1、项目介绍
- 使用矩阵键盘、蜂鸣器、流水灯和电位计设计音乐键盘
- 让不同按键发出不同音调
- 电位计用来控制声音大小
- 流水灯用来显示声音档位。
EVM_MSPMOL1306开发套件是基于MSPMOL1306开发板的基础上，集成了了FLASH、EEPROM、陀螺仪、矩阵键盘、OLED等多个模块的开发板子，同时可以直接通过TYPEC接口，利用板载DAP下载器去下载代码，特别方便。对于备战电赛的同学来说，可以快速上手学习。可用于电赛的控制类、测量类、信号类的题型。
2、设计思路
对于从来没有用过MSPMOL1306开发板的我来说，最难的地方可能就是开发环境、预计代码中的配置部分。经过在CSDN、b站上面搜索的信息中，我发现可以部署Keil的环境，基于Keil的环境去写代码，这样子就不用再去熟悉一个新的IDE，并且可以通过SysConfig这个软件去完成我的配置部分的工作，增加了我的工作效率。所以我们接下来只需要下载3个东西，分别是MSPM0 SDK、Keil、SysConfig。再解决完开发环境的问题之后，这个项目的任务就已经变得没有那么困难了，只需要将任务里的东西一步步实现，然后再将它们都组合起来就可以完成了。
3、环境部署
- MSPM0 SDK
MSPM0 SDK是一个有大量资源的文件，里面有基于MSPMOL1306（不仅限1306）的各种demo，可以让你根据demo中的代码，快速上手使用这个开发板子，同时里面的tool文件夹中也有可以部署你keil环境的文件。需要使用的同学可以自行去TI的官网下载MSPM0-SDK Software development kit (SDK) | TI.com
- Keil
相信Keil是一个大家都很熟练的软件了，在这里就不多做对Keil的介绍了，这里需要注意的一个点是似乎如果要使用keil去启动SysConfig的配置的话，版本必须安装 5.38 及以后的版本(在群里似乎见过因为Keil版本问题而配置失败的)。点击左上角的Help选择About uVision可以查看你的Keil版本。
- SysConfig
这个软件就是直接将你需要使用的外设的配置软件了，类似与HAL。它也是我在这次活动中使用次数最多的软件，通过这个软件你可以进行简单的引脚配置，后文中我也会去将配置的具体参数展示出来。需要使用的同学可以自行去TI的官网下载SYSCONFIG IDE, configuration, compiler or debugger | TI.com
- 环境
在安装了上面这些软件之后，打开MSPM0 SDK然后打开tools/keil目录，找到MSPM0_SDK_syscfg_menu_import.cfg，打开里面修开SDK和SysConfig的地址，修改为自己的安装路径。下面那张图就是我修改之后的文件，需要修改的项是Command以及Initial Foleder后面的，如果下载的SDK和Sysconfig版本不一样，第一行也需要修改版本号。
在修改完之后，打开Keil，选择Tools，选择最下方那个选项，打开之后选择Import，导入你刚刚修改的文件，就可以在Keil直接打开Sysconfig
（注意需要在这个文档上选择tools使用Sysconfig）
4、硬件框图
- 蜂鸣器
题目要求中，将蜂鸣器发出不同的音调。配合上板子上的无源蜂鸣器，我想大家肯定会想到通过改变的频率去改变蜂鸣器的震动频率，从而发出do、re、mi、fa、so、la、xi等音调，并且还可以控制发出高低音。（需要使用跳帽把蜂鸣器与PWM引脚连接起来）
- 矩阵键盘
题目要求中，按下不同的按键可以发出不同音调，配合上板子上的矩阵键盘，可以很快完成这个功能。在核心板的下方，有一个拨码开关，只需要将它们向下拨，就可以将矩阵键盘的所有行上拉。然后根据逐行扫描法，就可以完成键盘这个功能。（拔模开关向下打之后PA0、PA1、PA7、PA12全部被拉高）
- 电位计
题目要求中可以改变声音的大小，配合板子上的电位计，经过ADC转换，可以是实现这个功能。（同样需要跳帽将电位计与ADC引脚连接起来）
- 流水灯
题目中要求用LED流水灯去展示当前声音的挡位，这个就不多做叙述了。（发现LED与很多SPI的引脚连接在一起，初始化的时候需要注意，不然可能会导致使用不正常）
5、功能实现
- 发出不同的音调
让蜂鸣器发出不同的声音，其实就是改变PWM的频率就可以改变的，但是我们首先就要配置一个简单的PWM配置。打开Sysconfig，可以看到定时器下面有个Timer-PWM选项，选中之后电机右上方ADD选项
在这里我简单的讲一下这些配置的是什么东西
配置之后我们可以看到ti_msp_dl_config.h与ti_msp_dl_config.c多了你的配置代码
ti_msp_dl_config.h
/* Defines for PWM_0 */
#define PWM_0_INST TIMG4
#define PWM_0_INST_IRQHandler TIMG4_IRQHandler
#define PWM_0_INST_INT_IRQN (TIMG4_INT_IRQn)
#define PWM_0_INST_CLK_FREQ 32000000
/* GPIO defines for channel 1 */
#define GPIO_PWM_0_C1_PORT GPIOA
