GPIO模擬串口
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-08-27
GPIO模擬串口的實(shí)例教程
你是否遇到過某個MCU串口不夠的情況？
這時我們可以考慮用GPIO去模擬，如何具體實(shí)現(xiàn)呢？
首選我們需要了解串口的傳輸協(xié)議，
UART使用異步模式工作，不需要時鐘信號，其一般格式為：起始位+數(shù)據(jù)位+校驗(yàn)位+停止位。其中起始位1位，數(shù)據(jù)位5~8位，校驗(yàn)位0或1位，停止位1、1.5或2位。不過最常用的格式是1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、沒有奇偶校驗(yàn)、1位停止位，簡記為8/N/1。
8/N/1格式的時序圖如下：
空閑時數(shù)據(jù)線上規(guī)定為邏輯1。
開始傳輸數(shù)據(jù)時先發(fā)送起始位，規(guī)定為邏輯0，接收端會檢測這個下降沿，以便之后開始采樣接收數(shù)據(jù)。
起始位之后是數(shù)據(jù)位，規(guī)定先發(fā)送最低位，即LSB First。因?yàn)閁ART沒有時鐘信號，故使用波特率來確定每一位的長度，不過為保證檢測的準(zhǔn)確性，實(shí)際采樣頻率會高于波特率，一般每一位會進(jìn)行若干次采樣，取中間的采樣值作為這一位的結(jié)果。
奇偶校驗(yàn)位一般不使用。
停止位一般使用1位，規(guī)定為邏輯1，除了表示傳輸結(jié)束外，停止位還可以起到時鐘同步的作用。
需要注意的是，這里的邏輯0并不一定是0V，這與使用的電平標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。對于TTL電平而言，邏輯0是0V，邏輯1是高電平（一般為3.3V或5V）；對于RS-232電平而言，邏輯0是3V~15V，邏輯1是-3~-15V。
除了TX、RX、GND信號外，UART中還會有諸如RTS、CTS等流控信號，因?yàn)橛玫貌皇呛芏啵颂幘筒豢偨Y(jié)了。
以發(fā)送0x23（無奇偶校驗(yàn)）為例來說明，傳輸時序如下：
注意是LSB First，也就是最低位先傳輸哦。
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GPIO模擬串口的最新內(nèi)容
模擬信號生成：敏感元件將溫度變化轉(zhuǎn)換為微弱的電壓或電流信號（如10mV/K或1μA/K）。A/D轉(zhuǎn)換：內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。部分傳感器（如PTAT型）通過占空比比較器將輸出調(diào)制成方波信號，占空比（DC）與溫度的關(guān)系為：DC = 0.32 + 0.0047×t（t為攝氏度）。
數(shù)字輸出與接口傳感器直接輸出數(shù)字信號（如單總線、I2C或SPI接口），兼容微處理器（MCU）。
GPIO：最多3 個（SOP8 封裝），支持深度睡眠喚醒。
驅(qū)動能力：25mA，可直連 LED / 小負(fù)載。
2. 模擬外設(shè)（亮點(diǎn)）
ADC：4 路 12 位（外部 2 路 + 內(nèi)部 2 路），最高 1Msps 采樣率。
PWM：2 路，16 位精度，帶死區(qū)控制、互補(bǔ)輸出、中心對齊、剎車功能，支持 PWM?ADC 聯(lián)動，適合電機(jī) / 電源控制。
接口擴(kuò)展性：提供28個GPIO、2個全雙工I2S接口（支持8-192kHz采樣率）、1個S/PDIF接口（支持HDMI音頻與ARC），以及4路數(shù)字/2路模擬麥克風(fēng)輸入，適配多種外設(shè)連接。
DU561芯片為從機(jī)模式DSP，可對音樂播放進(jìn)行實(shí)時音效處理，LQFP48封裝；能在溫度：-40℃到 85℃環(huán)境下工作；支持低功耗 Deepsleep 模式；支持8～192KHz采樣率，較大有效位寬32bits；支持直驅(qū)16Ω或32Ω耳機(jī)，較大輸出功率為40mW；2個全雙工I2S；1個S/PDIF輸入接口；模擬LINEIN支持單端輸入或差分輸入。
OM6625A芯片集成512K Flash、64K SRAM、256bit EFUSE ，支持用戶Keil IDE(注意：keil 建議安裝 5 5 .36 6 以上的版本）；
OM6625A在線調(diào)試，可以用Jlink或Stlink的SWD模式，注意：在GPIO資源夠用的條件下，此調(diào)試口不要共用其他功能，SWCLK（GPIO00），SWDIO（GPIO01）；
OM6625A量產(chǎn)燒錄是通過串口燒錄
開源SDK包含10+音頻算法庫（AEC/ANS/AGC等）支持DSP算法深度定制（需NDA）提供參考設(shè)計(jì)原理圖（6層板方案）
DU562提供多種控制接口選項(xiàng)，適應(yīng)不同系統(tǒng)架構(gòu)：
通用GPIO：提供2個可編程GPIO，便于實(shí)現(xiàn)外部控制與狀態(tài)指示。
PC調(diào)試：支持USB 2.0全速（OTG）接口，連接ACPWorkbench進(jìn)行實(shí)時音效調(diào)試。
接口擴(kuò)展性：提供28個GPIO、2個全雙工I2S接口（支持8-192kHz采樣率）、1個S/PDIF接口（支持HDMI音頻與ARC），以及4路數(shù)字/2路模擬麥克風(fēng)輸入，適配多種外設(shè)連接。
例如，對于依賴硬件接口的函數(shù)，可以創(chuàng)建模擬函數(shù)返回固定值，避免實(shí)際硬件不可用對測試的影響。
信號采集與數(shù)字處理：通過內(nèi)置ADC模塊對模擬音頻信號進(jìn)行采樣和量化，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，由DSP芯片進(jìn)行混音、均衡、降噪等處理。
編解碼轉(zhuǎn)換：將處理后的數(shù)字信號通過內(nèi)置DAC模塊轉(zhuǎn)換為模擬信號，輸出至揚(yáng)聲器或耳機(jī)。
通信傳輸：通過USB接口實(shí)現(xiàn)即插即用連接，支持UAC協(xié)議（USB音頻類協(xié)議），兼容Windows、macOS等系統(tǒng)。
（三）硬件虛擬化與熱補(bǔ)丁技術(shù)
winAMS通過GPIO/CAN虛擬化驅(qū)動層，在硬件原型未完成階段即可模擬ECU與傳感器/執(zhí)行器的交互，實(shí)現(xiàn)70%以上測試用例的前移執(zhí)行。動態(tài)熱補(bǔ)丁技術(shù)允許在不重新編譯固件的情況下修改測試邏輯，單次參數(shù)調(diào)整耗時從傳統(tǒng)方法的2小時降至5分鐘，顯著提升調(diào)試效率。
