嵌入式開(kāi)發(fā)和經(jīng)典實(shí)例

1、嵌入式開(kāi)發(fā)和經(jīng)典實(shí)例章節(jié)目錄一、ARM實(shí)驗(yàn)板硬件結(jié)構(gòu)與開(kāi)發(fā)環(huán)境二、串行通信 三、存儲(chǔ)器件 四、時(shí)鐘控制模塊 五、人機(jī)交互輸出接口 六、人機(jī)交互輸入接口 七、模/數(shù)與數(shù)/模轉(zhuǎn)換 八、C/OS-嵌入式操作系統(tǒng)的移植 第一章 ARM實(shí)驗(yàn)板硬件結(jié)構(gòu)與開(kāi)發(fā)環(huán)境一、 硬件平臺(tái)功能模塊介紹二、 開(kāi)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(xiě)與調(diào)試四、 LPC2220引腳設(shè)置LPC2220簡(jiǎn)要介紹LPC2220是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的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(shí)間低至。 2） 2個(gè)32位定時(shí)器、

2、PWM單元、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和看門(mén)狗。 3） 多個(gè)串行接口，包括2 個(gè)16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) UART、高速I(mǎi)2C接口和2個(gè)SPI接口。 4） 一個(gè)向量中斷控制器，可程序配置優(yōu)先級(jí)和向量地址。 5） 多達(dá)76個(gè)通用I/O口，9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷引腳。 6） 通過(guò)外部存儲(chǔ)器接口可將存儲(chǔ)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(duì)任務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試并支持對(duì)執(zhí)行代碼進(jìn)行無(wú)干擾的高速實(shí)時(shí)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

3、范圍：3.6 V(3.3 V10%)，可承受5V電壓一、硬件平臺(tái)部分功能模塊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(guò)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(gè)輸出端都連接了一個(gè)LED燈。1.3 LCM接口液晶顯示器件具有顯示信息量

4、大、低壓、低功耗、長(zhǎng)壽命、無(wú)輻射、無(wú)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(fǎng)問(wèn)方式連接LM2068圖形液晶模塊，該液晶模塊沒(méi)有地址總線(xiàn)，顯示地址和顯示數(shù)據(jù)均通過(guò)Q1Q8共8根I/O線(xiàn)傳送。EEPROM接口電路 EEPROM是一種價(jià)格便宜、接口簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛的存儲(chǔ)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(chǎng)合。本系統(tǒng)采用的是CAT24WC16芯片，ARM芯片提供的是漏極開(kāi)路的I2C總線(xiàn) ，時(shí)鐘線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)上都要接一個(gè)上拉電阻 存儲(chǔ)器接口核心板上擴(kuò)展了16 Mbit FLASH（SST39VF1601）和4 Mbit SRAM，其中FLASH用來(lái)保存用戶(hù)的程序代碼，SRAM

5、用來(lái)存儲(chǔ)程序運(yùn)行時(shí)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(chǔ)器，它具有工作電壓低、擦寫(xiě)速度快、體積小等優(yōu)點(diǎn)，正成為大型數(shù)據(jù)如語(yǔ)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ARM具有8路10位 ADC轉(zhuǎn)換器，其參考電壓為。本實(shí)驗(yàn)板提供了兩路電壓信號(hào)測(cè)量輸入通道ADC1和ADC2，其中每1個(gè)通道又有兩個(gè)可選擇的信號(hào)輸入源 。1.8 DAC接口DAC7512N是一款35V電源供電的DAC芯片，通過(guò)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(duì)應(yīng)的電壓模擬量輸出。 1.9 數(shù)碼管接口本實(shí)驗(yàn)板采用了