#define GPIO_PWM_0_C1_PIN DL_GPIO_PIN_15
#define GPIO_PWM_0_C1_IOMUX (IOMUX_PINCM16)
#define GPIO_PWM_0_C1_IOMUX_FUNC IOMUX_PINCM16_PF_TIMG4_CCP1
#define GPIO_PWM_0_C1_IDX DL_TIMER_CC_1_INDEX
ti_msp_dl_config.c
static const DL_TimerG_ClockConfig gPWM_0ClockConfig = {
.clockSel = DL_TIMER_CLOCK_BUSCLK,
.divideRatio = DL_TIMER_CLOCK_DIVIDE_1,
.prescale = 31U
};
static const DL_TimerG_PWMConfig gPWM_0Config = {
.pwmMode = DL_TIMER_PWM_MODE_EDGE_ALIGN_UP,
.period = 0,
.startTimer = DL_TIMER_START,
};
SYSCONFIG_WEAK void SYSCFG_DL_PWM_0_init(void) {
DL_TimerG_setClockConfig(
PWM_0_INST, (DL_TimerG_ClockConfig *) &gPWM_0ClockConfig);
DL_TimerG_initPWMMode(
PWM_0_INST, (DL_TimerG_PWMConfig *) &gPWM_0Config);
DL_TimerG_setCaptureCompareOutCtl(PWM_0_INST, DL_TIMER_CC_OCTL_INIT_VAL_LOW,
DL_TIMER_CC_OCTL_INV_OUT_ENABLED, DL_TIMER_CC_OCTL_SRC_FUNCVAL,
DL_TIMERG_CAPTURE_COMPARE_1_INDEX);
DL_TimerG_setCaptCompUpdateMethod(PWM_0_INST, DL_TIMER_CC_UPDATE_METHOD_IMMEDIATE, DL_TIMERG_CAPTURE_COMPARE_1_INDEX);
DL_TimerG_enableClock(PWM_0_INST);
DL_TimerG_setCCPDirection(PWM_0_INST , DL_TIMER_CC1_OUTPUT );
}
GPIO的初始化以及使能部分就不再具体展示，主要展示配置的属性部分
修改PWM的频率部分，我找了一下他库里面的函数，找到了这个可以改变PWM波周期的函数
int MusicF[8] = {0,1698,1513,1429,1272,1134,1010,899 };//提前将do，re，mi，fa，so，la，xi的频率对应周期存下来
DL_TimerG_setLoadValue(PWM_0_INST, MusicF[0]);//重新装载PWM周期
delay_ms(100);
DL_TimerG_setLoadValue(PWM_0_INST, MusicF[1]);//重新装载PWM周期
delay_ms(100);
DL_TimerG_setLoadValue(PWM_0_INST, MusicF[2]);//重新装载PWM周期
delay_ms(100);
DL_TimerG_setLoadValue(PWM_0_INST, MusicF[3]);//重新装载PWM周期
delay_ms(100);
DL_TimerG_setLoadValue(PWM_0_INST, MusicF[4]);//重新装载PWM周期
delay_ms(100);
DL_TimerG_setLoadValue(PWM_0_INST, MusicF[5]);//重新装载PWM周期
delay_ms(100);
DL_TimerG_setLoadValue(PWM_0_INST, MusicF[6]);//重新装载PWM周期
delay_ms(100);
DL_TimerG_setLoadValue(PWM_0_INST, MusicF[7]);//重新装载PWM周期
delay_ms(100);
PWM的频率 = 时钟频率 / （（分频系数+1 ）* （周期+1））
- 矩阵键盘
Key.c
参考了硬禾科技发出来的代码，用逐行扫描法，逐渐每一行拉低低电平，比如第一行拉为低电平的时候，其他行为高点平，这个时候读取每一列的GPIO，如果某一列的读取到低电平，就意味着第一行的那一列被按下了。
//矩阵键盘宏定义
/* Port definition for Pin Group MAT_KEY */
#define MAT_KEY_PORT (GPIOA)
/* Defines for ROW0: GPIOA.0 with pinCMx 1 on package pin 1 */
#define MAT_KEY_ROW0_PIN (DL_GPIO_PIN_0)
#define MAT_KEY_ROW0_IOMUX (IOMUX_PINCM1)
/* Defines for ROW1: GPIOA.1 with pinCMx 2 on package pin 2 */
