蓝牙ble-DA14580初级入门教程2_DA14580硬件基础教程

硬件基础教程
——DA14580_DK/AK开发板系列
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2015/3/18




DA14580_DK/AK开发板系列
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目录
一、核心板资源示意图.....................................................................................................................4
二、DA14580最小系统.....................................................................................................................4
2.1芯片介绍...............................................................................................................................4
2.2电路图..................................................................................................................................5
三、片外 Flash................................................................................................................................... 6
3.1芯片介绍..............................................................................................................................6
3.2电路设计..............................................................................................................................6
3.3实验......................................................................................................................................8
3.3.1 FLASH读写实验........................................................................................................ 8
3.3.2程序下载实验.......................................................................................................... 8
四、RTC电路......................................................................................................................................8
4.1芯片介绍..............................................................................................................................8
4.2电路设计..............................................................................................................................9
4.3常用寄存器讲解............................................................................................................... 10
4.3.1状态控制寄存器 1.................................................................................................10
4.3.2状态控制寄存器 2.................................................................................................11
4.3.3秒寄存器................................................................................................................ 11
4.3.4分钟寄存器............................................................................................................ 11
4.3.5时寄存器................................................................................................................ 12
4.3.6天寄存器................................................................................................................ 12
4.3.7周寄存器................................................................................................................ 12
4.3.8世纪/月寄存器.......................................................................................................12
4.3.9年寄存器................................................................................................................ 12
4.3.10分钟闹铃寄存器.................................................................................................. 13
4.3.11时闹铃寄存器...................................................................................................... 13
4.3.12天闹铃寄存器...................................................................................................... 13
4.3.13周闹铃寄存器...................................................................................................... 13
4.3.14时钟输出引脚控制及时钟寄存器......................................................................14
4.3.15定时器控制寄存器..............................................................................................14
4.3.16定时器寄存器...................................................................................................... 14
