- •Перечень сокращений
- •Предисловие
- •Введение
- •Часть 1. Архитектура и аппаратные средства микроконтроллера LPC214x
- •1.1 Общие сведения о микроконтроллерах LPC214x
- •1.2 Программистская модель процессорного ядра ARM7TDMI
- •1.2.1 Режимы работы ядра ARM7
- •1.2.2 Система регистров
- •1.2.3 Слово состояния программы
- •1.2.4 Организация памяти
- •1.3 Система команд
- •1.3.1 Команды арифметической и логической обработки
- •1.3.2 Команды умножения
- •1.3.3 Команды регистровой пересылки
- •1.3.4 Команды загрузки и сохранения регистров
- •1.3.5 Команды пакетного обмена с памятью
- •1.3.6 Команды передачи управления
- •1.3.7 Команды обращения к слову состояния программы
- •1.4 Методы адресации
- •1.4.1 Непосредственная адресация
- •1.4.2 Регистровая адресация
- •1.4.3 Косвенная адресация
- •1.4.4 Индексная адресация
- •1.5 Процедура начальной загрузки и режимы отображения памяти
- •1.6 Обработка исключительных ситуаций
- •1.7 Система тактирования
- •1.7.1 Выбор тактовой частоты микроконтроллера
- •1.7.2 Настройка тактирования периферийных устройств
- •1.8 Модуль ускорения памяти
- •1.9 Внешние выводы микроконтроллера
- •1.9.1 Служебные контакты
- •1.9.2 Программно-управляемые линии ввода-вывода
- •1.9.3 Альтернативные функции линий ввода вывода
- •1.10 Цифровые порты ввода-вывода
- •1.10.1 Управление портом через низкоскоростную шину
- •1.10.2 Управление портом через высокоскоростную шину
- •1.11 Система прерываний
- •1.11.1 Назначение системы прерываний
- •1.11.2 Процесс обработки прерываний IRQ
- •1.11.3 Процесс обработки быстрых прерываний FIQ
- •1.11.4 Регистры управления системой прерываний
- •1.11.5 Порядок настройки прерывания IRQ
- •1.11.6 Порядок настройки быстрого прерывания FIQ
- •1.11.7 Процедура обработки прерывания
- •1.11.8 Задержка обработки прерывания
- •1.12 Внешние прерывания
- •1.12.1 Регистры управления блоком внешних прерываний
- •1.12.2 Порядок настройки блока внешних прерываний
- •1.13 Таймеры-счетчики
- •1.13.1 Режим таймера и схема совпадения
- •1.13.2 Режим счетчика
- •1.13.3 Схема захвата
- •1.13.4 Управляющие регистры
- •1.13.5 Формирование интервалов времени через систему прерываний
- •1.13.6 Измерение периода и длительности импульса с помощью устройства захвата
- •1.13.7 Подсчет числа импульсов в единицу времени
- •1.14 Широтно-импульсный модулятор
- •1.14.1 Основы функционирования
- •1.14.2 Дополнительные возможности
- •1.14.3 Регистры управления ШИМ
- •1.14.4 Порядок настройки ШИМ
- •1.15 Аналого-цифровые преобразователи
- •1.15.1 Краткие сведения о встроенных АЦП
- •1.15.2 Общие рекомендации по использованию АЦП
- •1.15.3 Управляющие регистры
- •1.15.4 Порядок настройки АЦП
- •1.15.5 Программный запуск аналого-цифрового преобразователя
- •1.15.6 Запуск аналого-цифрового преобразователя по таймеру
- •1.15.7 Программный опрос готовности АЦП
- •1.15.8 Опрос готовности АЦП по прерыванию
- •1.15.9 Считывание и масштабирование результата АЦП
- •1.16 Цифро-аналоговый преобразователь
- •1.16.1 Регистр управления ЦАП
- •1.16.2 Рекомендации по применению ЦАП
- •1.17 Последовательный синхронный приемо-передатчик SPI