#define MAT_KEY_ROW1_PIN (DL_GPIO_PIN_1)
#define MAT_KEY_ROW1_IOMUX (IOMUX_PINCM2)
/* Defines for ROW2: GPIOA.7 with pinCMx 8 on package pin 11 */
#define MAT_KEY_ROW2_PIN (DL_GPIO_PIN_7)
#define MAT_KEY_ROW2_IOMUX (IOMUX_PINCM8)
/* Defines for ROW3: GPIOA.12 with pinCMx 13 on package pin 16 */
#define MAT_KEY_ROW3_PIN (DL_GPIO_PIN_12)
#define MAT_KEY_ROW3_IOMUX (IOMUX_PINCM13)
/* Defines for COL0: GPIOA.13 with pinCMx 14 on package pin 17 */
#define MAT_KEY_COL0_PIN (DL_GPIO_PIN_13)
#define MAT_KEY_COL0_IOMUX (IOMUX_PINCM14)
/* Defines for COL1: GPIOA.14 with pinCMx 15 on package pin 18 */
#define MAT_KEY_COL1_PIN (DL_GPIO_PIN_14)
#define MAT_KEY_COL1_IOMUX (IOMUX_PINCM15)
/* Defines for COL2: GPIOA.17 with pinCMx 18 on package pin 21 */
#define MAT_KEY_COL2_PIN (DL_GPIO_PIN_17)
#define MAT_KEY_COL2_IOMUX (IOMUX_PINCM18)
/* Defines for COL3: GPIOA.18 with pinCMx 19 on package pin 22 */
#define MAT_KEY_COL3_PIN (DL_GPIO_PIN_18)
#define MAT_KEY_COL3_IOMUX (IOMUX_PINCM19)
#include "ti_msp_dl_config.h"
uint8_t Key()
{
uint8_t KeyNum = 0;
//行扫描
//ROW 0111
//0111-1011-1101-1110
DL_GPIO_clearPins(MAT_KEY_PORT, MAT_KEY_ROW0_PIN);
DL_GPIO_setPins(MAT_KEY_PORT, MAT_KEY_ROW1_PIN | MAT_KEY_ROW2_PIN | MAT_KEY_ROW3_PIN);
delay_ms(10);
if(!DL_GPIO_readPins(MAT_KEY_PORT, MAT_KEY_COL0_PIN))
{
KeyNum = 1;
}
else if(!DL_GPIO_readPins(MAT_KEY_PORT, MAT_KEY_COL1_PIN))
{
KeyNum = 2;
}
else if(!DL_GPIO_readPins(MAT_KEY_PORT, MAT_KEY_COL2_PIN))
{
KeyNum = 3;
}
else if(!DL_GPIO_readPins(MAT_KEY_PORT, MAT_KEY_COL3_PIN))
{
KeyNum = 4;
}
// 行扫描
// ROW 1011
DL_GPIO_clearPins(MAT_KEY_PORT, MAT_KEY_ROW1_PIN);
DL_GPIO_setPins(MAT_KEY_PORT, MAT_KEY_ROW0_PIN | MAT_KEY_ROW2_PIN | MAT_KEY_ROW3_PIN);
delay_ms(10);
if (!DL_GPIO_readPins(MAT_KEY_PORT, MAT_KEY_COL0_PIN))
{
KeyNum = 5;
}
else if (!DL_GPIO_readPins(MAT_KEY_PORT, MAT_KEY_COL1_PIN))
{
KeyNum = 6;
}
else if (!DL_GPIO_readPins(MAT_KEY_PORT, MAT_KEY_COL2_PIN))
{
KeyNum = 7;
}
else if (!DL_GPIO_readPins(MAT_KEY_PORT, MAT_KEY_COL3_PIN))
{
KeyNum = 8;
}
return KeyNum;
}
- 修改声音的大小
现在我们解决了发出不同声调的声音，但是题目中还要求我们可以控制声音的大小，这个也可以通过直接改变PWM的占空比就可以改变，也就是占空比越大，那么蜂鸣器的声音就会越大，所以我就将电位器与改变PWM波的占空比两者结合在一起，也就是旋转我们板子上的电位器，就可以改变PWM的占空比。那么使用电位器就要需要使用上ADC功能了，继续打开我们的Sysconfig，配置ADC部分。
在这里和大家说一个小技巧，如果你不清楚你配置的引脚，或者不确定你现在配置的是哪个引脚，那你可以查看Sysconfig里面的芯片图片，可以直接看到你引脚的信息十分方便。只需要把鼠标移动到对应的引脚上面，就可以看到该引脚上的资源，如果标绿了就是你配置好的功能。
