一文分享MM32F0140 COMP的學(xué)習(xí)筆記

COMP簡(jiǎn)介

COMP作為比較器，可用于比較模擬輸入電壓，并集成數(shù)字濾波器，其結(jié)果可輸出至I/O口或定時(shí)器。

MM32F0140的COMP包含連接外部輸入的COMP正相通道1 ~ 4，連接CRV及其他外部輸入的COMP反相輸入通道1 ~ 4；支持多種速率和功耗，支持比較結(jié)果的濾波功能，支持通過(guò)外部事件將CPU從睡眠和停機(jī)模式喚醒，帶有輪詢功能。

COMP的功能框圖如圖1所示，COMP存在多個(gè)正相輸入與多個(gè)反相輸入通道，正相輸入可從各外部引腳之間選取，反相輸入可從外部引腳或者CRV電壓分壓值，CRV的電壓可選擇VDDA或者內(nèi)部參考電壓（VREFINT）的分壓。當(dāng)正相輸入電壓高于反相輸入電壓，輸出比較結(jié)果為高輸出，當(dāng)正相輸入電壓低于反相輸入電壓，輸出比較結(jié)果為低輸出，比較結(jié)果可輸出至定時(shí)器或I/O口。

圖1.COMP功能框圖

COMP配置

COMP的配置包含關(guān)于輸出濾波、遲滯電壓、輸出極性、輸出方向選擇、正相輸入選擇、反相輸入選擇、功耗選擇及比較器工作模式選擇，其中在使用I/O端口用作比較器輸入時(shí)，需配置對(duì)應(yīng)引腳為模擬輸入模式；比較器也具有鎖定機(jī)制，可保證比較器的設(shè)置不會(huì)被無(wú)效寄存器訪問(wèn)或因程序計(jì)數(shù)器破壞而改變。

遲滯電壓

遲滯電壓能夠防止噪聲干擾，保證系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定，可通過(guò)操作比較器控制狀態(tài)寄存器（COMPx_CSR）的HYST位，對(duì)遲滯電壓進(jìn)行配置。遲滯電壓可配置為：90mV（HYST［1:0］=11）、30mV（HYST［1:0］=10）、15mV（HYST［1:0］=01）、0mV（HYST［1:0］=00）。

輸出極性

輸出極性用于設(shè)置輸出為同相輸出或反相輸出，操作比較器控制狀態(tài)寄存器（COMPx_CSR）的POL位，POL配置為1則為反相輸出，POL位配置為0則為同相輸出。

輸出方向

通過(guò)操作比較器控制狀態(tài)寄存器（COMPx_CSR）的OUT_SEL位，可配置輸出結(jié)果到特定的定時(shí)器中，COMP輸出方向列表如圖2所示。

圖2.COMP輸出方向

正相輸入

操作比較器控制狀態(tài)寄存器（COMPx_CSR）的INP_SEL位，可對(duì)比較器的正相輸入信號(hào)源進(jìn)行選擇，共有4種信號(hào)源，正相通道如圖3所示。

正相通道0 COMPx_INP0（INP\_SEL［1:0］=00）

正相通道1 COMPx_INP1（INP\_SEL［1:0］=01）

正相通道2 COMPx_INP2（INP\_SEL［1:0］=10）

正相通道3 COMPx_INP3（INP\_SEL［1:0］=11）

圖3.COMP正相輸入

反相輸入

操作比較器控制狀態(tài)寄存器（COMPx_CSR）的INM_SEL位，可對(duì)比較器的反相輸入信號(hào)源進(jìn)行選擇，部分反相通道如圖4所示。

反相通道0 COMPx_INM0（INM\_SEL［2:0］=000）

反相通道1 COMPx_INM1（INM\_SEL［2:0］=001）

反相通道2 COMPx_INM2（INM\_SEL［2:0］=010）

反相通道3 COMPx_INM3（INM\_SEL［2:0］=011）

反相通道4 COMPx_INM4（INM\_SEL［2:0］=100）

圖4.COMP反相輸入

功耗模式

在具體應(yīng)用中，可通過(guò)調(diào)整比較器功耗和響應(yīng)時(shí)間得到最優(yōu)的結(jié)果，功耗模式共包含四種，能夠通過(guò)軟件操作比較器控制狀態(tài)寄存器（COMPx_CSR）的MODE位進(jìn)行功耗設(shè)置。

高速/高功耗（MODE［1:0］=00）

中速/中等功耗（MODE［1:0］=01）

低速/低功耗（MODE［1:0］=10）

極低速/極低功耗（MODE［1:0］=11）

輸出濾波

操作比較器控制狀態(tài)寄存器（COMPx_CSR）的OFLT位，可進(jìn)行輸出濾波的配置，若比較結(jié)果保持n個(gè)時(shí)鐘周期不變，則輸出有效，“n”為圖5中所例舉的時(shí)鐘周期數(shù)。

