芯海科技CS32A010 EVB仿真评估板用户使用指南

概述

本说明文档介绍的CS32A010-Start_ V1.0仿真评估板（EVB）为使用芯海科技CS32A010高性能SOC应用开发设计的一块仿真评估板，也叫CS32A010 Demo Board，可以用来对CS32A010 SOC压力变送器、TC/热电偶测温、血氧检测、电压/电流检测、热敏电阻测量等应用产品的仿真、开发、设计、调试和功能演示。

1. 芯片框图、EVB实物图、电路图、PCB图

1.1. CS32A010芯片框图
CS32A010是一颗高性能SOC芯片，芯片内置24位高精度SD-ADC，采用32位ARM Cortex-M0内核、内置12位DAC、低温漂基准源、电源管理、低失调运放、l6bit 定时器、LED驱动、恒流源和恒压源输出等功能模块。另外CS32A010内置64KBytes Flash和 8KBytes SRAM，最高工作频率24MHz，芯片还提供标准的通信接口（I²C、SPI和UART），图1为芯片各模块框图。

CS32A010系列微控制器的工作温度范围为-40℃~105℃，工作电压范围2.0V~5.5V。芯片提供一系列电源工作模式，以满足不同的低功耗应用。

CS32A010系列微控制器适用于多种应用场景，例如气体传感器、压力变送器、TC/热电偶测温、RTD测温等。

图1 CS32A010芯片框图

1.2. CS32A010-Start_ V1.0实物图
标号1红色框：可共用为SWD仿真调试接口，烧录接口，3.3V供电接口。
标号2黄色框：可共用5V供电接口，内部集成USB转串口接口，用作USB转串口功能时需要选择下面黄色框用跳线帽连接，右边是USB转串口选择，左边是外部串口选择。
标号3蓝色框：跳线帽接左边3.3V供电，跳线帽接右边5V供电，烧录时接3.3V供电。
标号4绿色框：左边PB0、PB1 IO口灯，接跳线帽可选择连通，右边串口指示灯。
标号5红色框：左边为32.768KHZ外部晶振，右边是24MHZ外部晶振通过焊接0欧连接。
白色框：白色框为外设接口，IO口、信号采集口、电源接口等接口。

图2 CS32A010-Start_ V1.0实物图

1.3. CS32A010-Start_ V1.0原理图

图3 CS32A010-Start_ V1.0原理图

图4 CS32A010-Start_ V1.0原理图

1.4. CS32A010-Start_ V1.2 PCB图

图5 CS32A010-Start_ V1.2 PCB图

2. EVB板和开发资料包使用说明

2.1. SDK开发包安装说明
客户使用CS32A010开发包例程进行芯片性能评估，拿到开发包第一步进行解压，先在Keil里面安装芯片包，然后可以看到如图5所示的一个 .Pack后缀的芯片包，双击开发包会出现芯片包安装界面，修改芯片包的后缀名为 .Zip，修改后缀名后可以看到图6所示文件夹Board,点击进去再点击Examples文件夹即可以打开CS32A010 SDK例程，各模块例程如图8所示，后续再确认Pack版本，选择对应的仿真型号即可使用SDK进行芯片性能评估，Pack包安装和例程编译下载设置如下：

图6 CS32A010 SDK

图7 CS32A010 SDK

图8 CS32A010 SDK

图9 CS32A010 SDK

 安装完PCCK后，要确认KEIL工程为最新的PACK版本。

图10 Pack包版本选择

图11 Device中选择对应型号

图12 选择J-Link调试器

2.2. SDK例程使用常遇问题

客户使用一个新的CS32A010开发包经常会出现CMSIS（微控制软件标准）库出现图12所示的情况，出现这种情况会出现编译不了例程，此时需要点击图10的图标1进行CMSIS库安装，根据图13的步骤1-5依次选择SDK里面的例程库的选择，选择电脑已经安装的版本点击确定即可，灵活选择电脑中已经安装的库。