ti_msp_dl_config.h
//ADC宏定义
/* Defines for ADC12_0 */
#define ADC12_0_INST ADC0
#define ADC12_0_INST_IRQHandler ADC0_IRQHandler
#define ADC12_0_INST_INT_IRQN (ADC0_INT_IRQn)
#define ADC12_0_ADCMEM_0 DL_ADC12_MEM_IDX_0
#define ADC12_0_ADCMEM_0_REF DL_ADC12_REFERENCE_VOLTAGE_VDDA
#define ADC12_0_ADCMEM_0_REF_VOLTAGE_V 3.3
#define GPIO_ADC12_0_C0_PORT GPIOA
#define GPIO_ADC12_0_C0_PIN DL_GPIO_PIN_27
ti_msp_dl_config.c
/* ADC12_0 Initialization */
//ADC转换完成的标识,在ADC的中断里设为有效;
volatile bool gCheckADC;
volatile uint16_t gAdcResult;
static const DL_ADC12_ClockConfig gADC12_0ClockConfig = {
.clockSel = DL_ADC12_CLOCK_SYSOSC,
.divideRatio = DL_ADC12_CLOCK_DIVIDE_1,
.freqRange = DL_ADC12_CLOCK_FREQ_RANGE_24_TO_32,
};
SYSCONFIG_WEAK void SYSCFG_DL_ADC12_0_init(void)
{
DL_ADC12_setClockConfig(ADC12_0_INST, (DL_ADC12_ClockConfig *) &gADC12_0ClockConfig);
DL_ADC12_initSingleSample(ADC12_0_INST,
DL_ADC12_REPEAT_MODE_DISABLED, DL_ADC12_SAMPLING_SOURCE_AUTO, DL_ADC12_TRIG_SRC_SOFTWARE,
DL_ADC12_SAMP_CONV_RES_8_BIT, DL_ADC12_SAMP_CONV_DATA_FORMAT_UNSIGNED);
DL_ADC12_configConversionMem(ADC12_0_INST, ADC12_0_ADCMEM_0,
DL_ADC12_INPUT_CHAN_0, DL_ADC12_REFERENCE_VOLTAGE_VDDA, DL_ADC12_SAMPLE_TIMER_SOURCE_SCOMP1, DL_ADC12_AVERAGING_MODE_DISABLED,
DL_ADC12_BURN_OUT_SOURCE_DISABLED, DL_ADC12_TRIGGER_MODE_AUTO_NEXT, DL_ADC12_WINDOWS_COMP_MODE_DISABLED);
DL_ADC12_setSampleTime0(ADC12_0_INST,0);
DL_ADC12_setSampleTime1(ADC12_0_INST,32000);
/* Enable ADC12 interrupt */
DL_ADC12_clearInterruptStatus(ADC12_0_INST,(DL_ADC12_INTERRUPT_MEM0_RESULT_LOADED));
DL_ADC12_enableInterrupt(ADC12_0_INST,(DL_ADC12_INTERRUPT_MEM0_RESULT_LOADED));
DL_ADC12_enableConversions(ADC12_0_INST);
}
ADC采样中断函数
void ADC12_0_INST_IRQHandler(void)
{
switch(DL_ADC12_getPendingInterrupt(ADC12_0_INST))
{
case DL_ADC12_IIDX_MEM0_RESULT_LOADED:
//结果存储寄存器有更新
gCheckADC = true;
gAdcResult = DL_ADC12_getMemResult(ADC12_0_INST, DL_ADC12_MEM_IDX_0);
break;
default:
break;
}
}
做好这些工作之后，我们就可以使用ADC了，当然使用前还需要初始化一下
并且因为我们配置的时候选择了软件触发，所以还需要使用这个函数
- LED流水灯
这个就是很简单的工作了，相信大家也很熟悉了。
Led.c
#include "ti_msp_dl_config.h"
void LedFind(uint8_t num)
{
switch(num)
{
case 1:
DL_GPIO_setPins(LED_PORT,LED_LED1_PIN| LED_LED2_PIN | LED_LED3_PIN);
DL_GPIO_clearPins(LED_PORT,LED_LED0_PIN);
break;
