使用STM32调试FMSDR模块及解调FM电台（2）
3. 调试8027使其发出单音fm信号3.1 输出24mhz和验证i2c接口
硬件连接
将fm_sdr板卡和stm32h750开发板连接。
本文中所有例子中我们都仅给msi001使用天线，因为qn8027离得很近，发射端不需要使用天线
本程序中操作的管脚如下描述：
2. pwm输出24mhzqn8027芯片需要输入24mhz的时钟作为参考信号，在这里通过stm32h750的timer2产生24m的方波，提供给qn8027作为输入参考信号。
pwm信号的关键参数是频率和占空比，我们分别看一下如何设定tim2来确定输出pwm的频率和占空比：
pwm的输出频率=计数器计数频率/（计数器的计数上限+1），计数器计数频率在上图中是ck_cnt，它由时钟和触发控制模块输出的ck_psc经过psc分频器得到，因此我们在初始化tim1的时候选择时钟源为ck_int，预分频器比为1（寄存器中写入为0），这样我们的ck_cnt是240mhz；而计数器的计数上限就是自动重载寄存器apr的值，设定为9；
pwm的占空比，由比较寄存器（ccr1-4的值）和计数器计数上限（apr的值）决定，设定ccr1为4的话，pwm1的占空比即为（4+1）/（9+1）= 50%。
具体timer输出pwm方法介绍，可以回顾基础实验“实验六tim1输出pwm”：
3. 硬件iic接口配置芯片的控制接口是i2c协议，要使芯片正常工作，首先i2c接口的操作要正常。这里利用qn8027的i2c支持可读可写，写入0x00寄存器一个值，再读出来。如果读出和写入的一致，说明i2c操作正常，芯片可以被控。这样进行后续调试才有初步把握。
需要配置stm32h750的硬件i2c，然后发出控制字操作8027芯片，确认板卡和芯片正常工作。i2c工作速度设为100k.
也可以使用gpio模拟i2c时序，可以回顾基础实验“实验十五 矩阵键盘和数码管显示—模拟iic”。
4. 编写代码在main中使能pwm输出，和读写qn8027寄存器
int main(void){ hal_init(); systemclock_config(); mx_gpio_init(); mx_tim2_init(); mx_i2c2_init(); hal_tim_pwm_start(&htim2,tim_channel_1);//tim2开启pwm，输出24mhzqn8027_writeonebyte(0x00, 0x31); //向寄存器0x00写入值0x31hal_delay(100); //延时100msqn8027_read_byte = qn8027_readonebyte(0x00); //读取寄存器0x00的值 while (1) { }}添加qn8027驱动代码
#include qn8027/qn8027.hi2c_handletypedef *qn8027 = &hi2c2; //初始化qn8027寄存器,设为98.5m输出uint8_t qn8027_98_5m_reg_tbl[][2]={ 0x00, 0x31, 0x01, 0xc2, 0x02, 0xb9, 0x03, 0x80, 0x04, 0xb2, 0x10, 0x32, 0x11, 0x81, };//在qn8027指定地址读出一个数据//writeaddr :写入数据的目的地址 //datatowrite:要写入的数据uint8_t qn8027_readonebyte(uint8_t readaddr){ uint8_t temp=0; hal_i2c_mem_read(qn8027,qn8027_read,readaddr,1,&temp,1,20); return temp;}//在qn8027指定地址写入一个数据//writeaddr :写入数据的目的地址 //datatowrite:要写入的数据hal_statustypedef qn8027_writeonebyte(uint8_t writeaddr,uint8_t datatowrite){ hal_statustypedef errorcode = hal_ok; errorcode = hal_i2c_mem_write(qn8027,qn8027_write,writeaddr,1,&datatowrite,1,20); return errorcode;}//qn8027初始化，初始化成98.5m,改变寄存器参数配置不同频率hal_statustypedef qn8027_init(void){ uint32_t i=0; hal_statustypedef errorcode = hal_ok; //设置:输出98.5m for(i=0;i< (sizeof(qn8027_98_5m_reg_tbl)/2);i++) { errorcode = qn8027_writeonebyte(qn8027_98_5m_reg_tbl[i][0],qn8027_98_5m_reg_tbl[i][1]); } return errorcode;}5. pwm测试输出如果有条件，可以使用示波器测试qn8027_refclk管脚，观测有无24m的波形。
6. qn8027读写测试在keil中用debug单步调试，先向寄存器0x00写入值0x31，再读取寄存器0x00的值，通过watch窗口观察变量qn8027_read_byte值为0x31.说明i2c读写正确。
如果读出的值和写入的值一致，说明i2c时序和8027硬件都没有问题。那么我们就可以继续下一步配置。
注意，i2c时序写入这一步看上去虽然简单，却是最经常出问题的步骤。如果遇到8027没有反应，建议用如下方法排查：
电源测试：8027供电是否正常；io通断测试：使用io输出高低电平，通过测量确定pcb焊接正确，且插对了孔位；i2c时序测试：确定i2c的上拉电阻正确，使用示波器或逻辑分析仪捕获发出的i2c时序，判断是否i2c配置寄存器有错误；fpga写的i2c程序，则要特别留意是否有代码bug。8027如果没有应答，观察是否有虚焊等情况（开发板发货前经过测试，基本上可以排除电源和8027的焊接问题）。3.2 将h750内部dac输出的1khz正弦波调制到98.5mhz下面，我们将使用单片机的pa4管脚发出单音（正弦波），频率1khz，峰峰值1600mvpp，直流偏置1.65v。接入fmsdr开发板的调制信号管脚dac_l。单片机管脚pa15发出24mhz的pwm信号，提供芯片的参考时钟。通过i2c接口控制qn8027芯片。
1. 硬件连接将fm_sdr板卡和stm32h750开发板连接。
程序中操作的管脚如下描述：
dac输出1khz正弦波
stm32h750开发板输出1khz的正弦波，通过timer6产生25k频率的触发事件，dac配置为外部timer6触发中断。正弦波表长度为25字长，每次timer6触发事件发送，在中断服务程序中一直循环发送波表。
也可以使用timer事件触发dma输出波形方法，可以回顾基础实验“实验二十八 dac应用定时器触发实现dma输出波形”。
dac驱动设计
定时器触发dac做dma数据传输的实现思路 实现思路框图如下：
qn8027设置输出频率为98.5mhz
在qn8027.c文件中，添加如下代码，配置qn8027寄存器如下，第一行是寄存器地址，第二行是写入寄存器值。（下表对应98.5m的频点）。寄存器取值参考前面调试文档。
i2c配置和操作在前一小节已经讲解，可以回顾前一小节查看。
编写代码
在main中使能pwm输出，初始化正弦波码表，开启tim6和dac。初始化qn8027频率为98.5m.在tim6_dac_irqhandler中断中更新dac值。
1khz正弦波输出测试
