普冉PY32系列(七) SOP8,SOP10,SOP16封裝的PY32F002A/PY32F003管腳復用

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這篇主要介紹對於SOP8,SOP10,SOP16封裝的PY32F002A/PY32F003, 沒有BOOT0的情況如何修改Option Bytes, 以及如何在物理管腳上使用不同的PIN ...

PY32F0系列的封裝

在PY32F0系列的封裝可以分為兩大類, 20PIN及以上的和小於20PIN的.

20PIN, 24PIN 和 32PIN, 帶有獨立的 NRST 和 BOOT0, PIN腳互相獨立不復用;
8PIN, 10PIN 和 16PIN, 沒有 BOOT0, 存在多個PIN腳共用同一個物理管腳的情況

這篇主要介紹沒有BOOT0的情況如何修改Option Bytes, 以及如何在物理管腳上使用不同的PIN

PY32F002A 的封裝

PY32F002AL15S, PY32F002AA15M, PY32F002AW15S

可以看到 SOP8 和 SOP10 存在復用情況

PY32F002AW15U, PY32F002AF15P

PY32F003 的封裝

因為PY32F003型號較多, 這裡只列出小於20PIN的封裝

PY32F003L1xS, PY32F003L2XD, PY32F003L2xS

PY32F003A18N, PY32F003W1XS

PY32F002A/PY32F003 管腳復用

從上面的管腳配置可以看到, 大部分型號都存在同一物理管腳的復用情況, 有一些是功能腳(PF2/NRST)與普通IO腳的復用.

在 OB(Option Bytes)中禁用和啟用 PF2/RESET

PF2/NRST這個PIN是比較麻煩的一個功能腳, 因為預設啟用了RESET功能, 不受PIN模式的影響, 所以無論你把它設置成INPUT, OUTPUT 還是 ANALOG, RESET永遠生效, 和這個PIN同處於同一個物理管腳的PIN就沒法正常使用.

要禁用它的RESET功能, 要在晶元的 OB(Option Bytes)里修改. OB 位於地址 0x1FFF 0E80, 占用4個位元組, 其中2位元組是配置, 另外2位元組是這兩個位元組的反碼. 對應 RESET 功能的設置 NRST_MODE 存儲於第14位, 0表示僅複位輸入, 1表示禁用複位輸入,啟用 GPIO 功能.

對於正常帶 PF4/BOOT0 的型號, 在上電時拉高 BOOT0, 就可以從 system memory 啟動 boot loader, 通過 ISP 工具連接後在工具里修改 OB, 但是 SOP8 和 SOP16 這些封裝沒有 BOOT0, 所以沒法使用 ISP 工具修改. 只能通過代碼或第三方工具(例如JLink)修改. 以下以LL庫為例, 說明在代碼中修改OB的方法

在OB中關閉PF2複位輸入的方法

static void APP_FlashSetOptionBytes(void)
{
  FLASH_OBProgramInitTypeDef OBInitCfg;

  LL_FLASH_Unlock();
  LL_FLASH_OB_Unlock();

  OBInitCfg.OptionType = OPTIONBYTE_USER;
  OBInitCfg.USERType = OB_USER_BOR_EN | OB_USER_BOR_LEV | OB_USER_IWDG_SW | OB_USER_WWDG_SW | OB_USER_NRST_MODE | OB_USER_nBOOT1;
  /*
   * 預設的值: OB_BOR_DISABLE | OB_BOR_LEVEL_3p1_3p2 | OB_IWDG_SW | OB_WWDG_SW | OB_RESET_MODE_RESET | OB_BOOT1_SYSTEM;
  */
  OBInitCfg.USERConfig = OB_BOR_DISABLE | OB_BOR_LEVEL_3p1_3p2 | OB_IWDG_SW | OB_WWDG_SW | OB_RESET_MODE_GPIO | OB_BOOT1_SYSTEM;
  LL_FLASH_OBProgram(&OBInitCfg);

