输出电压

-内置温度传感器输出电压

-内置1.2V基准电压 

-ADC参考电压

• 可选择输出极性

• 支持迟滞窗口比较功能 

• 可编程的滤波器和滤波时间 

• 3种中断触发方式，可组合使用 

-高电平触发 

-上升沿触发 

-下降沿触发 

• 支持低功耗模式下运行，中断唤醒MCU

下图为模拟电压比较器的功能框图：

VC模拟电压比较器将两路模拟信号比较时可配置多种参数，如VC1_CR0.EN和VC1_CR0.HYS位分别控制VC使能及VC迟滞窗口配置。VC1_CR0.POL控制输出结果极性，后端还有窗口比较功能配置及数字滤波模块的配置。

VC1、VC2的正负端输入选择，由控制寄存器VCx_CR0的INP、INN位域选择，如下表所示：

模拟电压比较器支持8路外部模拟信号输入，用户必须将对应 GPIO端口配置为模拟功能（GPIOx_ANALOG.PINy = 1）。模拟电压比较器支持将比较结果从引脚输出，用户必须将对应GPIO端口配置为数字输出，同时选择功能复用。VC1、VC2支持的输入输出引脚如下表所示：

模拟电压比较器还具有延迟/响应时间配置，从VC使能或VC的正负两端输入电压变化，到电压比较器输出正确比较结果的时间，被定义为比较器的延迟/响应时间。延迟/响应时间由控制寄存器 VCx_CR0的RESP位域配置，响应时间值从200ns到20μs四档可调。

模拟电压比较器可进行输出极性选择，由控制寄存器VCx_CR0的POL位域设置，POL为1，即正端大于负端时VCx输出低电平；POL为0，正端大于负端时VCx输出高电平。

模拟电压比较器具有数字滤波功能，电压比较器内置的数字滤波器，用于对电压比较器的输出信号进行数字滤波，由控制寄存器VCx_CR1的FLTEN位域控制，FLTEN为1使能数字滤波，FLTEN为0禁止数字滤波。

模拟电压比较器支持迟滞功能，使用迟滞功能后，比较器的输出结果不会随输入信号的变化而立即翻转，而是在两路输入信号的偏移值高于或低于迟滞阈值电压后才发生翻转。迟滞阈值电压由控制寄存器VCx_CR0的HYS位域决定，配置为00时，没有迟滞；配置为01时迟滞窗口大约10mV；配置为10时，迟滞窗口大约为20mV；配置为11时，迟滞窗口大约30mV。

模拟电压比较器支持窗口比较功能，可将VC1和VC2的比较结果进行异或操作后输出，由控制寄存器VCx_CR0的WINDOW位域使能。WINDOW为1时，VCx_OUTW信号为 VC1_OUTP信号与VC2_OUTP 信号的异或值；WINDOW为0时，VCx_OUTW信号与VCx_OUTP 信号电平相同。

模拟电压比较器支持BLANK窗口功能，在保持VCx模块工作的同时，如果想暂时停止电压比较功能，或者为避免某些应用系统（比如电机控制）中，被监测信号短时间的合理波动造成电压比较器的输出电平发生不必要的翻转，本芯片的电压比较器增加了BLANK窗口功能，即当指定的外部触发条件启动BLANK窗口时，在设定的BLANK窗口期内，不进行电压比较，电压比较器的输出电平保持当前电平状态。BLANK窗口期之后，电压比较器恢复正常工作。BLANK窗口持续时间，由控制寄存器VCx_CR1的BLANKFLT位域配置。BLANK窗口的触发启动条件，由控制寄存器VCx_CR1的BLANKCH1B、BLANKCH2B、BLANKCH3B位域配置，分别由ATIM的CH1B、CH2B、CH3B上升沿触发启动BLANK窗口。

CW32L083的电压比较器支持在低功耗模式下工作，比较中断可将芯片从低功耗模式下唤醒。设置控制寄存器VCx_CR0 的 IE 位域为 1，使能VCx中断，产生中断时状态寄存器VCx_SR的中断标志位INTF会被硬件置1，用户可以向INTF位写0，清除中断标志。 

