探索PCA8561AHN-ARD評(píng)估板：功能、配置與應(yīng)用全解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，評(píng)估板是工程師們進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試和開(kāi)發(fā)的重要工具。今天，我們就來(lái)深入了解一下NXP Semiconductors推出的PCA8561AHN-ARD評(píng)估板，它在汽車(chē)18x4 LCD段驅(qū)動(dòng)測(cè)試方面有著出色的表現(xiàn)。

文件下載：NXP Semiconductors PCA8561AHN-ARD LCD驅(qū)動(dòng)器Arduino擴(kuò)展板.pdf

評(píng)估板概述

PCA8561AHN-ARD評(píng)估板是一款配備Arduino端口的子卡，主要用于對(duì)PCA8561 IC（汽車(chē)18x4 LCD段驅(qū)動(dòng)器）進(jìn)行便捷的測(cè)試和設(shè)計(jì)。該評(píng)估板完全兼容IMXRT1050 EVK、LPCXpresso55S69（LPC55S69 - ECK）和i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK等主板，還提供了GUI軟件控制功能。而且，它可以連接到任何配備Arduino端口的設(shè)備上，為工程師們提供了極大的便利。

資源獲取與社區(qū)交流

NXP Semiconductors在其官方網(wǎng)站http://www.nxp.com上提供了評(píng)估板及其支持設(shè)備的在線資源。PCA8561AHN - ARD評(píng)估板的信息頁(yè)面為http://www.nxp.com/PCA8561AHN - ARD ，這里提供了評(píng)估板的概述信息、文檔、軟件和工具、參數(shù)、訂購(gòu)信息以及入門(mén)指南等內(nèi)容。同時(shí)，NXP社區(qū)（http://community.nxp.com ）也是一個(gè)很好的交流平臺(tái)，工程師們可以在這里分享想法和技巧，提問(wèn)并解答技術(shù)問(wèn)題，獲取關(guān)于嵌入式設(shè)計(jì)主題的各種建議。

準(zhǔn)備工作

套件內(nèi)容

• 裝在防靜電袋中的已組裝和測(cè)試好的評(píng)估板
• 快速入門(mén)指南

前提條件

雖然熟悉I2C總線會(huì)有所幫助，但這并非必需條件。

靜電處理要求

該設(shè)備對(duì)靜電放電（ESD）敏感，在運(yùn)輸和處理過(guò)程中，一定要使用接地帶或觸摸PC機(jī)箱等接地源，以避免靜電對(duì)設(shè)備造成損壞。

最低系統(tǒng)要求

• 安裝Windows 10系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)
• 一個(gè)USB端口（兼容3.0、2.0或1.1）
• 以下三款EVK板之一：MIMXRT1050 - EVK、LPC55S69 - EVK、8MMINILPD4 - EVK，并配備相關(guān)的固件/GUI軟件
• 如果EVK套件中未包含，還需要用于PC和EVK板之間電源和數(shù)據(jù)連接的USB電纜

硬件詳解

評(píng)估板特點(diǎn)

• 配備Arduino Uno R3端口，可直接與Arduino設(shè)備連接
• 板載復(fù)位開(kāi)關(guān)
• 用于I2C地址設(shè)置的板載跳線
• 完全兼容IMXRT1050 EVK板、LPCXpresso55S69開(kāi)發(fā)板和i.MX Mini LPDDR4 EVK板，并支持Windows 10的GUI軟件

需要注意的是，在使用i.MX Mini LPDDR4 EVK板時(shí)，需要在EVK和PCA8561AHN - ARD子板之間使用IMX8MMINI - IARD轉(zhuǎn)接板。