  LL_FLASH_Lock();
  LL_FLASH_OB_Lock();
  /* 重新載入OB, 這會觸發軟複位, MCU重啟 */
  LL_FLASH_OB_Launch();
}

註意, 上面這個方法執行後會重啟MCU, 所以在調用前要做個判斷, 否則它會一直迴圈重啟下去

/* 檢查 PF2 是否已經關閉了複位 */
if(READ_BIT(FLASH->OPTR, FLASH_OPTR_NRST_MODE) == OB_RESET_MODE_RESET)
{
  /* 如果沒關閉則調用 */
  APP_FlashSetOptionBytes();
}
// 否則繼續正常執行

這樣執行完之後, RESET按鈕就失效了, 如果要恢復, 要再將OB改回預設的值

OB_BOR_DISABLE | OB_BOR_LEVEL_3p1_3p2 | OB_IWDG_SW | OB_WWDG_SW | OB_RESET_MODE_RESET | OB_BOOT1_SYSTEM;

同一物理管腳的其它PIN, 設為模擬(ANALOG)模式

以下以SOP16封裝的為例, 啟用 PF1, PF0, 禁用對應同一管腳的 PA14 和 PF2

static void APP_GPIO_Config(void)
{
  //...

  // PF1 SCL
  GPIO_InitStruct.Pin = LL_GPIO_PIN_1;
  GPIO_InitStruct.Mode = LL_GPIO_MODE_ALTERNATE;
  GPIO_InitStruct.Speed = LL_GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
  GPIO_InitStruct.OutputType = LL_GPIO_OUTPUT_OPENDRAIN;
  GPIO_InitStruct.Pull = LL_GPIO_PULL_UP;
  GPIO_InitStruct.Alternate = LL_GPIO_AF_12;
  LL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);

  // PF0 SDA
  GPIO_InitStruct.Pin = LL_GPIO_PIN_0;
  GPIO_InitStruct.Alternate = LL_GPIO_AF_12;
  LL_GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);

  /**
   * 根據數據手冊第20頁, 同管腳的其它PIN應當設為 ANALOG.
  */
  // PA14
  LL_GPIO_SetPinMode(GPIOA, LL_GPIO_PIN_14, LL_GPIO_MODE_ANALOG);
  // PF2
  LL_GPIO_SetPinMode(GPIOF, LL_GPIO_PIN_2, LL_GPIO_MODE_ANALOG);

  //...
}

電路連線避免干擾

管腳復用之後, 一些功能腳帶的開關按鈕和電阻電容就會對其它PIN造成影響.

例如對於複位鍵, 如果上面加了電容, 其容量一般是104(100nF), 用於避免按鍵抖動, 如果將這個腳禁用複位, 改為I2C的輸出, 這個電容就會對輸出信號造成干擾, 100nF的容量基本能消除掉1KHz以上的頻率, 所以要將這樣的電容去掉.

啟動增加延時, 確保上電燒錄

因為小封裝沒有 BOOT0, 所以在 SWD 口燒錄失敗的情況下, 沒法用 ISP 工具救場, 如果你的程式加電後沒有預留足夠長時間的 delay, 又把 SWD 口的 PA13 PA14 給關掉了, 那下一次燒錄就會幹瞪眼.

一個好習慣是在設置完時鐘之後, 保留一到兩秒的延時, 可以在加電後從容不迫地按下燒錄按鈕.

int main(void)
{
  uint8_t i;

  BSP_RCC_HSI_24MConfig();
  /** 
   * 在SWD口關閉前停留2秒, 保證上電後有足夠長的燒錄等待時間
  */
  LL_mDelay(2000);

  //...

代碼示例

以 SOP16 封裝的 PY32F003W18S 為例, 依然使用 1602LCD 作為參考.

代碼通過禁用 PA14 和 PF2, 將 PF1 和 PF0 設置為 I2C 外設介面, 驅動 1602LCD.

源代碼已經提交到 GitHub 倉庫, 地址: https://github.com/IOsetting/py32f0-template/tree/main/Examples/LL/I2C/PCF8574_1602LCD_PY32F003W_PF0_PF1

運行示例

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