基于GD32F350的数字式电容表设计方案

GD32F350开发板使用了兆易最新推出的ARM Cortex-M4的32位通用微控制器GD32F350RB，这款芯片自带2路比较器，非常适合用来制作一款低成本的数字式电容表。

设计方案：

图1是由比较器构成的RC自激振荡电路，R1、R2为比较器正端提供1/2偏压，R3是正反馈电阻，待测电容Cx与RT、CT决定了振荡器的输出频率，基本不受供电电压影响。比较器负输入端与输出端的波形见图2。当RT和CT固定不变时,比较器输出端PT1输出的方波频率与待测电容Cx的容量成反比。

图1

图2

利用GD32F350RB片内自带的轨对轨比较器CMP0，只要外加少量阻容元件，就能构成图1的RC自激振荡电路。然后配置GD32F350的TIMER1每1秒中断1次，读取脉冲个数并计算就能得到待测电容Cx的值。这款低成本的数字电容表的测量范围（具有2位小数的3个自动切换的量程）：

1.00pf- 1999.99pf

2.00nf- 999.99nf

1.00uf- 10.00uf

方案实施：

A、硬件资源：

参阅GD32F350手册可知，GD32F350内置的通用比较器可连接的资源非常丰富，用户可以很灵活方便组成各种不同应用功能。本方案（见图3）使用图中红框的连接引脚实现图1自激振荡器功能。比较器的输出直接触发GD32F350内部的EXTI进行计数。

图3

同时，为开发板配置了一片OLED显示屏用来显示测试结果，相关原理图见图4。使用洞洞板焊接了所需的外扩电路。

图4

B、软件资源：

软件流程很简单，见图5.

图5

C、中断资源：

1、ADC_CMP_IRQn

2、CMP0输出中断EXTI21

3、TIMER1_IRQn

D、开发环境：

1、使用MDK5；

2、下载GigaDevice.GD32F30x0_DFP.1.0.0.pack为MDK5添加驱动补丁。

3、 下载GD官方GD32F3x0_Firmware_Library_V1.0.0.rar固件库，直接利用GD32F3x0_Firmware_Library_V1.0.0Template文件夹的演示工程修改添加代码。

在gd_eval_led_init()函数中配置了LED4来监测1秒中断的工作状况，在官方gd32f3x0_eval.h定义的LED有误，请参考http://bbs.eeworld.com.cn/thread-869871-1-1.html进行修改。

E、主要代码

图4

B、软件资源：

软件流程很简单，见图5.

图5

C、中断资源：

1、ADC_CMP_IRQn

2、CMP0输出中断EXTI21

3、TIMER1_IRQn

D、开发环境：

1、使用MDK5；

2、下载GigaDevice.GD32F30x0_DFP.1.0.0.pack为MDK5添加驱动补丁。

3、 下载GD官方GD32F3x0_Firmware_Library_V1.0.0.rar固件库，直接利用GD32F3x0_Firmware_Library_V1.0.0Template文件夹的演示工程修改添加代码。

在gd_eval_led_init()函数中配置了LED4来监测1秒中断的工作状况，在官方gd32f3x0_eval.h定义的LED有误，请参考http://bbs.eeworld.com.cn/thread-869871-1-1.html进行修改。

E、主要代码

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,"数字电容表",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驱动代码网上彼彼皆是，就不再重复贴出了。

运行结果见图6

图6