基于NXP i.MX RT1021跨界MCU实现一个简单的波形采集

内容介绍

一、项目介绍

基于NXP i.MX RT1021跨界MCU实现一个简单的波形采集，使用了RT1021设计了一个简单的核心板，然后使用信号发生器产生波形，使用ADC采集，把数据通过串口输出给PC端的串口调试助手，然后在PC端的串口调试助手中显示波形。

二、项目设计思路（含设计框图）

（在介绍之前，我原先是想参照官方给的设计文件，设计一个核心板，再去外接一个屏幕去设使用LVGL，但是因为调试和设计等问题，还有经验不充分，导致最后只有一个核心板，没有时间进行编程和学习，只能使用一个adc去实现一个简单的显示。

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硬件部分：

单片机选用规定的RT1021芯片，100引脚且LQFP封装，焊接时，先往一个引脚上锡，然后固定位置，接下来四个方位全部上锡，然后拖一下把多余的划掉。
参考了官方的手册，有一些设计需要注意，比如32k的晶振，电源设计也参考了官方套件。
基于核心板有两个按键，reset按键和BOOT按键，同时添加了四个led灯，以及一个电源灯和一个状态灯。
核心板实物测试过程比较简单，拿到板子后，从芯片开始焊接，使用手机开微距看引脚情况，然后优先芯片等器件，再焊接其他的阻容元件，最后连接typec简单看一下情况，然后进行各个电路的测试。

软件部分：

在项目中，由于功能较为简单，使用的资源并不多，只使用了一个adc和一个串口，基本上就没有其他的配置了，需要考虑的只有adc的采样率和最后串口如何在软件上显示数据，大致思路及操作如下。

环境配置：这个有两个方法，第一种是官方的环境，官网上有，SDK，MCUXpresso IDE ,我使用的是第二种，使用keil来配置，这个也比较简单，只需要去官方下一个RT1021的pack包，然后按照正常的导入方法即可。这个跟其他的配置差不多
准备：首先去找例程，官方有一些例子，然后也可去找别人的资源，找到之后就照着例子进行移植，然后配置自己的文件夹，最后调用一些函数去实现功能就可以了。
运行流程：首先由ADC去采集信号发生器产生的信号，这一部分需要配置ADC的采样率，然后将采样的值，存进一个数组里面，然后驱动串口，做一个循环，把这个数组的数据发送给串口端并打印出来，这一部分需要对adc的值进行电压转换，最后PC的VOFA+成功接收到数据并且显示波形即可。
单独部分代码解析和总体调试解析（见下面）。

代码和注释;

#include "headfile.h"

uint16_t adc_value;
uint8_t uart_data_out;

void example_uart_callback(LPUART_Type *base, lpuart_handle_t *handle, status_t status, void *userData)
{
    if (kStatus_LPUART_RxIdle == status)
    {
        // 接收到数据后处理操作（此处暂时不处理）
    }

    handle->rxDataSize = 1;
    handle->rxData = &uart_data_out;
}

int main(void)
{
    DisableGlobalIRQ();
    board_init();
    
    // 初始化ADC_1通道0，采样精度为12位
    adc_init(ADC_1, ADC1_CH0_B12, ADC_12BIT);
    
    // 初始化UART_2，波特率为115200，TX引脚为B24，RX引脚为B25，并使能UART的接收中断
    uart_init(USART_2, 115200, UART2_TX_B24, UART2_RX_B25);
    uart_rx_irq(USART_2, 1);
    
    // 配置接收缓冲区，用于接收一个字节的数据
    uint8_t example_rx_buffer;
    lpuart_transfer_t example_receivexfer;
    example_receivexfer.dataSize = 1;
    example_receivexfer.data = &example_rx_buffer;
    
    // 注册UART的中断回调函数
    lpuart_handle_t example_g_lpuartHandle;
    uart_set_handle(USART_2, &example_g_lpuartHandle, example_uart_callback, NULL, 0, example_receivexfer.data, 1);
    
