《ARM嵌入式接口技術(shù)應(yīng)用應(yīng)用》第一章ARM實驗板硬件結(jié)構(gòu)和開發(fā)環(huán)境

1、ARM嵌入式接口技術(shù)應(yīng)用 -提高篇眾多領(lǐng)域中抽象出六大常見應(yīng)用模塊最后對嵌入式實時操作系統(tǒng)COS-II作了重點(diǎn)闡述，并對獨(dú)自研發(fā)的操作系統(tǒng)移植代碼作了重點(diǎn)剖析。章節(jié)目錄第一章ARM實驗板硬件結(jié)構(gòu)與開發(fā)環(huán)境第二章串行通信 第三章存儲器件 第四章時鐘控制模塊 第五章人機(jī)交互輸出接口 第六章人機(jī)交互輸入接口 第七章模/數(shù)與數(shù)/模轉(zhuǎn)換 第八章C/OS-嵌入式操作系統(tǒng)的移植 第九章 電機(jī)控制 第一章 ARM實驗板硬件結(jié)構(gòu)與開發(fā)環(huán)境一、 硬件平臺功能模塊介紹二、 開發(fā)環(huán)境與JTAG下載環(huán)境介紹三、 蜂鳴器范例程序的燒寫與調(diào)試四、 附錄-LPC2220的簡要介紹 一、硬件平臺部分功能模塊1、串行通信：SPI

2、、I2C、UART、RS232、RS4852、存儲器操作：EEPROM、SRAM、Nor-FLASH、Nand-FLASH3、片內(nèi)功能模塊：定時器、計數(shù)器、看門狗、PWM、實時時鐘、低功耗4、人機(jī)交互：矩陣式鍵盤、觸摸屏、聲音電路、數(shù)碼管、顯示屏、蜂鳴器5、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字電位器7、嵌入式操作系統(tǒng)uCOS-II平臺上的相關(guān)實驗，等等更多實驗。6、步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)（實驗箱上完成 ）。可開展的實驗1.1 RS232和RS485串行通信接口 LPC2220內(nèi)部的UART0模塊與SP3232E芯片構(gòu)成RS232通信模塊；SP3232E芯片是RS232通信轉(zhuǎn)換芯片；UART1模塊與MAX483芯片

3、構(gòu)成RS485通信模塊。MAX483是5V工作電源的半雙工的RS485通信轉(zhuǎn)換芯片。 流水燈接口74HC164是一款串/并轉(zhuǎn)換芯片，ARM可以通過串行通信方式把數(shù)據(jù)發(fā)送到74HC164芯片中，然后74HC164把接收到的數(shù)據(jù)輸出到并行端口QAQH上。每個輸出端都連接了一個LED燈。1.3 LCM接口液晶顯示器件具有顯示信息量大、低壓、低功耗、長壽命、無輻射、無污染的優(yōu)異特性，在顯示領(lǐng)域占據(jù)了重要地位。LPC2220采用間接訪問方式連接LM2068圖形液晶模塊，該液晶模塊沒有地址總線，顯示地址和顯示數(shù)據(jù)均通過Q1Q8共8根I/O線傳送。EEPROM接口電路 EEPROM是一種價格便宜、接口簡單、

4、應(yīng)用廣泛的存儲器件，主要應(yīng)用于保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)且數(shù)據(jù)量不大的場合。本系統(tǒng)采用的是CAT24WC16芯片，ARM芯片提供的是漏極開路的I2C總線 ，時鐘線和數(shù)據(jù)線上都要接一個上拉電阻 存儲器接口核心板上擴(kuò)展了16 Mbit FLASH（SST39VF1601）和4 Mbit SRAM，其中FLASH用來保存用戶的程序代碼，SRAM用來存儲程序運(yùn)行時的數(shù)據(jù)。 1.6 Nand-Flash接口K9F6408U0C是三星公司生產(chǎn)的與非型64 Mbit FLASH存儲器，它具有工作電壓低、擦寫速度快、體積小等優(yōu)點(diǎn)，正成為大型數(shù)據(jù)如語音、數(shù)字圖像、文件等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的載體。 1.7 ADC接口LPC2220系列A

