该演示程序实现了多个关键模块，包括高速ADC采样、多摩川协议串口配置、CRC校验、ATAN2计算优化以及EQDC正交解码等功能。程序基于NXP MCXA154微控制器开发板设计，展示了该芯片的多种高级功能。
MDK工程位置: sincos_encoder\boards\frdmmcxa156\driver_examples\sin_cos_encoder\sin_cos_encoder
系统使用外部20MHz晶振，并通过FRO自动校准实现高精度时钟源。主要时钟配置：
- 内核时钟: 96MHz
- ADC时钟: 内部 FRO48MHz 作为输入时钟
- UART时钟: 直接使用外部20MHz晶振作为输入时钟
- 定时器时钟: 96MHz，用于高精度计时
- Keil MDK
- SDK: SDK_2_16_000_FRDM-MCXA156
-
同时使用两个ADC控制器(ADC0和ADC1)进行同步采样
- ADC0: 通道0、1、4
- ADC1: 通道4、0、1
- 对应引脚: P2_0至P2_5
-
支持硬件平均采样，可通过
app_adc.h中的ADC_HW_AVERAGE_MODE宏定义调整 -
支持链式命令配置，实现多通道顺序采样
-
提供快速转换模式，仅采样特定通道以提高性能
-
支持硬件触发，可通过ARM TXEV事件同步触发
- 使用LPTMR0作为定时触发源，支持可配置采样率
- EDMA自动搬运ADC数据到内存缓冲区
- 支持128个样本的连续采样
- 默认配置6.4kHz采样率，实现20ms内完成128个样本采集
- 硬件配置：
- ADC: ADC0通道0 (P2_0)
- 定时器: LPTMR0
- DMA: DMA0通道2
- 缓冲区: 128个32位样本，32字节对齐
实现了多摩川协议使用的CRC-8算法(多项式: x^8 + x^2 + x + 1)，包括：
- 基于查表的软件实现
- 硬件加速实现
- 性能对比和验证功能
- 支持测试向量验证
ATAN2优化实现使用多项式近似法，相比标准库函数提供了显著的性能提升：
- 实现快速ATAN2近似计算，使用六阶多项式
- 与标准库函数精度对比
- 性能基准测试
- 支持四象限角度计算
- 支持2.5Mbps波特率配置
- 外部20MHz晶振作为时钟输入，可以完美分频出2.5Mbps波特率(无计算误差)
- 使用LPUART1，引脚P3_21(TX)和P3_20(RX), 使用SDK的 DMA uart example.
- 支持正交编码器信号解码
- 输入引脚:
- P3_31: TRG_IN10(ENA)
- P4_6: TRG IN4(ENI)
- P2_17: TRG IN9(ENB)
- NXP MCXA156微控制器开发板
- 外部时钟源(20MHz)，需要硬件改动
- 串口连接(用于调试和命令交互)
- 支持ADC输入的模拟信号源(用于ADC测试)
该演示程序采用模块化设计，主要组件包括：
main.c: 主程序入口，初始化各个模块并处理用户命令app_adc_single.c/h: 单点ADC配置和采样功能app_adc_dma.c/h: 定时器触发采样ADC+DMA搬运功能实现app_atan.c/h: ATAN2优化实现和基准测试app_crc.c/h: 多摩川协议CRC-8实现和测试app_lpuart.c/h: 高速UART通信app_timer.c/h: 高精度定时器app_eqdc.c/h: EQDC正交解码器配置和使用pin_mux.c/h: 引脚复用配置
- 编译并下载程序到MCXA156开发板
- 通过串口连接(115200波特率)与演示程序交互
- 使用以下命令进行功能测试：
a- ADC演示f- 快速ADC演示u- UART演示t- 多摩川CRC演示n- ATAN2性能测试d- ADC+DMA+LPTMR 定时触发ADC+ DMA搬运演示.