- •1.17.1 Назначение и основы функционирования интерфейса SPI
- •1.17.2 Управляющие регистры
- •1.17.3 Передача и прием данных в режиме ведущего
- •1.17.4 Передача и прием данных в режиме ведомого
- •1.18 Последовательный синхронный приемо-передатчик I2С
- •1.18.1 Назначение и основы функционирования интерфейса I2С
- •1.18.2 Управляющие регистры
- •1.18.3 Настройка модуля I2C
- •1.18.4 Типовые циклы обмена данными по шине I2C
- •1.19 Последовательный асинхронный приемопередатчик UART
- •1.19.1 Назначение и основы функционирования порта UART
- •1.19.2 Управляющие регистры
- •1.19.3 Настройка порта UART
- •1.19.4 Прием байта с опросом флага
- •1.19.5 Передача байта с опросом флага
- •1.19.6 Прием и передача данных с использованием прерываний
- •1.19.7 Прием и передача пакетов данных
- •1.19.8 Диагностика ошибок
- •1.19.9 Автоматическая настройка скорости
- •1.20 Часы реального времени
- •1.20.1 Основные возможности часов реального времени
- •1.20.2 Управляющие регистры
- •1.20.3 Рекомендации по применению
- •1.21 Управление питанием и идентификация источников сброса
- •1.21.1 Краткие сведения о мониторе питания
- •1.21.2 Управляющие регистры
- •Часть 2. Разработка и отладка программ с помощью современных инструментальных средств
- •2.1 Форматы представления чисел
- •2.1.1 Основные коды представления целых чисел
- •2.1.2 Форматы представление целых чисел, приятные в языке Си
- •2.1.3 Форматы чисел c плавающей точкой стандарта IEEE754
- •2.2 Основы программирования на языке Си
- •2.2.1 Структура программы
- •2.2.2 Числовые константы
- •2.2.3 Переменные и именованные константы
- •2.2.4 Оператор присваивания, выражения и операции
- •2.2.5 Условный оператор
- •2.2.6 Приведение и преобразование типов
- •2.2.7 Массивы
- •2.2.8 Строки символов
- •2.2.9 Структуры
- •2.2.10 Объединения
- •2.2.11 Указатели
- •2.2.12 Ветвление
- •2.2.13 Множественное ветвление
- •2.2.14 Цикл со счетчиком
- •2.2.15 Циклы с предусловием и постусловием
- •2.2.16 Функции
- •2.2.17 Некоторые директивы компилятора
- •2.2.18 Библиотека математических функций MATH.h
- •2.2.19 Функция создания форматированных строк SNPRINTF
- •2.2.20 Ассемблер в Си-программах
- •2.3 Интегрированная среда разработки Keil µVision 4
- •2.3.1 Создание проекта
- •2.3.2 Создание файла программы
- •2.3.3 Настройка проекта
- •2.3.4 Набор текста программы
- •2.3.5 Компиляция программы
- •2.3.6 Отладка программы
- •2.3.7 Основные отладочные инструменты среды Keil µVision 4
- •2.3.8 Управление распределением памяти
- •2.4 Методика отладки программ
- •2.4.1 Быстрый поиск ошибок
- •2.4.2 Ввод и вывод дискретных сигналов
- •2.4.3 Таймер-счетчик. Формирование интервалов времени
- •2.4.4 Таймер-счетчик. Формирование внешних сигналов совпадения
- •2.4.5 Таймер-счетчик. Счетчик внешних событий
- •2.4.6 Таймер-счетчик. Устройство захвата
- •2.4.7 Широтно-импульсный модулятор
- •2.4.8 Аналого-цифровой преобразователь
- •2.4.9 Цифро-аналоговый преобразователь
- •2.4.10 Приемопередатчик SPI
- •2.4.11 Приемопередатчик I2C
- •2.4.12 Приемопередатчик UART
- •2.4.13 Часы реального времени
- •2.5 О программировании ARM7 на ассемблере