5、RM具有8路10位 ADC轉(zhuǎn)換器，其參考電壓為。本實驗板提供了兩路電壓信號測量輸入通道ADC1和ADC2，其中每1個通道又有兩個可選擇的信號輸入源 。1.8 DAC接口DAC7512N是一款35V電源供電的DAC芯片，通過SPI接口接收數(shù)字量數(shù)據(jù)，再將數(shù)字量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的電壓模擬量輸出。 1.9 數(shù)碼管接口本實驗板采用了4位1體的共陽極數(shù)碼管，4位1體的數(shù)碼管總共需要12個I/O控制端口，其中4個I/O口用于控制數(shù)碼管的位選端，另外8個I/O口用于控制數(shù)碼管的段選端 。74HC595芯片把從ARM接收到的串行數(shù)據(jù)并行輸出到QAQH端口上，進(jìn)而控制數(shù)碼管的段選端（A1A4）輸入數(shù)據(jù)。2.0

6、蜂鳴器和喇叭接口在發(fā)聲電路設(shè)計上，本實驗板準(zhǔn)備了兩路發(fā)聲電路：蜂鳴器、喇叭。兩路發(fā)聲電路分別通過兩路I/O口SPK、BEE進(jìn)行控制。 2.1 鍵盤接口鍵盤按照結(jié)構(gòu)形式可分兩大類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。本實驗板具有16個按鍵，采用非編碼式，4行4列矩陣式排列。2.2 觸摸屏接口本實驗板采用電阻四線式觸摸屏，觸摸屏采用ADS7843芯片進(jìn)行控制。ADS7843芯片的通信引腳和控制引腳連接LPC2220處理器的I/O口上。2.3 計數(shù)接口本實驗板設(shè)計了兩路計數(shù)接口電路，外部脈沖信號可以連接Count接頭的1、2腳或者3、4腳。JS1和JS2兩個端口連接LPC2220的捕獲引腳，實現(xiàn)對外部脈沖計數(shù)。2

7、.4 PWM接口PWM輸出電路可以輸出一個PWM波形，匹配輸出電路也可以產(chǎn)生一個脈沖波形。在PWM和MAT都各自連接了一個集成運(yùn)算放大電路，放大倍數(shù)由RP1、RP2電位計調(diào)節(jié)，信號放大之后再由4線接口輸出。2.5 實驗板結(jié)構(gòu) 電源插座2. 外部電壓測試端口3. 按鍵區(qū)域（17個按鍵）4. RS232接口5. 4位數(shù)碼管6. 觸摸屏接口7. 液晶屏接口8. 液晶屏亮度調(diào)節(jié)旋鈕9. 8個LED燈10.核心板插座11.喇叭接口燈外部測試端口13.蜂鳴器14.電位器區(qū)域采樣源設(shè)置跳線16.外部端口連接區(qū)域 二、開發(fā)環(huán)境ADS集成開發(fā)環(huán)境，其成熟版本為。支持軟件調(diào)試及JTAG硬件仿真調(diào)試，支持匯編、C和

8、C+源程序，具有編譯效率高，系統(tǒng)庫功能強(qiáng)等特點(diǎn)。名稱描述使用方法代碼生成工具ARM匯編器，ARM的C、C編譯器，Thumb的C、C編譯器，ARM連接器由Code Warrior IDE調(diào)用集成開發(fā)環(huán)境Code Warrior IDE工程管理，編譯鏈接調(diào)試器AXD，ADW/ADU，armsd仿真調(diào)試指令模擬器ARMulator由AXD調(diào)用ARM開發(fā)包一些底層的程序例子，使用程序由Code Warrior IDE調(diào)用ARM應(yīng)用庫C、C函數(shù)庫等用戶程序使用集成開發(fā)環(huán)境的組成 1.1 Code Warrior IDE 簡介使用了Code Warrior IDE集成開發(fā)環(huán)境，用戶在這個IDE集成開發(fā)環(huán)境