MCXA156 Demo Application
Core System Clocks:
Core Clock: 96000000 Hz ( 96 MHz)
Bus Clock: 96000000 Hz ( 96 MHz)
kCLOCK_FroHf: 96000000 Hz ( 96 MHz)
kCLOCK_FroHfDiv: 96000000 Hz ( 96 MHz)
========================
Available commands:
a - ADC Demo
f - Fast ADC Demo
u - UART Demo
t - Tamagawa CRC Demo
n - ATAN2 Benchmark
e - EQDC Encoder Demo
d - DMA ADC Demo (128 samples in 20ms)
>
ADC测试(6通道)
--- ADC DEMO ---
ADC0 Results:
Channel 0 - Value: 1474, CmdID: 1
Channel 1 - Value: 499, CmdID: 2
Channel 4 - Value: 6959, CmdID: 3
ADC1 Results:
Channel 4 - Value: 2286, CmdID: 2
Channel 0 - Value: 1667, CmdID: 3
Channel 1 - Value: 3202, CmdID: 4
ADC Conversion Time: 8.7 us
快速ADC测试(2通道)
--- FAST ADC DEMO ---
ADC0 Channel 0 Value: 2112
ADC1 Channel 4 Value: 5078
Fast ADC Conversion Time: 2.6 us
LPTMR触发定时器+DMA搬运
--- DMA ADC TIMER trigger DEMO ---
Fast ADC Conversion Time: 20.0 ms
=== ADC Results (Rate: 6400Hz) ===
Samples: 128
3 4 11 20 27 19 14 9
12 9 13 11 18 17 13 16
21 19 6 3 12 14 6 0
14 12 20 17 17 14 9 11
12 18 20 24 16 16 4 9
21 9 17 24 11 17 9 14
17 7 18 10 9 11 13 27
22 9 3 18 6 8 6 14
8 11 16 0 13 17 22 16
10 24 26 12 3 7 16 28
17 9 19 0 18 13 17 14
10 13 9 30 21 8 9 13
9 2 8 26 17 9 22 3
20 4 17 26 5 7 10 12
11 8 18 17 8 17 19 13
17 9 12 8 12 14 9 26
===============================
硬件CRC:
--- TAMAGAWA CRC DEMO ---
--- Tamagawa Protocol CRC-8 Test ---
Testing command: 0x01 0x05 0x12 0x34 0x56 0x78 0x9A 0xBC 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
CRC-8 Results:
-------------
1. Table-based SW: 0x08 (6.42 us)
2. Hardware CRC: 0x08 (4.32 us)
Verification:
------------
- Implementations match
Performance:
-----------
- HW vs Table: 1.48x (HW is faster)
Performance test with 1000 iterations:
------------------------------------
1. Table-based SW (1000x): 4700.10 us
2. Hardware CRC (1000x): 1992.17 us
Speed comparison (1000 iterations):
- HW vs Table: 2.36x (HW is faster)
软件ATAN优化:
--- ATAN2 BENCHMARK ---
ATAN2 Benchmark - Standard vs SVML-Style Optimized
---------------------------------------
| Point | X | Y | Standard ATAN2 | Fast ATAN2 | Error (rad) | Error (deg) |
|-------|---------|---------|----------------|------------|-------------|-------------|
| 0 | 1.000 | 1.000 | 0.785398 | 0.785396 | 0.00000173 | 0.000099 |
| 1 | -1.000 | 1.000 | 2.356194 | 2.356196 | 0.00000191 | 0.000109 |
| 2 | 0.000 | 1.000 | 1.570796 | 1.570796 | 0.00000000 | 0.000000 |
| 3 | 0.000 | -1.000 | -1.570796 | -1.570796 | 0.00000000 | 0.000000 |
| 4 | 1.000 | 0.000 | 0.000000 | 0.000000 | 0.00000000 | 0.000000 |
| 5 | -1.000 | 0.000 | 3.141593 | 3.141593 | 0.00000000 | 0.000000 |
| 6 | 1.000 | -1.000 | -0.785398 | -0.785396 | 0.00000173 | 0.000099 |
| 7 | -1.000 | -1.000 | -2.356194 | -2.356196 | 0.00000191 | 0.000109 |
| 8 | 0.500 | 0.866 | 1.047185 | 1.047186 | 0.00000155 | 0.000089 |
| 9 | 100.000 | 0.100 | 0.001000 | 0.001000 | 0.00000002 | 0.000001 |
---------------------------------------
Average Error: 0.00000088 rad (0.000051 deg)
Maximum Error: 0.00000191 rad (0.000109 deg)
Single Call Timing Measurement:
Standard atan2 single call: 5.885 us
Fast atan2 single call: 0.438 us
Single call speed ratio: 13.5x
Performance Benchmark (1000 iterations):
Standard atan2: 13227.3 us
Fast atan2: 9451.8 us
Speed improvement: 1.4x