- •2.5.1 Основные правила записи программ на ассемблере
- •2.5.2 Псевдокоманды
- •2.5.3 Директивы ассемблера
- •2.5.4 Макросы
- •2.5.5 Пример простой программы
- •2.6 Распространенные средства разработки и отладки
- •2.6.1 Демонстрационные платы EA-EDU-001 и EA-EDU-011
- •2.6.2 Внутрисхемный отладчик J-Link
- •2.6.3 Утилиты программирования ПЗУ LPC Flash Utility и FlashMagic
- •2.6.4 Программа-терминал 232Analyzer
- •2.6.5 Низкоуровневый редактор диска DMDE
- •Часть 3. Решение типовых задач локального управления
- •3.1 Формирование временной задержки с помощью цикла
- •3.1.1 Задание
- •3.1.2 Общие рекомендации
- •3.1.3 Алгоритм программы
- •3.1.4 Отладка
- •3.1.5 Дополнительные сведения о формировании временной задержки
- •3.2 Формирование дискретного сигнала с помощью таймера
- •3.2.1 Задание
- •3.2.2 Общие рекомендации
- •3.2.3 Алгоритм программы
- •3.3 Опрос дискретного датчика или кнопки
- •3.3.1 Задание
- •3.3.2 Общие рекомендации
- •3.3.3 Алгоритм программы
- •3.3.4 Отладка
- •3.4 Опрос состояния механических контактов с подавлением дребезга
- •3.4.1 Задание
- •3.4.2 Общие рекомендации
- •3.4.3 Алгоритм программы
- •3.4.4 Отладка
- •3.5 Опрос клавиатуры с автоповтором
- •3.5.1 Задание
- •3.5.2 Общие рекомендации
- •3.5.3 Алгоритм программы
- •3.5.4 Отладка
- •3.6 Формирование импульсного управляющего сигнала с помощью модуля ШИМ
- •3.6.1 Задание
- •3.6.2 Общие сведения
- •3.6.3 Алгоритм программы
- •3.6.4 Отладка
- •3.6.5 Синхронизация внешним сигналом
- •3.7 Формирование сигналов специальной формы с помощью ЦАП
- •3.7.1 Задание
- •3.7.2 Основы
- •3.7.3 Алгоритм программы
- •3.7.4 Повышение точности генерирования частоты
- •3.7.5 Выбор числа дискрет
- •3.8 Управление двухфазным шаговым двигателем
- •3.8.1 Задание
- •3.8.2 Общие сведения
- •3.8.3 Алгоритм программы
- •3.9 Применение ШИМ для формирования низкочастотных аналоговых сигналов
- •3.9.1 Задание
- •3.9.2 Основные сведения
- •3.9.3 Алгоритм основной программы
- •3.9.4 Алгоритм процедуры обработки прерывания
- •3.10 Управление символьным жидкокристаллическим индикатором
- •3.10.1 Задание
- •3.10.2 Управление модулем жидкокристаллической индикации
- •3.10.3 Разработка функции управления ЖКИ с ожиданием готовности
- •3.10.4 Функция вывода строки символов
- •3.10.5 Разработка функции инициализации модуля ЖКИ
- •3.10.6 Разработка тестовой программы
- •3.10.7 Управление ЖКИ с опросом флага готовности
- •3.10.8 Программирование произвольных символов
- •3.11 Управление матричным светодиодным индикатором
- •3.11.1 Задание
- •3.11.2 Основные рекомендации
- •3.11.3 Алгоритм основной программы
- •3.11.4 Алгоритм процедуры обработки прерывания
- •3.11.5 Реализация движения строки
- •3.12 Управление матричным жидкокристаллическим дисплеем
- •3.12.1 Управление дисплеем на основе контроллера PCF8833
- •3.12.2 Построение простейших геометрических фигур
- •3.13 Измерение постоянного напряжения
- •3.13.1 Задание
- •3.13.2 Основные рекомендации
- •3.13.3 Алгоритм основной программы
- •3.13.4 Алгоритм процедуры обработки прерывания от АЦП
- •3.13.5 АЦП с циклическим опросом нескольких каналов
- •3.13.6 Автоматический выбор пределов измерения