主要組件

評(píng)估板的主要組件在圖中都有明確標(biāo)識(shí)，Arduino端口連接器（J1、J4、J5、J6）位于板的底部。

原理圖

PCA8561AHN - ARD的原理圖可在URL：http://www.nxp.com/PCA8561AHN - ARD獲取。

Arduino端口

電路通過(guò)J6和J4從Arduino端口獲取電源，J6的4號(hào)引腳為3.3V電源，5號(hào)引腳為5V電源，J6的6、7號(hào)引腳和J4的7號(hào)引腳為電源返回（接地）。

LCD驅(qū)動(dòng)

PCA8561AHN - ARD的LCD驅(qū)動(dòng)和顯示部分如圖所示。被測(cè)設(shè)備（U1）通過(guò)I2C總線（Arduino連接器J1的A5/SCL和A4/SDA）進(jìn)行控制，PCA8561AHN的I2C端口中，8號(hào)引腳為SCL，9號(hào)引腳為SDA，R15和R16是I2C上拉電阻。復(fù)位輸入（U1的5號(hào)引腳）可以通過(guò)按下板載開(kāi)關(guān)SW1在本地激活，也可以通過(guò)Arduino端口（連接器J5的1號(hào)引腳）從GUI軟件遠(yuǎn)程激活。PCA8561 IC有一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘，也可以使用外部時(shí)鐘。當(dāng)使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，被測(cè)設(shè)備（U1）的CLK引腳（7號(hào)引腳）可配置為輸出以提供時(shí)鐘信號(hào)，此時(shí)應(yīng)移除跳線頭J10；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，應(yīng)安裝J10，并將U1配置為使用外部時(shí)鐘。PCA8561驅(qū)動(dòng)“DE301 - RS - 20/6.35” LCD顯示屏（U2），該顯示屏有八個(gè)字符顯示，但驅(qū)動(dòng)僅控制四個(gè)（最高有效）字符。

電源供應(yīng)

評(píng)估板的電源供應(yīng)部分如圖所示，它由Arduino端口提供3.3V和5V電源。LED D1是3.3V電源指示燈（VCC_3V3_MAIN電源網(wǎng)絡(luò)），LED D3和D2是5V電源指示燈（VCC_5V_MAIN電源網(wǎng)絡(luò)）。晶體管Q1和Q2確保LCD驅(qū)動(dòng)器所需的上電和下電順序，具體可參考PCA8561數(shù)據(jù)手冊(cè)中的電源序列部分。

跳線和測(cè)試點(diǎn)

軟件工具安裝與配置

PCA8561AHN - ARD評(píng)估板設(shè)計(jì)為與配備Arduino端口的主板配合使用，它完全兼容IMXRT1050 EVK板、LPCXpresso55S69開(kāi)發(fā)板和i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK板。在開(kāi)始使用之前，需要從NXP公司網(wǎng)站（www.nxp.com/）下載相應(yīng)的固件包對(duì)EVK主板進(jìn)行編程。此外，還可以從NXP網(wǎng)站下載一個(gè)GUI應(yīng)用程序（Windows 10平臺(tái)），通過(guò)上述任何一款EVK板實(shí)現(xiàn)對(duì)PCA8561AHN - ARD子板的快速測(cè)試和操作。具體的安裝步驟可參考從NXP網(wǎng)站下載的EVK_Firmware_And_GUI_Install_Guide_For_Arduino_Boards.pdf說(shuō)明文件。安裝完成軟件后，首先要選擇正確的EVK - PCA8561AHN - ARD子卡組合，然后就可以通過(guò)GUI界面控制評(píng)估板了。

硬件配置

與IMXRT1050 EVK板配合使用

使用PCA8561AHN - ARD子板與IMXRT1050 EVK板配合時(shí)，需要以下硬件：

• 一塊IMXRT1050 - EVK板
• 一塊PCA8561AHN - ARD子板
• 一根USB - A / USB Micro - B電纜
• 一臺(tái)運(yùn)行Windows 10操作系統(tǒng)的PC