设置控制寄存器VCx_CR1的HIGHIE、RISEIE、FALLIE位域，可选择不同的中断触发方式：

• HIGHIE为1，VCx_OUT输出信号高电平触发中断 

• RISEIE为1，VCx_OUT输出信号上升沿触发中断 

• FALLIE为1，VCx_OUT输出信号下降沿触发中断

根据上述内容介绍以下例程，通过VC模块输出信号的上升沿/下降沿触发中断功能。

//VC I/O初始化

void VC_PortInit(void)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};

    //打开GPIO时钟

    REGBITS_SET( CW_SYSCTRL->AHBEN, SYSCTRL_AHBEN_GPIOA_Msk );

    //打开VC时钟

    REGBITS_SET( CW_SYSCTRL->APBEN2, SYSCTRL_APBEN2_VC_Msk );

    //set PA11 as output

    GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_11;

    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

    GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    //set PA11 as VC output

    PA11_AFx_VC1OUT();

    //set PA00 as VC1_CH0 P-INPUT

    PA00_ANALOG_ENABLE();

    //set PA01 as VC1_CH1 N-INPUT

    PA01_ANALOG_ENABLE();

}

int main(void)

{

    VC_InitTypeDef  VC_InitStruct = {0};

    VC_BlankTypeDef  VC_BlankStruct = {0};

    VC_OutTypeDef  VC_OutStruct = {0};

    //LED初始化

    LED_Init();

  //配置测试IO口

    VC_PortInit();

    //VC通道初始化

    VC_InitStruct.VC_InputP = VC_InputP_Ch0;//将VC正端输入为PA00的输入信号  

    VC_InitStruct.VC_InputN = VC_InputN_Bgr1P2; //将VC负端输入设置为内部1.2V基准电压

    VC_InitStruct.VC_Hys = VC_Hys_10mV;//将VC迟滞功能配置为10mV

    VC_InitStruct.VC_Resp = VC_Resp_High;//VC反应速度为高速

    VC_InitStruct.VC_FilterEn = VC_Filter_Enable;//VC数字滤波模块开启

    VC_InitStruct.VC_FilterClk = VC_FltClk_RC150K;//VC数字滤波时钟为150KHz的RC振荡器

    VC_InitStruct.VC_FilterTime = VC_FltTime_4095Clk;//VC的数字滤波时间配置为滤波小于4095个时钟信号

    VC_InitStruct.VC_Window = VC_Window_Disable;//VC窗口比较功能关闭

    VC_InitStruct.VC_Polarity = VC_Polarity_Low;

    VC1_ChannelInit(&VC_InitStruct);

    //VC Blank窗口初始化

    VC1VC2_BlankInit(&VC_BlankStruct);

    VC1_BlankCfg(&VC_BlankStruct);

    //VC输出连接初始化

    VC1VC2_OutInit(&VC_OutStruct);

    VC1_OutputCfg(&VC_OutStruct);

    //VC中断设置

    VC1_ITConfig(VC_IT_FALL | VC_IT_RISE, ENABLE);

    VC1_EnableIrq(VC_INT_PRIORITY);

    VC1_ClearIrq();

    VC1_EnableChannel();

    while (1)

    {

        if(gFlagIrq)

        {

            PC03_TOG();

            gFlagIrq = FALSE;

        }

    }

}

//LED I/O初始化

void LED_Init(void)

{

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};

    //打开GPIOC时钟

    REGBITS_SET(CW_SYSCTRL->AHBEN, SYSCTRL_AHBEN_GPIOC_Msk);

    GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3;

    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

    GPIO_Init(CW_GPIOC, &GPIO_InitStructure);

    //LED的初始状态为灭

    PC02_SETLOW();

    PC03_SETLOW();

}

//VC1的中断服务函数

void VC1_IRQHandler(void)

{

    VC1_ClearIrq();

    gFlagIrq = TRUE;

}

实验现象

使用电源向PA00输入电压，PA11被复用为VC1的比较结果输出引脚，当电压大于1.2V时， PA11输出高电平，当PA00输入电压小于1.2V时，PA11输出低电平，而当PA00的输入电压由1.2V以下变为1.2V以上或者从1.2V以上变为1.2V以下，LED的状态会发生翻转。