图13 CS32A010 例程

图14 CS32A010 例程 

3. CS32A010模拟性能评估方法

3.1. ADC性能评估

客户在使用CS32A010进行评估板进行信号采集时会看到ADC评估例程里面分别有三个滤波器函数adc_data_convert_low_latency、adc_data_convert_sinc2、adc_data_convert_sinc3，这三个函数是选择不同滤波器时调用的函数，因为在ADC采集的时候硬件截位存在一定的误差，需要通过软件进行校正，图14为软件校正系数表。软件校正系数是根据DATA采样速度配置和哪款滤波器的选择来确定的，图15函数方框里为软件校正系数，不同的采样速度与滤波器选择配置会有不同的软件校正系数，具体值通过下图查表修改。

图15 ADC软件校正系数表

图16 ADC软件校正系数

客户使用评估CS32A010 ADC性能时先评估芯片的内短通道，看芯片在内短模式时ADC波动大小，如图17所示搭建好硬件环境，配置芯片内短通道，内短模式为通道12，如图1,8所示，下载ADC DEMO程序，打开串口工具软件，打开串口，可以看到ADC内短模式在1μA左右跳动，符合24位高精度ADC的精度要求。 

图17 ADC通道选择

图18 ADC硬件搭建图

图19 ADC内短采样数据

评估完CS32A010 ADC内短通道的性能后，再评估外部输入通道的ADC信号采集性能，如图19所示配置ADC通道为外部通道0和1，配置完后采用电阻分压的方式搭建硬件环境给外部通道0和1电压信号，采集的电压信号通过串口工具打印出来采集数据如图21所示，可以看到数据波动最大为50μA左右，由于采用的是VDD供电，VDD供电本来就不是很稳定，最大50μA左右波动比较正常，如果采用基准源供电，测量的ADC数据波动会在μA级别。 

图20 ADC通道选择

图21 ADC硬件搭建图

图22 ADC通道0和1采样数据

3.2.  DAC性能评估
打开CS32A010 SDK包中DAC例程，通过图23所示软件配置能使DAC，配置DAC寄存器数值即可进行DAC输出，从数据手册引脚描述中可查阅DAC输出引脚如图22所示DAC直接输出引脚为PA9，PA9不需要进行任何IO口配置即可输出电压，在例程中改变While（1）循环里面的DAC寄存器配置值可在PA9得到相应的电压输出，配置DAC寄存器值为0X7FF如图24，左可输出1.236V电压，配置DAC寄存器值为0X1FF如图20，右可输出0.309V电压且输出电压通过万用表测试电压波动在1MV左右，12bitDAC输出精度为1mv左右精度属于合理范围。

图23 引脚描述图

图24 DAC输出例程

图25 DAC输出电压

3.3.  OPA模拟组合性能评估 
本试验评估智能模拟组合使用ADC例程与DAC例程结合，把OPA输出电压输入ADC通道中通过串口打印出来。如图27所示选择DAC作为运放输入的正端，PA5与OPA输出端相连（PA4）作为运放输入的负端，此时OPA为电压跟随的作用，输出电压即DAC电压，不会对DAC输出的电压做放大或加偏置处理，把OPA运放输出的电压输入到ADC输入通道0,1里面，输入通道1接PA4，输入通道0接地，图26为SAC初始化软件配置，配置PA5为OPA负端，配置DAC为OPA运放输入正端，配置DAC寄存器值0X7FF，此时可以通过串口打印出如图28所示的ADC数据1.471V即为电压跟随的DAC输出电压，根据串口打印数据保持在1mv左右的精度，由于是12Bit DAC作为运放输入，SAC精度在合理范围。

图26 主函数、ADC中断函数

图27 DAC初始化

图28 OPA模拟组合框图

图29 OPA模拟组合硬件连接图

图30 OPA模拟组合输出电压