圖5.輸出濾波配置

工作模式

普通工作模式

COMP的輸入通道可以在普通工作模式下通過(guò)軟件選擇，配置比較器控制狀態(tài)寄存器（COMPx_CSR）的INP_SEL位和INM_SEL位選擇正相輸入與反相輸入，將COMPx_CSR寄存器的EN位置1，使能比較器，COMP比較所選擇的INP和INM端口上的信號(hào)，比較結(jié)果存放于COMPx_CSR寄存器的OUT位。若在配置COMP的INM_SEL位時(shí)選擇CRV，則需要配置比較器外部參考電壓寄存器（COMP_CRV）的CRV_SEL位，然后將CRV_EN置位。

輪詢工作模式

COMP可以在輪詢工作模式下通過(guò)硬件輪詢的方式分時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)通道的比較結(jié)果，配置比較器輪詢寄存器（COMPx_POLL）的PER1OD位來(lái)選擇所需要的輪詢等待周期，配置F1XN位決定INM端口的信號(hào)是否跟隨INP端口輪詢變化，配置POLL_CH位決定所需要輪詢的通道是1/2/3 或者1/2，POLL_EN位置1啟動(dòng)輪詢功能，再配置COMPx_CSR寄存器的EN位，使比較器開(kāi)始上電工作，輪詢比較的結(jié)果存放于COMPx\_POLL寄存器的POUT位，其中POUT［2］、POUT［1］、POUT［0］位分別存放輪詢通道3/2/1的比較結(jié)果。

鎖定機(jī)制

為使比較器設(shè)置不會(huì)被無(wú)效寄存器訪問(wèn)或因程序計(jì)數(shù)器破壞而改變，可將比較器控制狀態(tài)寄存器設(shè)置為寫保護(hù)。操作比較器控制狀態(tài)寄存器（COMPx_CSR）的LOCK位置1，使比較器鎖定，整個(gè)COMPx_CSR寄存器變成只讀，該位可由系統(tǒng)復(fù)位清零。

實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)使用COMP的0號(hào)比較器，將正相輸入通道0與反相輸入通道0進(jìn)行比較，通過(guò)串口打印當(dāng)前的比較狀態(tài)。配置比較器控制狀態(tài)寄存器的OFLT位，設(shè)置為若比較結(jié)果保持4個(gè)時(shí)鐘周期不變，則輸出有效；配置HYST位使遲滯電壓為90mV，配置POL位使輸出極性為同相輸出，配置OUT_SEL位為0使輸出結(jié)果不進(jìn)入任何TIM，配置INP_SEL與INM_SEL位選擇正相輸入通道0與反相輸入通道0，配置MODE位使功耗為高速/高功耗；通過(guò)EN位置位使能COMP，給予正相輸入通道與反相輸入通道電壓，通過(guò)串口觀察比較結(jié)果

啟用COMP外設(shè)時(shí)鐘 enable_clock()

實(shí)驗(yàn)使用COMP進(jìn)行正相輸入電壓與反相輸入電壓對(duì)比，采用串口打印的方式觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所使用的引腳均屬于GPIOA組，因此需要啟用COMP、UART1及GPIOA的外設(shè)時(shí)鐘。

void enable_clock()
{
    /* Enable COMP clock. */
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2_PERIPH_COMP;
    /* Enable GPIOA clock. */
    RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1_PERIPH_GPIOA;
    /* Enable UART1 clock. */
    RCC->APB2ENR |= RCC_APB2_PERIPH_UART1;
}

配置引腳 pin_init()

配置COMP的正相輸入通道0與反相輸入通道0所對(duì)應(yīng)的引腳，正相通道0的對(duì)應(yīng)引腳為PA1，反相通道0的對(duì)應(yīng)引腳為PA5，模式配置為模擬輸入；由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通過(guò)串口顯示，故配置UART的TX(PA9)與RX(PA10)引腳。

void pin_init()
{
    /* PA1 - COMP PInput_0. */
    GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_MODE1_MASK;
    GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_MODE1(GPIO_PinMode_In_Analog); /* PA1 Analog input. */

    /* PA5 - COMP NInput_0. */
    GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_MODE5_MASK;
    GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_MODE5(GPIO_PinMode_In_Analog); /* PA5 Analog input. */

    /* Setup PA9, PA10. */
    GPIOA->CRH &= ~GPIO_CRH_MODE9_MASK;
    GPIOA->CRH |= GPIO_CRH_MODE9(GPIO_PinMode_AF_PushPull);     /* PA9 multiplexed push-pull output. */
    GPIOA->AFRH &= ~GPIO_AFRH_AFR_MASK;
    GPIOA->AFRH |= (GPIO_AF_1 << GPIO_CRH_MODE9_SHIFT);   /* Use AF1. */
    
    GPIOA->CRH &= ~GPIO_CRH_MODE10_MASK;
    GPIOA->CRH |= GPIO_CRH_MODE10(GPIO_PinMode_In_Floating);     /* PA10 floating input. */
    GPIOA->AFRH |= (GPIO_AF_1 << GPIO_CRH_MODE10_SHIFT);    /* Use AF1. */
}