6、4位1體的共陽(yáng)極數(shù)碼管，4位1體的數(shù)碼管總共需要12個(gè)I/O控制端口，其中4個(gè)I/O口用于控制數(shù)碼管的位選端，另外8個(gè)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 蜂鳴器和喇叭接口在發(fā)聲電路設(shè)計(jì)上，本實(shí)驗(yàn)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(guò)兩路I/O口SPK、BEE進(jìn)行控制。 2.1 鍵盤(pán)接口鍵盤(pán)按照結(jié)構(gòu)形式可分兩大類(lèi)：編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。本實(shí)驗(yàn)板具有16個(gè)按鍵，采用非編碼式，4行4列矩陣式排列。2.2 計(jì)數(shù)接口本實(shí)驗(yàn)板設(shè)計(jì)了兩路計(jì)數(shù)接口電路，外部脈沖信號(hào)可以連接

7、Count接頭的1、2腳或者3、4腳。JS1和JS2兩個(gè)端口連接LPC2220的捕獲引腳，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部脈沖計(jì)數(shù)。2.3 PWM接口PWM輸出電路可以輸出一個(gè)PWM波形，匹配輸出電路也可以產(chǎn)生一個(gè)脈沖波形。在PWM和MAT都各自連接了一個(gè)集成運(yùn)算放大電路，放大倍數(shù)由RP1、RP2電位計(jì)調(diào)節(jié)，信號(hào)放大之后再由4線(xiàn)接口輸出。2.4 實(shí)驗(yàn)板結(jié)構(gòu) 電源插座2. 外部電壓測(cè)試端口3. 按鍵區(qū)域（17個(gè)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(gè)LED燈10.核心板插座11.喇叭接口燈外部測(cè)試端口13.蜂鳴器14.電位器區(qū)域采樣源設(shè)置跳線(xiàn)16.外

8、部端口連接區(qū)域 二、開(kāi)發(fā)環(huán)境ADS集成開(kāi)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C+源程序，具有編譯效率高，系統(tǒng)庫(kù)功能強(qiáng)等特點(diǎn)。名稱(chēng)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(kāi)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(kāi)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(kù)C、C函數(shù)庫(kù)等用戶(hù)程序使用集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的組成 1.1 Cod

9、e Warrior IDE 簡(jiǎn)介使用了Code Warrior IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，用戶(hù)在這個(gè)IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下可以方便的編寫(xiě)程序并管理好整個(gè)工程項(xiàng)目。1.2 AXD調(diào)試器簡(jiǎn)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(guān)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(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，熟悉的開(kāi)發(fā)環(huán)境和調(diào)試環(huán)境，掌握如何通過(guò)JTAG接口把程序燒寫(xiě)到實(shí)驗(yàn)板上。有關(guān)ARM匯編指令和軟件的詳細(xì)介紹請(qǐng)參考本套書(shū)中的第一本“入門(mén)篇”。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，控制蜂鳴器間斷地產(chǎn)生蜂鳴聲。實(shí)驗(yàn)電路如圖，蜂鳴器的控制引腳BE

10、E連接ARM芯片的。當(dāng)為高電平時(shí)，三極管Q7導(dǎo)通，蜂鳴器蜂鳴；當(dāng)為低電平時(shí)，三極管Q7截止，蜂鳴器停止蜂鳴。1.1 蜂鳴器程序#include “whole.h”/包含所有的頭文件定義/* 名稱(chēng)：DelayMS()* 功能：軟件延時(shí)* 入口參數(shù)：dly延時(shí)參數(shù)，大約延時(shí)dly毫秒*/void DelayMS(uint32 dly) uint32 i; for(; dly0; dly-) for(i=0; i5000; i+);/* 名稱(chēng)：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

11、while(1) IO1CLR = (124);/ P1.24 = 0, 關(guān)閉蜂鳴器 DelayMS(100); IO1SET = (124);/ P1.24 = 1, 打開(kāi)蜂鳴器 DelayMS(100); 1.2 建立工程選擇Windows操作系統(tǒng)的“開(kāi)始”“所有程序”“ARM Developer Suite v1.2”“CodeWarrior for ARM Developer Suite” 命令啟動(dòng)Metrowerks CodeWarrior或雙擊CodeWarrior for ARM Developer Suite快捷方式啟動(dòng)。 選擇“QuickStart_ARM”工程模板；在“Pr

