當(dāng)嵌入式系統(tǒng)在運(yùn)行時，去處理一些內(nèi)部數(shù)據(jù)是比較難的，一旦使用Debug工具調(diào)試斷點(diǎn)，則整個系統(tǒng)便會停下來，而無法監(jiān)測到運(yùn)行中的真實(shí)情況，本文介紹一種簡單的數(shù)據(jù)可視化工具Data Visualizer的使用，如圖1所示，類似于MCC工具，可以從MPLAB XIDE的Plugins中去在線安裝此插件,此處不做詳述。安裝好的視圖如圖2所示。

圖1 數(shù)據(jù)可視化工具的作用

圖2 安裝好之后的Data Visualizer

一.嵌入式系統(tǒng)的創(chuàng)建

在使用Data Visualizer之前，我們先通過MCC建立一個工程，通過PWM1產(chǎn)生器信號PG1H信號，觸發(fā)ADC的專用通道AN0,在ADC AN0中斷中得到AN0在Demo板上的采樣值，同時在Timer1的中斷中去采用UART外設(shè)把數(shù)據(jù)發(fā)送到Data Visualizer的界面中去顯示。除此之外，我們也驗(yàn)證一下使用Data Visualizer的基本串口終端的功能。

圖3 數(shù)據(jù)顯示實(shí)驗(yàn)平臺

本文實(shí)驗(yàn)均基于dsPIC33CK256MP506 Digital Power PIM 板，MA330048，如圖3所示。

圖4 主時鐘的配置參數(shù)

主時鐘的配置參數(shù)如圖4所示，采用內(nèi)部FRC振蕩器，通過PLL適當(dāng)配置可以達(dá)到100MHz的指令時鐘頻率，這里系統(tǒng)時鐘FOSC為200M.

圖5 輔助時鐘的配置參數(shù)

輔助時鐘同樣采用內(nèi)部FRC振蕩器，通過APLL的適當(dāng)配置達(dá)到500M的時鐘輸出，作為PWM模塊的輸入時鐘。此時我們注意FVCO/4為400M, 會用它作為ADC的輸入時鐘，將ADC內(nèi)核時鐘配置為66.5MHz,以滿足小于70MHz的要求。

圖6 Timer1的配置參數(shù)

將定時器Timer1配置為2mS的周期，我們每一次中斷都會去將數(shù)據(jù)送到Data Visualizer界面。

圖7 UART的配置參數(shù)

將UART1的波特率設(shè)為230400，并且重定位Printf到UART以便在代碼中使用Printf函數(shù)打印變量輸出。

圖8 pin腳基于Demo板設(shè)置

通過參考硬件Demo板的UART端口連接，在MCC中設(shè)置相應(yīng)的端口，并使能UART的起始狀態(tài)為高。此處AN0為我們監(jiān)控的采樣數(shù)據(jù)通道，對應(yīng)板上的P2可調(diào)電阻電壓輸入。

圖9 全局中斷和ADC及Timer中斷的使能

由于我們需要在AN0中斷中得到ADC AN0的500kHz頻率的周期采樣值，因此使能AN0的中斷，并設(shè)定高優(yōu)先級，Timer1中斷設(shè)置為低優(yōu)先級，且使能中斷。

由于篇幅和主題的關(guān)系，我們這里對PWM模塊和ADC模塊的配置不做詳細(xì)介紹，后續(xù)會專門通過相應(yīng)的篇幅去介紹。

圖10 ADC中斷信號和PWM之間的關(guān)系

圖10中，我們測量得到的在500kHz的PWM（CH1）開關(guān)頻率下，每周期都觸發(fā)ADC AN0進(jìn)入AN0中斷，進(jìn)行RB12翻轉(zhuǎn)(CH2)，而CH4為AN0的電壓值1.66V,此時dsPIC33CK的供電為板上的LDO輸出3.3V.

圖11 Timer1中斷的翻轉(zhuǎn)信號

在圖11中，我們測量得到Timer1中斷的翻轉(zhuǎn)信號RB11（CH3),每次中斷都會翻轉(zhuǎn)，所以其翻轉(zhuǎn)周期和Timer1設(shè)定的周期2ms相同。

二.在Timer 1中斷中進(jìn)行串口終端數(shù)據(jù)的發(fā)送

圖12 Timer1中斷中將數(shù)據(jù)發(fā)送到Data Visualizer終端

圖13 串口參數(shù)設(shè)置窗口

燒錄程序后，當(dāng)接上Demo板串口數(shù)據(jù)線，拔掉編程接口線并將編程器PICkit4移除板子連接避免相互影響，由于板上自帶USB轉(zhuǎn)串口接口器件，因此會自動識別串口號為COM10,設(shè)定Baud Rate為230400和MCC配置保持一致，并檢查其它默認(rèn)配置和MCC串口配置一致，否則打印出來的可能是無意義的亂碼。