9、下可以方便的編寫程序并管理好整個工程項目。1.2 AXD調(diào)試器簡介ADX調(diào)試器為ARM擴(kuò)展調(diào)試器。AXD能夠裝載映像文件到目標(biāo)內(nèi)存，具有單步、全速和斷點(diǎn)等調(diào)試功能，可以觀察變量、寄存器和內(nèi)存的數(shù)據(jù)等等。三、 蜂鳴器程序范例實驗?zāi)康模和ㄟ^編寫一個簡單的程序，熟悉的開發(fā)環(huán)境和調(diào)試環(huán)境，掌握如何通過JTAG接口把程序燒寫到實驗板上。有關(guān)ARM匯編指令和軟件的詳細(xì)介紹請參考本套書中的第一本“入門篇”。實驗內(nèi)容：編寫一個簡單的程序，控制蜂鳴器間斷地產(chǎn)生蜂鳴聲。實驗電路如圖，蜂鳴器的控制引腳BEE連接ARM芯片的。當(dāng)為高電平時，三極管Q7導(dǎo)通，蜂鳴器蜂鳴；當(dāng)為低電平時，三極管Q7截止，蜂鳴器停止蜂鳴。1.

10、1 蜂鳴器程序#include “”/包含所有的頭文件定義/* 名稱：DelayMS()* 功能：軟件延時* 入口參數(shù)：dly延時參數(shù)，大約延時dly毫秒*/void DelayMS(uint32 dly) uint32 i; for(; dly0; dly-) for(i=0; i5000; i+);/* 名稱：main()* 功能：控制蜂鳴器蜂鳴。*/int main(void) IO1DIR = IO1DIR | (124); / 設(shè)置控制蜂鳴器引腳為I/O輸出 while(1) IO1CLR = (124);/ P1.24 = 0, 關(guān)閉蜂鳴器 DelayMS(100); IO1SET

11、 = (124);/ P1.24 = 1, 打開蜂鳴器 DelayMS(100); 1.2 建立工程選擇Windows操作系統(tǒng)的“開始”“所有程序”“”“CodeWarrior for ARM Developer Suite” 命令啟動Metrowerks CodeWarrior或雙擊CodeWarrior for ARM Developer Suite快捷方式啟動。 選擇“QuickStart_ARM”工程模板；在“Project name：”中輸入工程文件名，例如命名為BEE，點(diǎn)擊“Location：”文本框的“Set”按鈕，瀏覽選擇想要將該工程保存的路徑（注意：路徑名最好是英文的），將這

12、些設(shè)置好后，點(diǎn)擊“確定”，即可建立一個新的名為的工程。1.3 編輯程序新建的工程項目已經(jīng)包含了一些基本的程序文件（啟動代碼文件和，在“*.h”組中有所需的頭文件，主程序文件） 。我們在user組中雙擊，打開main文件，然后輸入程序清單所示的程序 。在工程項目視圖中單擊“Make”圖標(biāo)對工程進(jìn)行編譯鏈接，（或者按快捷鍵F7）。編譯后，將會彈出一個“Errors & Warnings”對話框，報告編譯信息 1.4 程序下載當(dāng)工程編譯鏈接通過后，會在相應(yīng)的工程目錄(如“E:testBEEBEE_DataFlash”)生成一個可執(zhí)行映象文件和二進(jìn)制可執(zhí)行文件BEE.bin 。二進(jìn)制可執(zhí)行文件是用來程