IMXRT1050 EVK主板可以通過(guò)以下三種方式供電：

• 將外部5VDC電源連接到板上的桶形電源連接器（J2）
• 將USB電纜從PC連接到板上的Micro - B USB連接器（J9）
• 將USB電纜從PC連接到板上的USB連接器（J28），此時(shí)USB端口還可同時(shí)作為調(diào)試接口

配置硬件和工作站的步驟如下：

1. 配置EVK的合適電源配置（J1）。如果使用J28供電，J1跳線應(yīng)置于5 - 6位置；如果使用外部電源（連接到J2），跳線J1應(yīng)置于1 - 2位置。
2. 將PCA8561AHN - ARD子卡插入EVK的Arduino連接器。
3. 使用USB連接器J28將EVK板連接到計(jì)算機(jī)的USB端口。
4. 安裝IMXRT1050目標(biāo)固件（從NXP網(wǎng)站下載，并參考UM11581，Arduino shields GUI and firmware installation manual獲取詳細(xì)步驟）。
5. 安裝GUI應(yīng)用程序（參考UM11581）。
6. 打開(kāi)GUI應(yīng)用程序，從PC操作設(shè)備。關(guān)于GUI操作的詳細(xì)信息，請(qǐng)參考“GUI描述”部分。

與LPCXpresso55S69開(kāi)發(fā)板配合使用

使用PCA8561AHN - ARD子板與LPCXpresso55S69開(kāi)發(fā)板配合時(shí)，所需硬件如下：

• 一塊LPCXpresso55S69 EVK板
• 一塊PCA8561AHN - ARD子板
• 一根USB - A / USB Micro - B電纜
• 一臺(tái)運(yùn)行Windows 10操作系統(tǒng)的PC

LPCXpresso55S69開(kāi)發(fā)板配備了四個(gè)USB Micro - B連接器（P5、P6、P9和P10），可以通過(guò)任何USB端口供電。使用P6 USB連接器將板連接到PC可以簡(jiǎn)化啟動(dòng)操作，因?yàn)镻6專門(mén)用于調(diào)試，USB電纜可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)為板供電和作為數(shù)據(jù)鏈路的功能。

配置和操作步驟如下：

1. 將PCA8561AHN - ARD子卡插入LPCXpresso55S69開(kāi)發(fā)板的P16 - P19連接器。
2. 使用P6 USB端口將開(kāi)發(fā)板連接到PC。
3. 安裝LPCXpresso55S69目標(biāo)固件（從NXP網(wǎng)站下載并閱讀EVK_Firmware_And_GUI_Install_Guide_For_Arduino_Boards.pdf說(shuō)明文件）。
4. 在PC上安裝GUI應(yīng)用程序（參考上述說(shuō)明文件）。
5. 打開(kāi)GUI應(yīng)用程序，從PC操作設(shè)備。關(guān)于GUI操作的詳細(xì)信息，請(qǐng)參考相關(guān)部分。

與i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK板配合使用

當(dāng)使用i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK板與PCA8561AHN - ARD板配合時(shí)，需要使用第三塊板（IMX8MMINI - IARD轉(zhuǎn)接板），它作為EVK和子板之間的信號(hào)橋接器。i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK板沒(méi)有Arduino端口，而是有一個(gè)2 x 20引腳擴(kuò)展連接器（J1003），這是一個(gè)多用途端口，包含各種數(shù)字I/O線，包括專門(mén)的I2C和SPI總線。

操作所需的硬件配置如下：

• 一塊i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK板
• 一塊PCA8561AHN - ARD子板
• 一塊IMX8MMINI - IARD轉(zhuǎn)接板
• 一根USB - A / USB - C電纜
• 一根USB - A / USB Micro - B電纜
• 一臺(tái)運(yùn)行Windows 10操作系統(tǒng)的PC

