嵌入式體系結(jié)構(gòu)課程總結(jié)解析

1、重慶理工大學(xué)嵌入式體系結(jié)構(gòu)課程總結(jié)題目：LPC2131 ARM硬件結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計二級學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程專業(yè)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班級37-3學(xué)生姓名周藝靜 學(xué)號11103070334教師劉政時間2013. 11.10成績目錄1)系統(tǒng)控制和啟動過程2)GPIO3)向量中斷及外部中斷輸入4)定時器5)SPI6)I 2C7)UART8)A/D9)WDT10)PWM共 17 頁 第 1 頁、啟動過程和控制系統(tǒng)（1.）系統(tǒng)啟動：ARM微處理器在上電或復(fù)位后首先運(yùn)行Boot Block中的一段代碼，這段代碼稱為“引導(dǎo)代碼”，有芯片廠商固化在芯片中。此后，在正式運(yùn)行用戶 Main函數(shù)之前，還需要運(yùn)行一段啟動代碼

2、，由用戶添加。啟動代碼包括向量表定義，對戰(zhàn)初始化，系統(tǒng)變量初始化，中斷系統(tǒng)初始化，I/O初始化，外圍初始化，地址重映射等。流程圖：Startup.stargets|異常向量表1 | 114 !|1設(shè)置引腳功能11|1| 1 | I設(shè)置中斷向量控制器（2.）系統(tǒng)控制：一個ARM芯片中通常有很多功能部件，有一些部件是全局性的，它們狀態(tài)的改變可能引起 整個系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的改變，這些部件我們統(tǒng)一稱之為系統(tǒng)控制模塊。在這些系統(tǒng)控制模塊中， 有些部件需要外部引腳的配合，如晶體振蕩器、外部復(fù)位輸入。模塊包括： 晶體振蕩器，復(fù)位，存儲器映射控制，鎖相環(huán)（PLL）,VPB分頻器，功率控制，喚醒定時器部件名稱功能簡

3、介晶體振蕩器通過外接晶振或時鐘源為系統(tǒng)提供時鐘信號復(fù)位復(fù)位使ARM內(nèi)核與外設(shè)部件進(jìn)入一個確定的初始狀 態(tài)存儲器映射控制控制異常向量表的重新設(shè)方式鎖相環(huán)（PLL）將晶體振蕩器輸入的時鐘倍頻到一個合適的時鐘頻率VPB分頻器將內(nèi)核時鐘與外設(shè)時鐘分開的部件功率控制使處理器空閑或者掉電，還能關(guān)閉指定的功能部件， 以降低芯片功耗喚醒定時器系統(tǒng)上電或掉電喚醒后，保證晶體振蕩器能輸出穩(wěn)定的時鐘信號在系統(tǒng)控制模塊中，有些部件需要在進(jìn)行寄存器配置后才能正常工作，如存儲器映射控制、鎖相環(huán)等。名稱描述訪問存儲器映射控制MEMMAP存儲器映射控制R/W鎖相環(huán)PLLCONPLL控制寄存器R/WPLLCFGPLL配置寄存器

4、R/WPLLSTATPLL狀態(tài)寄存器ROpLLFEEDPLL饋送寄存器WO、GPIO介紹GPIO:LPC2131微控制器具有兩個端口 P0和P1，可以作為GPIO使用的引腳為46個。ARM的GPIO具有如下特征：1、 可以獨(dú)立控制每個 GPIO口的方向（輸入/輸出模式）2、 可以獨(dú)立設(shè)置沒 GOIO得輸出狀態(tài)（高/低電平）。3、所有GPI 口在復(fù)位后默認(rèn)為輸入狀態(tài)。GPIO用于輸出控制或者用于引腳電平狀態(tài)的讀取。GPI O相關(guān)的寄存器包括：引腳值寄存器IOxPIN :讀取該寄存器可以了解GPIO引腳當(dāng)前的電平狀態(tài)。Bak=IOOPIN方向寄存器IOxDIR :控制引腳的輸入輸出方向。IOODI

5、R=OxOOOOOOFF輸出位置寄存器IOxSET:控制引腳輸出高電平。IOOSET=OxOOOOOFFBak=IOOSET輸出清零寄存器IOxCLR:控制引腳輸出低電平。IOOCLR=OxOOOOOOF通用名稱描述詢問類型復(fù)位值I0PINGPIO弓|腳值寄存器，不管方向模式如何，引腳 的當(dāng)前狀態(tài)都可以從該寄存器中讀岀只讀IOSETGPIO輸岀置位寄存霽該寄存器控制引腳輸岀 高電平讀/置位0x00000000IOCLRGPIO輸岀置位寄存器。該寄存器控制引腳輸出 低電平只清零0x00000000I0DIRGPIO方向控制寄存器。該寄存器單獨(dú)控制每個 10的方向0x00000000引腳設(shè)置為輸出