13、序下載的，而可執(zhí)行映像文件是用來程序調(diào)試的。接下來我們的工作是先把二進(jìn)制可執(zhí)行文件下載到ARM實驗板上，下載步驟如下： 首先將JTAG仿真器的25針接口通過并口延長線與PC機(jī)的并口連接，將JTAG仿真器的另外一頭連接到實驗板的下載口上，再使用配套USB線（5V）給實驗板供電。 打開H-JTAG Server軟件，單擊菜單“Settings”“Jtag Settings” 。彈出Jtag Settings對話框，選擇Wiggler下載器。 單擊菜單“Operations”“Detect Target”，此時H-JTAG軟件進(jìn)行目標(biāo)板的連接，如果檢測到目標(biāo)板，會在在主界面的中央部分會顯示芯片的類型

14、和其 32 位芯片ID。如果檢測失敗，或者芯片無法識別，H-JTAG將會顯示UNKNOWN，提示用戶 H-JTAG無法檢測/識別目標(biāo)開放板。 單擊菜單“Flasher”“Start H-Flasher”，彈出H-Flasher燒寫向?qū)А６M(jìn)制文件的燒寫一共分為4步，即Flash選擇存儲器配置初始化芯片腳本編程下載。 在向?qū)У谝徊疆?dāng)中，選擇Flash芯片型號。根據(jù)實驗板的具體情況，我們選擇SST廠商，在SST廠商芯片中選擇具體型號為SST39VF1601。 在向?qū)У牡诙?，是對存儲器進(jìn)行配置。 SST39VF1601只支持 16-BIT 模式，所以位寬采用默認(rèn)設(shè)置。 根據(jù) LPC2220的數(shù)據(jù)手

15、冊，我們需要對三個寄存器進(jìn)行設(shè)置： PINSEL20 xE002C014 BCFG0 0 xFFE00000 BCFG10 xFFE00004。 在配置好后，在編程向?qū)У牡谒牟街?，就可以?FLASH 執(zhí)行不同的操作了。選擇文件格式為二進(jìn)制(Plain Binary Format)，燒寫的目的地址為 0 x80000000，設(shè)置如圖所示。然后開始燒寫。燒寫完成后，H-FLASHER 會提示燒寫并驗證成功。1.5 程序的調(diào)試啟動AXD調(diào)試環(huán)境后，單擊菜單“Options”“Configure Target”，彈出“Choose Target”對話框在圖所示的配置窗口中，點(diǎn)擊 Add 按鈕添加驅(qū)動

16、程序，用戶會看到選擇 DLL 文件的對話框。在對話框里選擇 H-JTAG 安裝目錄下的 ，然后點(diǎn)擊確定。 添加“”文件后，“Choose Target”對話框中會多一個“H-JTAG”選項，選中“H-JTAG”選項。如圖，點(diǎn)擊 OK，AXD的配置就全部完成了。打開“Load Image”對話框，在該對話框中找到剛剛生成的可執(zhí)行映象文件“”，如圖所示。單擊“打開”按鈕后，AXD調(diào)試環(huán)境就裝載了可執(zhí)行映像文件。 程序下載完畢后，程序運(yùn)行指針會自動跳到第一條語句（啟動代碼） 。單擊AXD調(diào)試環(huán)境工具條中得運(yùn)行鍵即可運(yùn)行 四、附錄 - LPC2220簡要介紹LPC2220是基于一個支持實時仿真和跟蹤的

17、32位ARM7TDMI-S核，QFP144封裝的芯片。LPC2220芯片內(nèi)部功能模塊包括： 1） 8路10位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間低至。 2） 2個32位定時器、PWM單元、實時時鐘和看門狗。 3） 多個串行接口，包括2 個16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) UART、高速I2C接口和2個SPI接口。 4） 一個向量中斷控制器，可程序配置優(yōu)先級和向量地址。 5） 多達(dá)76個通用I/O口，9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷引腳。 6） 通過外部存儲器接口可將存儲器配置成4組，每組的容量高達(dá)16Mb，數(shù)據(jù)寬度為8/16/32位。 7） EmbeddedICE-RT和嵌入式跟蹤接口使用片內(nèi)RealMonitor軟件對任