12、oject 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），將這些設(shè)置好后，點(diǎn)擊“確定”，即可建立一個(gè)新的名為的工程。1.3 編輯程序新建的工程項(xiàng)目已經(jīng)包含了一些基本的程序文件（啟動(dòng)代碼文件和，在“*.h”組中有所需的頭文件，主程序文件） 。我們?cè)趗ser組中雙擊，打開(kāi)main文件，然后輸入程序清單所示的程序 。在工程項(xiàng)目視圖中單擊“Make”圖標(biāo)對(duì)工程進(jìn)行編譯鏈接，（或者按快捷鍵F7）。編譯后，將會(huì)彈出一個(gè)“Errors & Warnings”對(duì)話(huà)框，報(bào)告編譯信息 1.4 程序下載當(dāng)

13、工程編譯鏈接通過(guò)后，會(huì)在相應(yīng)的工程目錄(如“E:testBEEBEE_DataFlash”)生成一個(gè)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(lái)程序下載的，而可執(zhí)行映像文件是用來(lái)程序調(diào)試的。接下來(lái)我們的工作是先把二進(jìn)制可執(zhí)行文件下載到ARM實(shí)驗(yàn)板上，下載步驟如下： 首先將JTAG仿真器的25針接口通過(guò)并口延長(zhǎng)線(xiàn)與PC機(jī)的并口連接，將JTAG仿真器的另外一頭連接到實(shí)驗(yàn)板的下載口上，再使用配套USB線(xiàn)（5V）給實(shí)驗(yàn)板供電。 打開(kāi)H-JTAG Server軟件，單擊菜單“Settings”“Jtag Settings” 。彈出Jtag Settings對(duì)話(huà)框，選擇Wigg

14、ler下載器。 單擊菜單“Operations”“Detect Target”，此時(shí)H-JTAG軟件進(jìn)行目標(biāo)板的連接，如果檢測(cè)到目標(biāo)板，會(huì)在在主界面的中央部分會(huì)顯示芯片的類(lèi)型和其 32 位芯片ID。如果檢測(cè)失敗，或者芯片無(wú)法識(shí)別，H-JTAG將會(huì)顯示UNKNOWN，提示用戶(hù) H-JTAG無(wú)法檢測(cè)/識(shí)別目標(biāo)開(kāi)放板。 單擊菜單“Flasher”“Start H-Flasher”，彈出H-Flasher燒寫(xiě)向?qū)?。二進(jìn)制文件的燒寫(xiě)一共分為4步，即Flash選擇存儲(chǔ)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(hào)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)板的具體情況，我們選擇SST廠(chǎng)商，在SST廠(chǎng)商芯片中選擇具

15、體型號(hào)為SST39VF1601。 在向?qū)У牡诙剑菍?duì)存儲(chǔ)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)手冊(cè)，我們需要對(duì)三個(gè)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牡谒牟街校涂梢詫?duì) 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(xiě)的目的地址為 0 x80000000，設(shè)置如圖所示。然后開(kāi)始燒寫(xiě)。燒寫(xiě)完成后，H-FLASHER 會(huì)提示燒寫(xiě)并驗(yàn)證成功。1.5 程序的調(diào)試

16、啟動(dòng)AXD調(diào)試環(huán)境后，單擊菜單“Options”“Configure Target”，彈出“Choose Target”對(duì)話(huà)框在圖所示的配置窗口中，點(diǎn)擊 Add 按鈕添加驅(qū)動(dòng)程序，用戶(hù)會(huì)看到選擇 DLL 文件的對(duì)話(huà)框。在對(duì)話(huà)框里選擇 H-JTAG 安裝目錄下的 ，然后點(diǎn)擊確定。 添加“H-JTAG.dll”文件后，“Choose Target”對(duì)話(huà)框中會(huì)多一個(gè)“H-JTAG”選項(xiàng)，選中“H-JTAG”選項(xiàng)。如圖，點(diǎn)擊 OK，AXD的配置就全部完成了。打開(kāi)“Load Image”對(duì)話(huà)框，在該對(duì)話(huà)框中找到剛剛生成的可執(zhí)行映象文件“BEE.axf”，如圖所示。單擊“打開(kāi)”按鈕后，AXD調(diào)試環(huán)境就裝載