    EnableGlobalIRQ(0);
    
    while (1)
    {
        // 采集ADC数据
        adc_value = adc_convert(ADC_1, ADC1_CH0_B12);
        
        // 将ADC值通过串口发送
        uart_putchar(USART_2, (uint8_t)(adc_value >> 8)); // 高8位
        uart_putchar(USART_2, (uint8_t)adc_value);        // 低8位
        
        // 延时一段时间（可根据需要调整）
        systick_delay_ms(10);
    }
}

三、搜集素材的思路

首先本人没接触过恩智浦的，再加上没画过这种复杂一点的，所以学习的时间比较多，再加上调试花时间，所以最后没什么时间做程序，首先找资源，最先用的肯定是官方，官方的看完之后，因为那个套件很完善，我不需要这么多外设（暂时）,所以又去找了别的核心板，然后我找到了前几年某个比赛的一个案例，接下来就是借鉴这些设计思路，然后因为我设计的时候布局没办法实现小尺寸，所以最后选择了大一点的布局，这样子方便布线。

四、画原理图、PCB制板过程中遇到的问题，以及解决方法

本次由于这个开发板相对麻烦，所以我很大情况下都是按照官方手册做的设计，再加上本人平时全做的软件编程，极少接触pcb设计，虽然上一次活动已经稍微熟悉kicad，但是设计经验不足还是有很多问题，设计和版本兼容问题等等。

还是7.0新版本的问题KICAD要使用pwr——flag连接
连接标签的时候没有对准拉出来的引脚，这个要求比较严格，所以DRC检查会报错。
个人经验问题，一开始不打算做标签化设计，但是最后因为元件数量多，还是改了标签，这个设计挺奇怪的。
错误四，原理图更新PCB的时候，有一些外部导入的库没有给引脚编号。
所有的封装库和符号库都是自建的，本次因为一些引脚封装不一样，还自己画了一些封装，还有硬禾官方的那个libirary也有很多，除此之外有很多资料来源于SnapEDA（我的库大多从这下载），

五、实现结果展示（调试过程中遇到什么问题）

核心板的正反两面

FilUxZ5EunZPmU123JVO35jimIDV Fhe8DAGwFM33Sr1b1Bn_6mctJF9S

展示部分：

板卡ADC采集信号，分别是三种波形，正弦波，三角波和方波，三角波还改变了一下幅值。

下面四张图按照顺序就是，正弦波，方波，三角波2v，三角波2.5V

FpYj_lO6qeWvG6YYjMUEwAOrmq6d FjxiMTekUJNJuP3nGVvuqXGVLFIY FtLlunBNLuNafeEyi8bq8wMMb_j2 FkiM8dXAwZEooGm7k_WpAXOH7K7w

硬件调试问题：

目前有以下几个：

1、上电发现LED没亮，然后发现稳压二极管很烫，去查了芯片手册，发现不行，然后1N5819换成了1N4007，再测试，二极管引脚电压正常

2、点亮led的时候没有反应，然后发现焊接焊反了（不应该）

3、因为这次没有风枪，晶振没焊接好，然后导致测试的时候没反应，然后老样子，用示波器看晶振是否起振，发现焊接问题后重新焊接

软件调试问题：

本次软件调试较为简单，代码也非常容易，没有什么明显的问题，除了配置环境的时候麻烦一些，但是有教程，还算轻松。

六、在芯片设计过程中，遇到什么难题以及解决方法，或未来针对这个芯片的扩展项目

布局布线，总之，我学习的板子，其尺寸要小的很多，但是我自己设计的时候，我没办法做到这种程度，最终还是自己去改布局布线。
这次我本来想做LVGL的，就是个核心板，加上个屏幕，简单点就是实现一个UI交互，但是没办法，理想和现实不是一个东西，最终也只是简单完成了核心板，没有太多时间去做LVGL的编程，后续有时间学习一下LVGL再实现吧。

七、芯片的优势与局限

优势：