圖14 串口數(shù)據(jù)發(fā)送到終端

在上圖14中，選擇COM10右側(cè)的下拉選項中，選擇Send to Terminal，并且在右側(cè)窗口中，選擇正確的數(shù)據(jù)源COM10,設(shè)置為8bit ASCII碼，則可以觀察到如截圖中的期望的數(shù)據(jù)結(jié)果。

三．在Timer1中斷中發(fā)送數(shù)據(jù)流到Data Visualizer圖形顯示窗口

圖15 在Timer 1中斷中進(jìn)行數(shù)據(jù)流發(fā)送設(shè)置

圖16 數(shù)據(jù)流封裝的幀格式解釋

大多數(shù)數(shù)據(jù)通信界面使用字節(jié)流去做數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)需要傳輸多個字節(jié)的數(shù)據(jù)時，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的封裝，Data Visualizer得到原始數(shù)據(jù)后，進(jìn)行封裝為多個數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流的格式取決于用戶的定義。

圖17 Data Visualizer目前支持的變量數(shù)據(jù)類型

目前此數(shù)據(jù)顯示工具支持的數(shù)據(jù)類型如圖17所示，這里我們用到的是16位的無符號ADC數(shù)據(jù)，表示單端無符號數(shù)據(jù)采樣值。

圖18 數(shù)據(jù)流的格式說明

在具體執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送時，最低位的字節(jié)先發(fā)送，高位的字節(jié)后發(fā)送，由一個起始字節(jié)和結(jié)尾字節(jié)組成一個封裝結(jié)構(gòu)，采用這個封裝結(jié)構(gòu)去幫助解釋器同步數(shù)據(jù)流。起始字節(jié)可以是任意的字節(jié)，結(jié)尾字節(jié)是起始字節(jié)的反碼字節(jié)。

燒錄代碼后，連接串口USB線，移除PICkit4和板子和電腦的連接，打開Data Visualizer界面。

圖19 將數(shù)據(jù)流發(fā)送到Data Visualizer并圖形顯示

如圖19選擇COM10 右側(cè)的New Variable Streamer選項，打開數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)設(shè)置界面。

圖20 數(shù)據(jù)流格式設(shè)置要求

圖21 數(shù)據(jù)流設(shè)置界面

除了給數(shù)據(jù)流命名之外，由于起始字節(jié)為0x03，則需要設(shè)置幀格式為One’s Complement,并寫入起始幀字節(jié)數(shù)據(jù)，界面自動得到結(jié)束幀字節(jié)為0xFC。

圖22 添加變量名稱及類型

這里我們只傳輸一個16位無符號數(shù)據(jù)即可,并選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示軸格式。

圖23 Data Visualizer中的數(shù)據(jù)顯示

注意左側(cè)選擇正確的數(shù)據(jù)源，此處為COM10,下面數(shù)據(jù)終端中的原有數(shù)據(jù)可以清零，并且設(shè)置為斷開數(shù)據(jù)源。此時上面窗口顯示正確的數(shù)據(jù)圖形顯示，此處由于是數(shù)字電位器設(shè)定的ADC采樣電壓，因此有一些小的波動。

圖24 數(shù)據(jù)縱縱坐標(biāo)設(shè)置合適范圍

當(dāng)從曲線左側(cè)的設(shè)置按鈕中進(jìn)入，可以設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示范圍，如圖24所示。

圖25 調(diào)整數(shù)據(jù)范圍后的數(shù)據(jù)顯示

此時顯示的數(shù)據(jù)為2.03k，很接近實(shí)際的電壓1.65V對應(yīng)的ADC采樣值2048.

圖26 鼠標(biāo)滾輪調(diào)整橫坐標(biāo)范圍及精度

當(dāng)采用鼠標(biāo)滾輪調(diào)整橫坐標(biāo)時間單位時，可以看到右側(cè)的窗口的數(shù)據(jù)同時跟隨變化，實(shí)時顯示。

相關(guān)Printf的典型轉(zhuǎn)義字符及數(shù)據(jù)說明符順便列到下面，必要時供參考，注意在使用時 #include.

圖27 Printf函數(shù)轉(zhuǎn)義字符

圖28 Printf典型數(shù)據(jù)說明符

總結(jié)，本文基于PWM觸發(fā)ADC采樣電壓為例，通過串口UART將數(shù)據(jù)在Timer1定時器中斷中發(fā)送到串口終端進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示及圖形化數(shù)據(jù)顯示，方便在嵌入式系統(tǒng)中進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)的監(jiān)查。