4.4实验....................................................................................................................................14
五、陀螺仪 MPU6050..................................................................................................................... 15
5.1芯片介绍............................................................................................................................15
5.2电路设计............................................................................................................................15
5.3常用寄存器介绍............................................................................................................... 16
5.3.1采样速率分频寄存器............................................................................................17
5.3.2配置寄存器............................................................................................................ 17
5.3.3角速度配置寄存器................................................................................................17
5.3.4加速度配置寄存器................................................................................................17
5.3.5加速度测量值寄存器............................................................................................18
5.3.6角速度测量值寄存器............................................................................................18
5.3.7电源管理寄存器 1.................................................................................................18
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5.3.8电源管理寄存器 2.................................................................................................18
5.3.9设备身份验证寄存器............................................................................................19
5.4实验....................................................................................................................................19
六、简单外设...................................................................................................................................19
6.1电路设计............................................................................................................................19
6.2实验....................................................................................................................................19
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DA14580_DK/AK开发板系列
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DA14580_DK/AK开发板系列
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一、核心板资源示意图
二、DA14580最小系统
2.1芯片介绍
DA14580是首款突破 4mA无线收发电流极限的蓝牙智能解决方案，可提供最长的电池
运行时间。同时高度集成的 DA14580还具备最低的系统成本，也是目前业界尺寸最小的蓝
牙智能 SoC。主要特征有：
（1） 16MHz的 32位 ARM Cortes-M0处理器，专用链路处理器以及 AES-128位加密处
理器；
（2） 32KB一次性编程的内存（OTP），42KB系统静态随机存储器（SRAM），84KB的
只读存储器（ROM），8KB的保留静态随机存储器（SRAM）；
（3）集成升压/降压直流转换器，可以使用 3V或 1.5V纽扣电池供电，用于测量电池
电量的 10位模数转换；
（4）有可编程配置的 IO口：14个（WLCSP34封装），24个（QFN40封装），32个（QFN48
封装），两个串口（硬件流控制可以达到 1M），SPI+接口，I2C接口，3线正交解码器，4路
10位模数转换；
（5）集成了 2.4GHzCMOS发送器，单端天线，1mW发送功率，-93dBm的接收灵敏度。
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具体芯片说明可以阅读官方数据手册 DA14580_DS_v3.1.pdf，位于目录：..\开发板资料\
硬件资料。
2.2电路图
开发板中使用的是降压模式，使用 VBAT3V引脚供电。最小系统包括 DA14580、复位、
晶振（有两个 16M与 32.768K）、Debug接口、天线等。最小系统电路图如下图所示：
电路可以参考官方数据手册中的典型应用电路中的升压模式并结合引脚描述进行设计。
注：Debug口 SW_CLK与 SWDIO与单片机的 GPIO口 P14与 P15共用。如下图所示：
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由数据手册中的引脚描述表格中可以看出，单片机的 GPIO口可以通过配置成特殊功能
的接口，如 I2C、SPI、UART等。但有些功能有限制，如 ADC接口只能在 P0[0~3]中选择；还
有当 I2C以及 SPI连接的设备作为外部 FLASH使用时，也有限制，具体见下一节“片外 FLASH”。
三、片外 Flash
3.1芯片介绍
W25X20CL是 2Mbit大小的 SPI（Serial Peripheral Interface）接口 Flash存储设备，为内
存空间、引脚和功耗有限制的系统提供一个存储解决方案。可以很好的用于应用程序存储、
声音、文本和数据。工作电压为 2.3V~3.6V，电流在工作时低至 1mA，在休眠模式下低至 1uA。
内部有 1024个可编程页，每页有 256个字节。具体介绍请参考官方数据手册 W25X20CL，
位于目录：..\开发板资料\硬件资料。
3.2电路设计
由于 DA14580的内部只有 OTP（一次性编程），只能下载一次，所以一般外挂一个片外
FLASH来下载程序，这里需要注意使用 DA公司规定的芯片。
电路图如下图所示：
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如果需要从外部 FLASH加载程序，则对应的接口需要按照固定的规定，开发板上使用的
P00—>SCK，P03—>CS，P05—>MOSI，P06—>MISO，如下图所示：