用示波器测量dac输出（pa4管脚），和经过滤波后波形。ch1（黄色）是dac发出的1khz正弦波，ch2（蓝色）是经过硬件滤波后qn8027输入管脚的波形。
测试点如下图（滤波前波形测量r45下侧，滤波后波形测量r8左右都行）：
98.5mhz fm信号测试
配置好qn8027后，1khz的正弦波单音就被调制在98.5mhz上，用fm收音机调到98.5mhz频点上就可以听到这个1khz的“嘟”声。 注意：如果当地98.5mhz上有电台，可以换一个空白的频点，避开已有的电台。
成品收音机的功能是已知的，用已知来调试未知，是调试的基本思路。
除了使用成品收音机来验证98.5m上fm调制的1khz信号之外，我们也可以用m302的频谱仪来验证，因为m302的带宽有50mhz，输入的100mhz信号虽然有衰减，但是在频域上还是能看见的。
这里涉及到欠采样理论。欠采样理论不在这里讲解，以图示来说明。
以98m的频点为例，用100m采样。信号是周期连续波，采样脉冲是δ函数。采样过程就相当于时域相乘，对应频域卷积。就是把信号的正负频谱进行搬移。图中画出0附近的几个搬移，-200m，-100m，0，100m，200m。为了看清楚，每对之间的高度画的不一样，便于区分。可以看到，在100m位置的搬移上，-98m落在2m位置。
同样的，如果以10m采样率采样，经过多个奈奎斯特域的翻折，98m的信号也会落到2m位置上。
我们将ain1连接到fm输出端口，开启fft功能：
选择打开fft功能
选择5m带宽（采样率10msps），可以看到混叠到1.5mhz的fm信号和4mhz上的时钟信号。如下图。
暂停后将频率轴展宽到1.4m - 1.6m，可以清晰看到混叠到1.5mhz的fm信号：
从实验过程可以看到，欠采样会出现频谱翻折，谐波翻折，混频翻折，会有多个频谱线。所以实际中如果要利用欠采样来采样高频信号，需要添加滤波器。这里只是利用了欠采样来查看qn8027是否发出了设置的频点。
使用成品收音机或者使用频谱仪，确认qn8027发出正确的单音fm信号后，我们就可以使用这个“已知的单音fm信号”来调试msi001了。单音比直接收电台的音频更简单直观的看到msi001的采集、解调和滤波各个步骤的波形，并和已知正确波形进行对比。
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本程序中操作的管脚如下描述：
2. pwm输出24mhzqn8027芯片需要输入24mhz的时钟作为参考信号，在这里通过stm32h750的timer2产生24m的方波，提供给qn8027作为输入参考信号。
pwm信号的关键参数是频率和占空比，我们分别看一下如何设定tim2来确定输出pwm的频率和占空比：
pwm的输出频率=计数器计数频率/（计数器的计数上限+1），计数器计数频率在上图中是ck_cnt，它由时钟和触发控制模块输出的ck_psc经过psc分频器得到，因此我们在初始化tim1的时候选择时钟源为ck_int，预分频器比为1（寄存器中写入为0），这样我们的ck_cnt是240mhz；而计数器的计数上限就是自动重载寄存器apr的值，设定为9；
pwm的占空比，由比较寄存器（ccr1-4的值）和计数器计数上限（apr的值）决定，设定ccr1为4的话，pwm1的占空比即为（4+1）/（9+1）= 50%。
具体timer输出pwm方法介绍，可以回顾基础实验“实验六tim1输出pwm”：
3. 硬件iic接口配置芯片的控制接口是i2c协议，要使芯片正常工作，首先i2c接口的操作要正常。这里利用qn8027的i2c支持可读可写，写入0x00寄存器一个值，再读出来。如果读出和写入的一致，说明i2c操作正常，芯片可以被控。这样进行后续调试才有初步把握。
需要配置stm32h750的硬件i2c，然后发出控制字操作8027芯片，确认板卡和芯片正常工作。i2c工作速度设为100k.