UART初始化 uart_init()

初始化UART,配置時(shí)鐘頻率、波特率、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、停止位、傳輸模式及是否使用校驗(yàn)。

void uart_init()
{
    /* Clear the corresponding bit to be used. */
    UART1->CCR &= ~( UART_CCR_PEN_MASK | UART_CCR_PSEL_MASK | UART_CCR_SPB0_MASK | UART_CCR_SPB1_MASK | UART_CCR_CHAR_MASK );
    UART1->GCR &= ~( UART_GCR_AUTOFLOWEN_MASK | UART_GCR_RXEN_MASK | UART_GCR_TXEN_MASK );
    /* WordLength. */
    UART1->CCR |= UART_CCR_CHAR_MASK;
    /* XferMode. */
    UART1->GCR |= (UART_XferMode_RxTx << UART_GCR_RXEN_SHIFT);
    /* Setup baudrate, BOARD_DEBUG_UART_FREQ = 48000000u, BOARD_DEBUG_UART_BAUDRATE = 9600u. */
    UART1->BRR = (BOARD_DEBUG_UART_FREQ / BOARD_DEBUG_UART_BAUDRATE) / 16u;
    UART1->FRA = (BOARD_DEBUG_UART_FREQ / BOARD_DEBUG_UART_BAUDRATE) % 16u;
    /* Enable UART1. */
    UART1->GCR |= UART_GCR_UARTEN_MASK;
}

COMP初始化 comp_init()

實(shí)驗(yàn)使用COMP的0號(hào)比較器，操作比較器控制狀態(tài)寄存器(COMP1_CSR)，配置輸出濾波、遲滯電壓、輸出極性、輸出方向選擇、正相輸入通道、反相輸入通道及功耗模式。

void comp_init()
{
    /* Output filter. */
    COMP->CSR[0] |= COMP_CSR_OFLT(COMP_OutFilter_4);  /* If the comparison result remains unchanged for four clock cycles, the output is valid. COMP_OutFilter_4 = 2. */
    /* Hysteresis. */
    COMP->CSR[0] |= COMP_CSR_HYST(COMP_Hysteresis_Alt3);  /* 90mV, COMP_Hysteresis_Alt3 = 3. */
    /* No invert output. */
    COMP->CSR[0] |= COMP_CSR_POL(false);  /* In-phase output. */
    /* Not output to other peripheral input. */
    COMP->CSR[0] |= COMP_CSR_OUTSEL(COMP_OutMux_None);  /* COMP_OutMux_None = 0. */
    /* Positive side. */
    COMP->CSR[0] |= COMP_CSR_INPSEL(COMP_InMux_Alt0);  /* COMP_INP[0], PA1, COMP_InMux_Alt0 = 0. */
    /* Inverse side. */
    COMP->CSR[0] |= COMP_CSR_INMSEL(COMP_InMux_Alt0);   /* COMP_INM[0], PA5, COMP_InMux_Alt0 = 0. */
    /* The faster the speed, the higher the power consumption. */
    COMP->CSR[0] |= COMP_CSR_MODE(COMP_Speed_High);  /* COMP_Speed_High = 0, high speed, high power. */
}

main()函數(shù)

main()函數(shù)結(jié)合上述操作，通過(guò)讀取比較器控制狀態(tài)寄存器(COMP_CSR)的OUT位，獲取當(dāng)前輸出狀態(tài)；本實(shí)驗(yàn)使對(duì)應(yīng)引腳由杜邦線連接VCC或GND，從而給予正相輸入通道與反相輸入通道電壓，每按下任意按鍵就獲取一次當(dāng)前輸出狀態(tài)，當(dāng)正相輸入高于反相輸入，輸出為高輸出，串口打印"- positive"；當(dāng)正相輸入低于反相輸入，輸出為低輸出，串口打印"- inverse"。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示，當(dāng)PA1接VCC且PA5接GND時(shí)，當(dāng)前輸出狀態(tài)為高輸出,按下任意按鍵，串口顯示"- positive"；當(dāng)PA1接GND且PA5接VCC時(shí)，當(dāng)前輸出狀態(tài)為低輸出，按下任意按鍵，串口顯示"- inverse"。

void main()
{
    enable_clock();
    pin_init();
    uart_init();
    printf("comp_basic example.\r\n");
    comp_init();
    printf("press any key to get compare result ...\r\n");

    while (1)
    {
        getchar();
        if ( 0u != ( COMP_CSR_OUT_MASK & COMP->CSR[0] ) )
        {
            printf("- positive.\r\n"); /* The positive input voltage is higher than the negative input voltage. */
        }
        else
        {
            printf("- inverse.\r\n");  /* The positive input voltage is lower than the negative input voltage. */
        }
    }
}

圖6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果