18、務(wù)進(jìn)行實時調(diào)試并支持對執(zhí)行代碼進(jìn)行無干擾的高速實時跟蹤。 8） 雙電源環(huán)境下工作，CPU內(nèi)核工作電壓范圍：1.95 V(1.8 V0.15 V) ；I/O操作電壓范圍：3.6 V(3.3 V10%)，可承受5V電壓 LPC2220引腳描述LPC2220的芯片引腳與LPC221X（如LPC2220、LPC2214）系列的芯片引腳是兼容的。除電源引腳（如V18、V3、Vs等）、晶振引腳（XTAL1、XTAL2）和復(fù)位引腳（RESET）外，其他的引腳都具備多種功能，通過寄存器的配置可以讓其工作在某種功能下。 1.2 LPC2220的引腳功能的設(shè)置ARM芯片中往往一個引腳可以具有多個功能，即引腳復(fù)用。

19、通過配置相關(guān)寄存器來選擇引腳具體的功能。在LPC2220芯片中，有一個引腳連接模塊專門管理引腳的功能選擇。這個引腳連接模塊包含3個寄存器：PINSEL0、PINSEL1、PINSEL2。名稱描述訪問復(fù)位值地址PINSEL0引腳選擇寄存器0讀/寫0 x0000 00000 xE002 C000PINSEL1引腳選擇寄存器1讀/寫0 x1540 00000 xE002 C004PINSEL2引腳選擇寄存器2讀/寫見表1- 80 xE002 C0141.3 引腳功能選擇寄存器0PINSEL0引腳名稱00011011復(fù)位值1：0P0.0GPIO (P0.0)TxD(UART0)PWM1保留003：2P

20、0.1GPIO (P0.1)RxD(UART0)PWM3EINT0005：4P0.2GPIO (P0.2)SCL(I2C)捕獲0.0(TIMER0)保留007：6P0.3GPIO (P0.3)SDA(I2C)匹配0.0(TIMER0)EINT1009：8P0.4GPIO (P0.4)SCK(SPI0)捕獲0.1(TIMER0)保留0011：10P0.5GPIO (P0.5)MISO(SPI0)匹配0.1(TIMER0)保留0013：12P0.6GPIO (P0.6)MOSI(SPI0)捕獲0.2(TIMER0)保留0015：14P0.7GPIO (P0.7)SSEL(SPI0)PWM2EINT

21、20017：16P0.8GPIO (P0.8)TxD(UART1)PWM4保留0019：18P0.9GPIO (P0.9)RxD(UART1)PWM6EINT30021：20P0.10GPIO (P0.10)RTS(UART1)捕獲1.0(TIMER1)保留0023：22P0.11GPIO (P0.11)CTS(UART1)捕獲1.1(TIMER1)保留0025：24P0.12GPIO (P0.12)DSR(UART1)匹配1.0(TIMER1)保留0027：26P0.13GPIO (P0.13)DTR(UART1)匹配1.1(TIMER1)保留0029：28P0.14GPIO (P0.14)

22、CD(UART1)EINT1保留0031：30P0.15GPIO (P0.15)RI(UART1)EINT2保留00 1.4 引腳功能選擇寄存器1PINSEL1引腳名稱00011011復(fù)位值1：0P0.16GPIO (P0.16)EINT0匹配0.2保留003：2P0.17GPIO (P0.17)捕獲1.2SCK(SPI1)匹配1.2005：4P0.18GPIO (P0.18)捕獲1.3MISO(SPI1)匹配1.3007：6P0.19GPIO (P0.19)匹配1.2MOSI(SPI1)匹配1.3009：8P0.20GPIO (P0.20)匹配1.3SSEL(SPI1)EINT30011：10P0.21GPIO (P0.21)PWM5保留捕獲1.30013：12P0.22GPIO (P0.22)保留捕獲0.0匹配0.00015：14P0.23GPIO (P0.23)保留保留保留0017：16P0.24GPIO (P0.24)保留保留保留0019：18P0.25GPIO (P0.25)保留保留保留0021：20P0.26GPIO (P0.26)保留