case 2:
DL_GPIO_setPins(LED_PORT,LED_LED2_PIN | LED_LED3_PIN);
DL_GPIO_clearPins(LED_PORT,LED_LED0_PIN | LED_LED1_PIN);
break;
case 3:
DL_GPIO_setPins(LED_PORT,LED_LED3_PIN);
DL_GPIO_clearPins(LED_PORT,LED_LED0_PIN| LED_LED1_PIN | LED_LED2_PIN);
break;
case 4:
DL_GPIO_clearPins(LED_PORT,LED_LED0_PIN| LED_LED1_PIN | LED_LED2_PIN | LED_LED3_PIN);
break;
}
}
ti_msp_dl_config.h
//LED宏定义
/* Port definition for Pin Group LED */
#define LED_PORT (GPIOA)
/* Defines for LED0: GPIOA.8 with pinCMx 9 on package pin 12 */
#define LED_LED0_PIN (DL_GPIO_PIN_8)
#define LED_LED0_IOMUX (IOMUX_PINCM9)
/* Defines for LED1: GPIOA.9 with pinCMx 10 on package pin 13 */
#define LED_LED1_PIN (DL_GPIO_PIN_9)
#define LED_LED1_IOMUX (IOMUX_PINCM10)
/* Defines for LED2: GPIOA.10 with pinCMx 11 on package pin 14 */
#define LED_LED2_PIN (DL_GPIO_PIN_10)
#define LED_LED2_IOMUX (IOMUX_PINCM11)
/* Defines for LED3: GPIOA.11 with pinCMx 12 on package pin 15 */
#define LED_LED3_PIN (DL_GPIO_PIN_11)
#define LED_LED3_IOMUX (IOMUX_PINCM12)
/* Defines for LED4: GPIOA.2 with pinCMx 3 on package pin 6 */
#define LED_LED4_PIN (DL_GPIO_PIN_2)
#define LED_LED4_IOMUX (IOMUX_PINCM3)
/* Defines for LED5: GPIOA.3 with pinCMx 4 on package pin 7 */
#define LED_LED5_PIN (DL_GPIO_PIN_3)
#define LED_LED5_IOMUX (IOMUX_PINCM4)
/* Defines for LED6: GPIOA.15 with pinCMx 16 on package pin 19 */
#define LED_LED6_PIN (DL_GPIO_PIN_15)
#define LED_LED6_IOMUX (IOMUX_PINCM16)
/* Defines for LED7: GPIOA.4 with pinCMx 5 on package pin 8 */
#define LED_LED7_PIN (DL_GPIO_PIN_4)
#define LED_LED7_IOMUX (IOMUX_PINCM5)
6、主要代码片段说明
基于我自己的习惯， 我将主要的控制代码放到了定时中断函数里面去处理。首先我提前测试出了七个音调频率对应的周期，存在一个名为MusicF的数组里面，在我通过按键去改变频率的时候，按键返回的值就是对应了数组的下标，然后就可以产生不同的音调了。当我不按下按键的时候，默认返回0，对应MusicF[0]就是0。
随后软件开启ADC转换，因为我用的是8bits，也就是得到的范围为0到2的八次方，并且根据采集回来不同的值亮不同的灯。
最后是声音的改变，我一开始是想着，在四个ADC范围里面（0~64，65~128，127~192，193~256）设置四个占空比，后来发现这样子电位器的旋转就是作为一个无用功，而且如果这样子做的话会使得声音是一个突变，特别突兀。所以我就想把他做成随着电位器旋转，然后声音线性的变大或者变小。所以我对他设置占空比的函数进行了一个修改，没有直接给ADC转换后的数字值，我将他的范围等比例缩小到0~30。
7、遇到的困难
Sysconfig的不熟悉，不了解图形化软件配置的过程，软件没有汉化难以使用。解决方法，通过B站，CSDN等多个平台去学习软件的使用教程，通过一些实例去了解基本的初始化流程，使用翻译软件增加工作效率。
8、未来的建议
拓展一些多的功能，让这个项目增加一些用户交互的功能，更加全面。
- 比如使用显示屏显示当前音量，可以引用一些UI界面增加用户交互的功能。
- 矩阵键盘多增加几个对应频率的音调，比如说高音的以及低音的
- 可以快速的通过开关去”一键静音“，”一键开启“。
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