6、方式時，輸出狀態(tài)由IOxSET和IOxCLR中最后操作的寄存器決定；大部分GPIO輸出為推挽方式（個別引腳為開漏輸出），正常拉出/灌入電流均為4mA（短時間極限值 40mA）；復(fù)位后默認(rèn)所有GPIO為輸入模式。三、向量中斷及外部中斷輸入ARM7TDMI內(nèi)核具有兩個中斷輸入,分別為IRQ中斷和FIQ中斷。向量中斷控制器(VIC)負(fù)責(zé)管理芯片的中斷源，最多可以管理32個中斷輸入請求。程序狀態(tài)寄存器CPSR與VIC的關(guān)系A(chǔ)RM內(nèi)核通過CPSR來監(jiān)視和控制內(nèi)部的操作,模式和FIQ模式的使能。中斷分類CPSR中的“”位和F”位分別用來控制IRQ當(dāng)I = 1時，禁止IRQ中斷當(dāng)I = 0時，使能IRQ中斷

7、中斷輸入請求可以在VIC中被設(shè)置為以下三類：FIQ中斷：具有最高優(yōu)先級；向量IRQ中斷：具有中等優(yōu)先級；非向量IRQ中斷：具有最低優(yōu)先級；FIQ中斷具有最高優(yōu)先級。一旦發(fā)生FIQ中斷，ARM處理器進(jìn)入FIQ模式，PC指向FIQ異常入口 Ox1C,開始處理FIQ中斷。VICI ntSelect=1(1EINT0_ num);EXTINT=OxO1;VICI ntEn able=(1EINT0_ nu m);IRQ中斷具有中等優(yōu)先級。一旦發(fā)生向量IRQ中斷，ARM處理器進(jìn)入IRQ模式PC指向IRQ異常入口 0x18，同時姓梁IRQ服務(wù)程序的地址從相應(yīng)通道的向量 地址寄存器中復(fù)制到VIC的向量地址寄

8、存器，PC根據(jù)VICVectAddr內(nèi)的地址進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)程序。VICI ntSelect=0x00;VICVectC nt10=0x20|Timer0_ num;VICVectAddr0=(unsigned int)Time0_ISR;T0IR=0x01;VICI ntEn able=(1Timer0_ num);IRQ中斷具有最低優(yōu)先級。一旦發(fā)生非向量IRQ中斷，ARM處理器進(jìn)入IRQ模同時中斷服務(wù)程序的地址從默認(rèn)向量地址寄存器礎(chǔ)器 VICVectAddr 中。VICDefVectAddr復(fù)制到向量地VICIn tSelect=OxOOOOOOOO;VICDeVectAddr=(

9、u nsig ned in t)Ei ntO_ISR;EXTINT=OxO1;VICI ntEn able=(1EINT0_ nu m);寄存器描述-控制寄存器名稱描述 1訪問復(fù)位值地址中斷梗能寄存器控制范個中斷請求（包括軟件中斷）的使能R/W0OxFFFF FQ10中斷使能清零胡鐳將中斷使能寄存器中的一個或多個位清零W0OmFFFF F014中斷裁寄存器將貯個中斷請求的每個中斷分配為FIQ或IRQR/V0OxFFFF FOOC控制寄存器功能描述中斷選擇寄存器VICIntSelect:將中斷請求非別分配為FIQ或IRQ。中斷使能寄存器 VICIntEnable :用來使能已經(jīng)分配的中斷，中斷使

10、能清零寄存器 VICI ntEn Clear :禁止對應(yīng)通道的中斷源產(chǎn)生中斷。寄存器描述-參數(shù)設(shè)置寄存器名稱描述n復(fù)位置地址VICVectCntIO向量控制o寄存器0OxFFFF F200VICVsctCntllS向量控制坊寄存器QxFFFF F23CVICVactAddrO冋量地址0寄存器0QxFHT F100VICVectAddr!5向量地址15寄存器OxFFTF F13C默認(rèn)向量地址寄存器0OxFFTF F034向量地址寄存器0OxFFFF F030參數(shù)設(shè)置寄存器功能描述向量地址寄存器 VICVectAddr :存放IRQ中斷服務(wù)程序的地址。默認(rèn)向量地址寄存器 VICDefVectAdd