电路设计参考数据手册的典型电路与引脚功能，如下图所示：
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3.3实验
3.3.1 FLASH读写实验
实验步骤及现象可以参考教程《SPI FLASH专题讲解》中的实验，该教程位于目录：..\开发板资源\教程\ 专题下。
3.3.2程序下载实验
程序下载之后，需要复位，或者通过 KEIL重新 DEBUG一次才可以运行。程序具体的下
载过程见教程《零基础快速上手教程》，位于目录：..\开发板资料\教程\初级教程下。
四、RTC电路
4.1芯片介绍
PCF8563是一个互补金属氧化物半导体（CMOS）实时时钟、日历低功耗芯片。一个可
编程的时钟输出，中断输出，并且可以进行低电压检测。所有的地址和数据可以通过两线双
向的 I2C总线进行传输。最大的总线速度是 400Kbit/s。寄存器地址在每次读写之后会自动递
增。
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4.2电路设计
实时时钟使用 PCF8563，为 I2C接口。中断引脚为开漏，所以需要上拉电阻。如下图所
示：
电路设计是参考数据手册中的典型电路与引脚描述，如下图所示：
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4.3常用寄存器讲解
4.3.1状态控制寄存器 1
TEST1：如果为 1则进入外部时钟测试模式，如果正常使用 rtc功能，该位必须为 0；
STOP：如果为 1则停止工作，但是时钟输出引脚仍可输出 32.768KHz，为 0则时钟正常
工作；
TESTC：设置为 0则正常工作。
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4.3.2状态控制寄存器 2
TI_TP：为 0时，当 TF为有效，则中断有效，为 1时，中断脉冲根据表格 7决定；
AF：读取时，为 1闹钟有效，为 0无效，写入时，为 0，闹钟标志清零，为 1闹钟标志
不变；
TF：读取时，为 1定时器有效，为 0无效，写入时，为 0，定时器标志清零，为 1定时
器标志不变；
AIE：为 0则闹钟中断无效，为 1则有效；
TIE：为 0则定时器中断无效，为 1有效。
4.3.3秒寄存器
VL：为 0表示时钟起振稳定，为 1则不稳定，要是 rtc正常工作，该位必须为 0；
SECONDS：存储秒数值。
4.3.4分钟寄存器
MINUTES：存储分数值。
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4.3.5时寄存器
HOURS：存储时数值。
4.3.6天寄存器
DAYS：存储天数值。
4.3.7周寄存器
WEEKDAYS：存储星期值。
4.3.8世纪/月寄存器
C：为 0表示处于 x世纪，为 1则处于 x+1世纪；
MONTHS：存储月数值。
4.3.9年寄存器
YEARS：存储年数值。
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4.3.10分钟闹铃寄存器
AE_M：为 0则使能分钟闹铃，为 1则无效；
MINUTE_ALARM：分钟闹铃时间。
4.3.11时闹铃寄存器
AE_H：为 0则使能时闹铃，为 1则无效；
HOUR_ALARM：时闹铃时间。
4.3.12天闹铃寄存器
AE_D：为 0则使能天闹铃，为 1则无效；
DAY_ALARM：天闹铃时间。
4.3.13周闹铃寄存器
AE_W：为 0则使能周闹铃，为 1则无效；
WEEKDAY_ALARM：周闹铃时间。
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4.3.14时钟输出引脚控制及时钟寄存器
FE：为 0表示时钟输出脚为高阻态，为 1则表示正常输出；
FD[1:0]：时钟引脚输出信号的频率。
4.3.15定时器控制寄存器
TE：为 0则定时器不可用，为 1则定时器可用；
TD[1:0]：定时器时钟源频率选择。
4.3.16定时器寄存器
TIMER[7:0]：定时器的定时值，可根据上面公式计算。
以上只是对寄存器的简单介绍，具体的详细介绍和使用请参考官方数据手册
PCF8563T5.pdf，位于目录：..\开发板资料\硬件资料。
4.4实验
RTC的相关实验和现象可以参考《实时时钟专题》，位于目录：..\开发板资料\教程\专题
下。
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五、陀螺仪 MPU6050
5.1芯片介绍
MPU6050是全球首例整合性 6轴运动处理组件，相对于多组件方案，免除了组合陀螺
仪与加速器时之轴间差的问题，减少了大量的包装空间。
该芯片为 I2C接口，I2C地址可以通过 AD0引脚选择，接地为 0x68，接电源为 0x69。同
时该芯片也可以作为 I2C主设备控制另外的 I2C接口的传感器。
具体特征参数及其他功能请参考官方数据手册 PS-MPU-6000A.pdf，位于目录：..\DA14580DK/AK开
发板\硬件资料。
5.2电路设计
电路图如下图所示，该陀螺仪为 I2C接口，挂在 I2C总线上。
电路设计参考数据手册中的典型应用电路以及引脚描述表格，如下图所示：
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5.3常用寄存器介绍
只是对常用的寄存器进行简单的介绍，具体功能和其他寄存器请读者参考官方数据手册
RM-MPU-6000A.pdf，位于目录：..\开发板资料\硬件资料。
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5.3.1采样速率分频寄存器
该寄存器可读、可写。
该寄存器决定采样速率的分频值。
5.3.2配置寄存器
该寄存器可读、可写。
EXT_SYNC_SET：配置FSYNC引脚的采样；
DLPF_CFG：配置低通滤波器。
5.3.3角速度配置寄存器
该寄存器可读、可写。
XG_ST：该位设置为1，则角速度X轴自测；
YG_ST：该位设置为1，则角速度X轴自测；
ZG_ST：该位设置为1，则角速度X轴自测；
FS_SEL：角速度量程选择。
5.3.4加速度配置寄存器
该寄存器可读、可写。
XA_ST：该位设置为1，则加速度X轴自测；
YA_ST：该位设置为1，则加速度Y轴自测；
ZA_ST：该位设置为1，则加速度Z轴自测；
ACCEL_FS_SEL：设置加速度的量程；
ACCEL_HPF：高通滤波器配置。
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5.3.5加速度测量值寄存器
这些寄存器为只读寄存器，分别存储加速度 X、Y、Z三轴的高 8位与低 8位值。
5.3.6角速度测量值寄存器
这些寄存器为只读寄存器，分别存储角速度 X、Y、Z三轴的高 8位与低 8位值。
5.3.7电源管理寄存器 1
该寄存器可读、可写。
DEVICE_RESET：该位设置为 1，则所有的寄存器值变为默认值，该位自动清零；
SLEEP：该位设置为 1，则 MPU进入睡眠模式；
CYCLE：该位设置为 1，SLEEP位为 0时，MPU会在睡眠模式与唤醒模式之间循环切换，
切换速率由寄存器 108的 LP_WAKE_CTRL决定。
TEMP_DIS：该位设置为 1，温度传感器不可用；
CLKSEL：选择设备的时钟源。
5.3.8电源管理寄存器 2
该寄存器可读、可写。
LP_WAKE_CTRL ：为无符号值，当只有加速度进入休眠模式时，决定唤醒的平率；
STBY_XA：设置为 1，加速度 X轴进入等待模式；
STBY_YA：设置为 1，加速度 Y轴进入等待模式；
STBY_ZA：设置为 1，加速度 Z轴进入等待模式；
STBY_XG：设置为 1，角速度 X轴进入等待模式；
STBY_YG：设置为 1，角速度 Y轴进入等待模式；
STBY_ZG：设置为 1，角速度 Z轴进入等待模式；
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5.3.9设备身份验证寄存器
该寄存器用于确定设备的身份，为只读寄存器，读取默认值为 0x68，为该设备 7位 I2C
地址的前 6位值。
5.4实验
MPU的相关实验和现象可以参考《MPU专题讲解》，位于目录：..\开发板资料\教程\专
题下。
六、简单外设
6.1电路设计
简单外设电路有 LED，按键，蜂鸣器，振动马达，数模转换，如下图所示：
蜂鸣器使用三极管驱动，增加电流。
振动马达使用三极管控制开关，高电平有效。
模数转换可用于测量锂电池的电量，充电锂电池的电压在 3.7V~4.2V之间，与电量正相
关。由于电压过大，所以使用一个电阻与可调电阻串联的形式进行分压。
6.2实验
该实验可参考教程《裸机教程》中的 GPIO实验（LED，按键，蜂鸣器，振动马达）和
ADC实验（电量检测），该教程位于目录：..\开发板资料\教程\初级教程。
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