17、了可執(zhí)行映像文件。 程序下載完畢后，程序運(yùn)行指針會(huì)自動(dòng)跳到第一條語(yǔ)句（啟動(dòng)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、LPC2220引腳設(shè)置 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(guò)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(gè)引腳可以具有多個(gè)功能，即引腳復(fù)用。通過(guò)配置相關(guān)寄存器來(lái)選擇引腳具體的功能。在LPC2220芯片

18、中，有一個(gè)引腳連接模塊專(zhuān)門(mén)管理引腳的功能選擇。這個(gè)引腳連接模塊包含3個(gè)寄存器：PINSEL0、PINSEL1、PINSEL2。名稱(chēng)描述訪(fǎng)問(wèn)復(fù)位值地址PINSEL0引腳選擇寄存器0讀/寫(xiě)0 x0000 00000 xE002 C000PINSEL1引腳選擇寄存器1讀/寫(xiě)0 x1540 00000 xE002 C004PINSEL2引腳選擇寄存器2讀/寫(xiě)見(jiàn)表1- 80 xE002 C0141.3 引腳功能選擇寄存器0PINSEL0引腳名稱(chēng)00011011復(fù)位值1：0P0.0GPIO (P0.0)TxD(UART0)PWM1保留003：2P0.1GPIO (P0.1)RxD(UART0)PWM3EI

19、NT0005：4P0.2GPIO (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)PWM2EINT20017：16P0.8GPIO (P0.8)TxD(UAR

20、T1)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)CD(UART1)EINT1保留0031：30P0.15GP

21、IO (P0.15)RI(UART1)EINT2保留00 1.4 引腳功能選擇寄存器1PINSEL1引腳名稱(chēng)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1.30

22、013：12P0.22GPIO (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0023：22P0.27GPIO (P0.27)AIN0(A/D轉(zhuǎn)換)捕獲0.1匹配0.10125：24P0.28GPIO (P0.28)AIN1(A/D轉(zhuǎn)換)捕獲0.2匹配0.20127：26P0.29GPIO (P0.29)AIN2(A/D轉(zhuǎn)換)捕獲0.3匹配0.30129：28P0.30GP

23、IO (P0.30)AIN3(A/D轉(zhuǎn)換)EINT1捕獲0.00131：30P0.31GPIO (P0.31)保留001.5 LPC2220 GPIO相關(guān)寄存器介紹1. GPIO方向寄存器當(dāng)引腳配置為GPIO模式時(shí)，可使用該寄存器控制引腳的方向。任意引腳的方向位的設(shè)置必須與引腳功能一致。IODIR描述復(fù)位值031方向控制位（0輸入,1輸出）。IO0DIR的位0對(duì)應(yīng)于P0.0 . 位31對(duì)應(yīng)于P0.3102. GPIO輸出置位寄存器當(dāng)引腳配置為GPIO輸出模式時(shí)，可使用該寄存器從引腳輸出高電平，寫(xiě)入1使對(duì)應(yīng)引腳輸出高電平，寫(xiě)入0無(wú)效。如果一個(gè)引腳被配置為輸入或第二功能，寫(xiě)IOSET無(wú)效。IOSET描述復(fù)位值031輸出置位。IO0SET的位0對(duì)應(yīng)于P0.0 . 位31對(duì)應(yīng)于P0.310IOCLR描述復(fù)位值031輸出清零。IO0CLR的位0對(duì)應(yīng)于P0.0 . 位31對(duì)應(yīng)于P0.3104. GPIO引腳值寄存器該寄存器提供GPIO引腳的值。它反映了外部環(huán)境對(duì)引腳的影響。IOPIN描述復(fù)位值031GPIO引腳值。IO0PIN的位0對(duì)應(yīng)于P0.0 . 位31對(duì)應(yīng)于