11、r:保存非向量IRQ中斷服務(wù)程序的地址。向量地址寄存器 015 VICVectAddr015:保存16個向量IRQ通道的中斷服務(wù)地址。向量控制寄存器 015 VICDefVectCnt1015 :確定每個向量IRQ的中斷通道的優(yōu)先級。寄存器描述-狀態(tài)寄存器名稱描述訪問復(fù)位值地址該寄有器讀出定義為I曲并使能的中斷的狀態(tài)R00OxFFFF F000請求該寄存器讀出定冥為F工確使能的中斷的狀態(tài)R00OkFFFF F004所有中斷的狀態(tài)昏存器該詡嘉讀出麗個中斷請求厳件中斷的狀態(tài)，不菅中 斷是否使能或分類R00OxFFFF FOOSIRQ中斷的設(shè)計實(shí)例：將定時器0中斷分配為向量IRQ通道0，中斷服務(wù)程序

12、地址設(shè)置為TimerO_ISR。代碼:VICIntSelect = 0x00000000;VICVectAddrO = (int)Timer0_ISR;VICVectCntl0 = (0x20 | 4);VICIntEnable = (1 4);LPC2000系列ARM具有4路外部中斷，可以設(shè)置為2種類型：邊沿觸發(fā)：上升沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)電平觸發(fā)：高電平觸發(fā)低電平觸發(fā)1邊沿觸發(fā)中斷：下降沿觸發(fā)類型中斷的請求和清除時序。2電平觸發(fā)中斷：低電平觸發(fā)類型中斷的請求和清除時序。3外部中斷源：LPC2000系列微控制器幾乎所有的外設(shè)部件都可以產(chǎn)生中斷。其中外部中斷含有4個獨(dú)立的中斷輸入。外部中斷應(yīng)用示例：

13、PINSEL1 = (PINSEL1 &0xFFFFFFFC) | 0x01; / 初始化 EINT0 為電平中斷EXTMODE = EXTMODE & 0x0E;/ 初始化 EINT0 為下降沿中斷PINSEL1 = (PINSEL1&0xFFFFFFFC) | 0x01;EXTMODE = EXTMODE | 0x01;EXTPOLAR = EXTPOLAR & 0x0E;/ 清除所有外部中斷標(biāo)志EXTINT = 0x0F;四、定時器定時器：LPC21/22XX含有兩個32位定時器：定時器0和定時器1.定時器對外設(shè)時鐘進(jìn)行技 術(shù)，根據(jù) 4 個匹配寄存器的設(shè)定， 可設(shè)置為匹配是產(chǎn)生中斷或執(zhí)行

14、其他動作。 還包括 4 個捕 獲輸入，擁有在輸入信號發(fā)生跳變時捕獲定時器的當(dāng)前值，并且可選擇產(chǎn)生中斷。定時器主要功能 :1. 預(yù)分屏器2. 匹配功能3. 捕獲功能基本寄存器：IR 中斷標(biāo)志寄存器：用于捕獲中斷的標(biāo)志位。T0IR=Oxff;TCR定時器控制寄存器：用于控制定時器計數(shù)器的操作。T0TCR=0x01;TC定時器計數(shù)器：為 32位計數(shù)器，計數(shù)頻率為 PCLK經(jīng)過預(yù)分頻計數(shù)器后頻率值。PR預(yù)分頻寄存器：用于設(shè)定預(yù)分頻值，為32位寄存器。PC預(yù)分頻計數(shù)器：為32位計數(shù)器，計數(shù)頻率為 PCLK當(dāng)計數(shù)值等于預(yù)分頻計數(shù)器的值時，TC計數(shù)器加1。匹配功能寄存器：MCF匹配控制寄存器：用于控制在匹配

15、時是否產(chǎn)生中斷或復(fù)位TCoMR0匹配寄存器0 :通過MCF寄存器可以設(shè)置匹配發(fā)生時的動作。MR1匹配寄存器1:通過MCF寄存器可以設(shè)置匹配發(fā)生時的動作。MR2匹配寄存器2:通過MCF寄存器可以設(shè)置匹配發(fā)生時的動作。MR3匹配寄存器3:通過MCF寄存器可以設(shè)置匹配發(fā)生時的動作。EMF外部匹配寄存器:EMR控制外部匹配管腳 MATx.0MATx.3。捕獲功能寄存器：CCR甫獲控制寄存器：CCR控制用于裝載捕獲寄存器的捕獲輸入邊沿以及在發(fā)生捕獲時是否 產(chǎn)生中斷。CR0捕獲寄存器0 :當(dāng)在CAP0.0(CAP1.0)上產(chǎn)生捕獲事件時，CR0裝載TC的值。CR1捕獲寄存器1:當(dāng)在CAPO.O(CAPI.