也可以使用gpio模拟i2c时序，可以回顾基础实验“实验十五 矩阵键盘和数码管显示—模拟iic”。
4. 编写代码在main中使能pwm输出，和读写qn8027寄存器
int main(void){ hal_init(); systemclock_config(); mx_gpio_init(); mx_tim2_init(); mx_i2c2_init(); hal_tim_pwm_start(&htim2,tim_channel_1);//tim2开启pwm，输出24mhzqn8027_writeonebyte(0x00, 0x31); //向寄存器0x00写入值0x31hal_delay(100); //延时100msqn8027_read_byte = qn8027_readonebyte(0x00); //读取寄存器0x00的值 while (1) { }}添加qn8027驱动代码
#include qn8027/qn8027.hi2c_handletypedef *qn8027 = &hi2c2; //初始化qn8027寄存器,设为98.5m输出uint8_t qn8027_98_5m_reg_tbl[][2]={ 0x00, 0x31, 0x01, 0xc2, 0x02, 0xb9, 0x03, 0x80, 0x04, 0xb2, 0x10, 0x32, 0x11, 0x81, };//在qn8027指定地址读出一个数据//writeaddr :写入数据的目的地址 //datatowrite:要写入的数据uint8_t qn8027_readonebyte(uint8_t readaddr){ uint8_t temp=0; hal_i2c_mem_read(qn8027,qn8027_read,readaddr,1,&temp,1,20); return temp;}//在qn8027指定地址写入一个数据//writeaddr :写入数据的目的地址 //datatowrite:要写入的数据hal_statustypedef qn8027_writeonebyte(uint8_t writeaddr,uint8_t datatowrite){ hal_statustypedef errorcode = hal_ok; errorcode = hal_i2c_mem_write(qn8027,qn8027_write,writeaddr,1,&datatowrite,1,20); return errorcode;}//qn8027初始化，初始化成98.5m,改变寄存器参数配置不同频率hal_statustypedef qn8027_init(void){ uint32_t i=0; hal_statustypedef errorcode = hal_ok; //设置:输出98.5m for(i=0;i< (sizeof(qn8027_98_5m_reg_tbl)/2);i++) { errorcode = qn8027_writeonebyte(qn8027_98_5m_reg_tbl[i][0],qn8027_98_5m_reg_tbl[i][1]); } return errorcode;}5. pwm测试输出如果有条件，可以使用示波器测试qn8027_refclk管脚，观测有无24m的波形。
6. qn8027读写测试在keil中用debug单步调试，先向寄存器0x00写入值0x31，再读取寄存器0x00的值，通过watch窗口观察变量qn8027_read_byte值为0x31.说明i2c读写正确。
如果读出的值和写入的值一致，说明i2c时序和8027硬件都没有问题。那么我们就可以继续下一步配置。
注意，i2c时序写入这一步看上去虽然简单，却是最经常出问题的步骤。如果遇到8027没有反应，建议用如下方法排查：
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1. 硬件连接将fm_sdr板卡和stm32h750开发板连接。
程序中操作的管脚如下描述：
dac输出1khz正弦波
stm32h750开发板输出1khz的正弦波，通过timer6产生25k频率的触发事件，dac配置为外部timer6触发中断。正弦波表长度为25字长，每次timer6触发事件发送，在中断服务程序中一直循环发送波表。
也可以使用timer事件触发dma输出波形方法，可以回顾基础实验“实验二十八 dac应用定时器触发实现dma输出波形”。
dac驱动设计
定时器触发dac做dma数据传输的实现思路 实现思路框图如下：
qn8027设置输出频率为98.5mhz
在qn8027.c文件中，添加如下代码，配置qn8027寄存器如下，第一行是寄存器地址，第二行是写入寄存器值。（下表对应98.5m的频点）。寄存器取值参考前面调试文档。
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编写代码
在main中使能pwm输出，初始化正弦波码表，开启tim6和dac。初始化qn8027频率为98.5m.在tim6_dac_irqhandler中断中更新dac值。
1khz正弦波输出测试
用示波器测量dac输出（pa4管脚），和经过滤波后波形。ch1（黄色）是dac发出的1khz正弦波，ch2（蓝色）是经过硬件滤波后qn8027输入管脚的波形。
测试点如下图（滤波前波形测量r45下侧，滤波后波形测量r8左右都行）：
98.5mhz fm信号测试
配置好qn8027后，1khz的正弦波单音就被调制在98.5mhz上，用fm收音机调到98.5mhz频点上就可以听到这个1khz的“嘟”声。 注意：如果当地98.5mhz上有电台，可以换一个空白的频点，避开已有的电台。
成品收音机的功能是已知的，用已知来调试未知，是调试的基本思路。
除了使用成品收音机来验证98.5m上fm调制的1khz信号之外，我们也可以用m302的频谱仪来验证，因为m302的带宽有50mhz，输入的100mhz信号虽然有衰减，但是在频域上还是能看见的。
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同样的，如果以10m采样率采样，经过多个奈奎斯特域的翻折，98m的信号也会落到2m位置上。
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