配置和操作步驟如下：

1. 將PCA8561AHN - ARD插入IMX8MMINI - IARD轉(zhuǎn)接板的Arduino連接器（位于頂部）。
2. 將IMXMMINI - IARD連接器插頭J1（位于板底部）插入i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK頂部的J1003擴(kuò)展板。
3. 使用USB Type C電纜連接到PORT 2為EVK板上電。
4. 使用USB Micro - B電纜將EVK連接到PC的J901調(diào)試端口。
5. 將SW101置于ON位置為板上電。
6. 安裝MIMXRT1050目標(biāo)固件（從NXP網(wǎng)站下載UM11581，Arduino shields GUI and firmware installation manual）。
7. 在PC上安裝GUI應(yīng)用程序（參考上述說(shuō)明文件）。
8. 打開(kāi)GUI應(yīng)用程序，從PC操作設(shè)備。關(guān)于GUI操作的詳細(xì)信息，請(qǐng)參考相關(guān)部分。

與其他設(shè)備配合使用

PCA8561AHN - ARD子板也可以與其他具有Arduino端口的EVK板配合使用。如果EVK板配備了Arduino端口，可以根據(jù)PCA8561規(guī)格開(kāi)發(fā)固件，然后將子板直接連接到EVK板進(jìn)行操作；如果EVK板沒(méi)有Arduino端口，則需要根據(jù)Arduino連接器的引腳圖表進(jìn)行必要的電氣連接（用于電源、I2C總線和控制線），并開(kāi)發(fā)符合IC規(guī)格的固件。同時(shí)，要確保正確的電氣連接，避免信號(hào)線上的數(shù)據(jù)沖突，以防止IC損壞。

GUI描述

NXP Semiconductors為其四款EVK板提供了一個(gè)通用的GUI應(yīng)用程序，可用于控制PCA8561AHN - ARD子板。在PC（Windows 10）上安裝GUI軟件包后，確保已連接并上電的三款EVK板之一與PCA8561AHN - ARD子板連接到PC，然后打開(kāi)“NXP_GUI(PCA8561AHN)” GUI應(yīng)用程序。

SETTINGS選項(xiàng)卡

GUI應(yīng)用程序默認(rèn)打開(kāi)SETTINGS選項(xiàng)卡，窗口左側(cè)顯示板設(shè)置，包括以下內(nèi)容：

• 選擇EVK：顯示EVK列表，選擇錯(cuò)誤的EVK板會(huì)導(dǎo)致連接失敗，并彈出“Unable to Connect with EVK”消息框。
• 選擇COM端口：顯示為通信選擇的端口，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇端口。
• 選擇板：允許用戶選擇正確的子板。

選擇正確的參數(shù)后，點(diǎn)擊“Connect”按鈕即可建立與EVK的連接，GUI窗口底部的狀態(tài)欄會(huì)實(shí)時(shí)顯示PC與EVK之間的連接狀態(tài)。連接建立后，板載LCD顯示屏（U2）將顯示默認(rèn)消息“ABCD”，同時(shí)GUI中的四位顯示屏也會(huì)顯示相同的消息。窗口右側(cè)的設(shè)備設(shè)置部分有一個(gè)I2C地址選擇設(shè)置，該設(shè)置必須與PCA8561AHN - ARD子板上的跳線J7和J8選擇的地址相同，否則將無(wú)法寫(xiě)入被測(cè)設(shè)備的任何內(nèi)部寄存器?！癝et”按鈕用于將新值寫(xiě)入PCA8561 IC的內(nèi)部寄存器，“Reset Chip”按鈕用于將PCA8561 IC的所有內(nèi)部寄存器恢復(fù)到默認(rèn)狀態(tài)。

Display Data選項(xiàng)卡

點(diǎn)擊“Display Data”選項(xiàng)卡，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新窗口，用戶可以在此處寫(xiě)入要在PCA8561AHN - ARD板的LCD顯示屏上顯示的消息。該選項(xiàng)卡提供了以下設(shè)置：

• Display All Segment：ON/OFF命令，選擇ON時(shí)，四位字符顯示