16、O)上產(chǎn)生捕獲事件時， CR0裝載TC的值。CR2捕獲寄存器2 :當(dāng)在CAPO.O(CAPI.O)上產(chǎn)生捕獲事件時， CR0裝載TC的值。CR3捕獲寄存器3 :當(dāng)在CAPO.O(CAPI.O)上產(chǎn)生捕獲事件時， CR0裝載TC的值。中斷標(biāo)志寄存器一IR位功能描述位功能描述0MRO中斷匹配0中斷4CRO中斷捕獲0中斷1中斷匹配1中斷5GR1中斷捕獲1中斷2IR2中斷匹配殳中斷6CR2中斷捕獲舛斷3中斷匹配3中斷7CR3中斷捕獲舛斷控制寄存器TCR定時器控制寄存器TCR用于控制定時器計數(shù)器的操作。TCR功能描述復(fù)位值0計數(shù)器使能1 :定時器計數(shù)器和預(yù)分頻計數(shù)器使肓科數(shù); 0：定時器計數(shù)器和預(yù)分頻計

17、數(shù)器停止計數(shù)。01計數(shù)器復(fù)位為1時定時器計數(shù)器和預(yù)分頻計數(shù)器在PCLX 的下一個上升沿同步復(fù)位。計數(shù)器在TCR的 bitl恢復(fù)為0之前保持復(fù)位狀態(tài)。0定時器操作示例-定時器0初始化Void TimeOlnit(void) TOTC = 0;/定時器設(shè)置為0TOPR = 0;/設(shè)置預(yù)分頻值TOMCR = 0x03;/設(shè)置匹配模式，復(fù)位并中斷T0MR0 = Fpclk / 10;/ 設(shè)置匹配值，0.1ST0TCR = 0x01;/啟動定時器 0五、SPI介紹SPI接口特性如下：1 具有兩個完全獨(dú)立的 SPI控制器。2. 遵循同步串行接口規(guī)范3. 全雙工數(shù)據(jù)通信4. 可配置為SPI主機(jī)或從機(jī)5. 最

18、大數(shù)據(jù)位速率為外設(shè)時鐘 Fpclk 的 1/8引腳描述SCK行時鐘。用于同步 SPI接口間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘信號。該時鐘信號總是由主機(jī)輸出。SSEL: 從機(jī)選擇。 SPI 從機(jī)選擇信號是一個低有效信號。MISO:主入從出。MISO信號是一個單向的信號，它將數(shù)據(jù)由從機(jī)傳輸?shù)街鳈C(jī)。MOSI:主出從入。MOSI信號是一個單向的信號，它將數(shù)據(jù)從主機(jī)傳輸?shù)綇臋C(jī)。數(shù)據(jù)傳輸 時鐘極性控制位 CPOL 該位決定了 SPI 總線空閑時， SCK 時鐘線的電平狀態(tài)。CPOL = 0 ,當(dāng)SPI總線空閑時，SCK時鐘線為低電平;CPOL = 1，當(dāng) SPI 總線空閑時， SCK 時鐘線為高電平。時鐘相位控制位 CPHA

19、該位決定 SPI 總線上數(shù)據(jù)的采樣位置 。CPHA = 0 : SPI總線在時鐘線的第 1個跳變沿處采樣數(shù)據(jù)；CPHA = 1 : SPI總線在時鐘線的第 2個跳變沿處采樣數(shù)據(jù)。CPOL 和 CPHA 位在 SPI 控制寄存器中進(jìn)行設(shè)置。SPI 寄存器SPCR: SPI 控制寄存器。該寄存器控制SPI 的操作模式SPSR: SPI 狀態(tài)寄存器。該寄存器顯示SPI 的狀態(tài)SPDR:SPI數(shù)據(jù)寄存器。該雙向寄存器為SPI提供發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)通過寫該寄存器提供。 SPI 接收的數(shù)據(jù)可以從該寄存器讀出。SPCCR:SPI時鐘計數(shù)寄存器。該寄存器控制主機(jī)SCK的頻率SPINT: SPI 中斷標(biāo)

20、志寄存器。該寄存器包含 SPI 接口的中斷標(biāo)志SPI 應(yīng)用示例作為主機(jī)#define MSTR (1 5)#define CPOL (1 4)#define CPHA (1 3)#define LSBF (1 6)#define SPI_MODE (MSTR | CPOL) void MSpiIni(uint8 fdiv)if(fdiv =2.44us5. 一路活多路輸入的 Burst 轉(zhuǎn)換模式6. 轉(zhuǎn)換觸發(fā)信號可選擇：輸入引腳的跳變或定時器的匹配7. 具有掉電模式A/D 寄存器A/D控制寄存器(ADCR: A/D轉(zhuǎn)換開始前，必須寫入ADCF寄存器來選擇工作模式。A/D數(shù)據(jù)寄存器(ADDR：該

21、寄存器包含 ADCF DONE志位和10位的轉(zhuǎn)換結(jié)果(當(dāng)DONE 位為 1 時，轉(zhuǎn)換結(jié)果才是有效的)AIN0 初始化示例：PINSEL1=0x00400000;ADCR=(10)|(Fpclk/10000-1)8)|(016)|(017)|(021)|(022)|(024)|(0 6)&0x3ff;ADC中斷中斷選擇寄存器 VICIntEnable 用來分配 VIC 通道的中斷，當(dāng)某一位為 1 時，敵營的通道中 斷分配為FIQ;當(dāng)某一位為0時，對應(yīng)的通道中斷分配為 IRQ。VICIntSelect18 用來控制 通道 18，即：1.ICIntEnable18 = 0時，通道18中斷禁止，ADC

22、中斷分配為IRQ中斷。2. 當(dāng)VICIntEnable18 = 1 時，通道18中斷使能，ADC中斷分配為FIQ中斷。九、 WDT看門狗特性：1. 帶內(nèi)部預(yù)分頻器的可編程 32 位定時器2. 如果沒有周期性重裝(喂狗)動作，則產(chǎn)生片內(nèi)復(fù)位3. 看門狗軟件使能后，必須由復(fù)位來禁止4. 錯誤/不完整的喂狗時序會導(dǎo)致復(fù)位 /中斷;5. 具有指示看門狗復(fù)位的標(biāo)志和模式;6. 在WDT寄存器中設(shè)置模式，并使能看門狗；7. 通過向WDFEE寄存器順序?qū)懭?0*55，啟動看門狗；8. 在看門狗向下溢出之前應(yīng)當(dāng)再次喂狗以防止復(fù)位或中斷看門狗寄存器描述：1. 看門狗模式寄存器 WDMOD包含看門狗定時器的基本模

23、式和狀態(tài)WDMOD=0x02;2. 看門狗定時器常數(shù)寄存器 WDTC決定看門狗超時值WDTC=ox10000;WDMOD=0x03;3. 看門狗喂狗寄存器 WDFEED通過它執(zhí)行特定喂狗時序WDFFED=OxAAWDFFED=0x55;4. 看門狗定時器值寄存器WDTV用于讀取看門狗定時器的當(dāng)前值WDT基本操作方法：1. 設(shè)置看門狗定時器重裝值一WDTC;2. 設(shè)置看門狗的工作模式一中斷、中斷且復(fù)位；3. 周期性喂狗，調(diào)用函數(shù)一 WDFEEDWDT中斷當(dāng)VIC In tE nableO = 0時，通道0中斷禁止，分配為IRQ中斷。當(dāng)VICIntEnable0 = 1時，通道0中斷使能，即 WD

24、T中斷使能。分配為 FIQ中斷。十、PWMPWM的特性：1獨(dú)立的32位定時器/計數(shù)器2.7個匹配寄存器，可實(shí)現(xiàn) 6路單邊沿PWM輸出，或3路雙邊沿PWM輸出，或兩者的混合輸 出3. 所有PWM輸出的頻率都是相同的4. 脈沖周期和寬度可以是任意的定時器計數(shù)值5. 匹配寄存器更新與脈沖輸出同步，防止產(chǎn)生錯誤脈沖6. 如果不能使PWM模式，PWM定時器可作為一個標(biāo)準(zhǔn)定時器使用PWM結(jié)構(gòu)：鎖存使能寄存器(LER)映橡寄存器Q匹配寄存器o(MRO)映像寄存器11i匹配寄存器1(MR1)映像寄存器2匹配寄存器2 :映嫁寄存器3丨 ,1匹配寄存器3(MR3)映像寄存器4*11g礙寄存器4(MW映像寄存器5/ 1匹配寄存器5 (MRS)臟繇器6;/ T匹配寄存器石(MR6);七1走時器、計數(shù)器(TC)匹配控制寄存器Q4CR)PWM寄存器描述PXVM控制寄存器(PCR)中斷標(biāo)志寄存器(IR)1. PWM中斷寄存器 PWMIR如果有中斷產(chǎn)生，PWMIF中的對應(yīng)位會置位，否則為 0。2 PWM定時器控制寄存器.PWMTCR控制PWM定時/計數(shù)器功