- •3.14 Измерение параметров уровня переменного напряжения
- •3.14.1 Задание
- •3.14.2 Основные рекомендации
- •3.14.3 Алгоритм основной программы
- •3.14.4 Алгоритм процедуры обработки прерывания
- •3.15 Измерение ускорения с помощью трехосевого акселерометра
- •3.16 Измерение интервалов времени с помощью таймера
- •3.16.1 Задание
- •3.16.2 Общие рекомендации
- •3.16.3 Алгоритм основной программы
- •3.16.4 Алгоритм процедуры обработки прерывания
- •3.16.5 Повышение разрешающей способности путем усреднения
- •3.16.6 Введение поправок
- •3.17 Измерение частоты с помощью счетчика
- •3.17.1 Задание
- •3.17.2 Основные рекомендации
- •3.17.3 Алгоритм программы
- •3.17.4 Повышение точности измерений
- •3.18 Опрос цифрового датчика температуры. Интерфейс I2C
- •3.18.1 Задание
- •3.18.2 Общие рекомендации
- •3.18.3 Алгоритм программы
- •3.20 Обмен данными с электрически перепрограммируемым ПЗУ
- •3.20.1 Задание
- •3.20.2 Общие сведения о микросхемах EEPROM
- •3.20.3 Адресация в микросхемах EEPROM
- •3.20.4 Порядок чтения EEPROM
- •3.20.5 Порядок записи EEPROM
- •3.20.6 Разработка программы чтения EEPROM
- •3.20.7 Разработка функции записи блока данных в EEPROM
- •3.21 Интерфейс RS-232. Прием и передача простых команд
- •3.21.1 Задание
- •3.21.2 Алгоритм программы
- •3.21.3 Автоматическая настройка скорости
- •3.22.1 Задание
- •3.22.2 Основные рекомендации
- •3.22.3 Алгоритм программы
- •3.23 Интерфейс RS-232. Прием пакета переменной длины
- •3.23.1 Задание
- •3.23.2 Основы реализации
- •3.23.3 Алгоритм программы
- •3.24 Обмен данными с картой памяти Secure Digital
- •3.24.1 Задание
- •3.24.2 Общие сведения о карах FLASH-памяти SD/MMC
- •3.24.3 Команды SD/MMC
- •3.24.4 Процедура инициализации карты
- •3.24.5 Чтение и запись данных
- •3.24.6 Обработка ошибок
- •3.24.7 Комментарии к алгоритму и программе
- •Алфавитный указатель управляющих регистров
- •Список литературы
- •Содержание
2.Необходимо убедиться, что счетчик включен (2) и не сброшен (3). После запуска программы содержимое счетчика (1) не должно быть нулевым.
3.Пороговые значения для каждого канала отображаются в таблице
(4). Нулевой порог должен быть наибольшим, далее, чаще всего, в порядке возрастания.
4.Обычно остановка отключена (5), а сброс счетчика включен для нулевого порога (видно также и в таблице в столбцах Reset и Stop).
5.Убедиться, что все задействованные каналы ШИМ включены (8).
6.Установка бита PWMSELx (7) включает управление начальной фазой каждого канала.
2.4.8 Аналого-цифровой преобразователь
На этапе тестирования следует подключить к АЦП источник постоянного напряжения, величину которого контролировать вольтметром или осциллографом. Окно настроек АЦП открывается через меню Peripherals A/D Converter A/D Converter 0/1 (рисунок 4.2.9).
2 |
1 |
|
3 |
5 |
|
6 |
||
|
||
4 |
7 |
|
|
8 |
|
|
9 |
|
10 |
|
|
11 |
|
|
|
12 |
13 |
|
15 |
14 |
|
1 |
– включение; |
9 – глобальный запрос прерывания; |
|
2 |
– Выбор канала; |
10 |
– результат АЦП; |
3 |
– разрядность; |
11 |
– номер канала, от которого получен результат; |
4–5 – способ запуска; |
12 |
– состояния каналов; |
|
6 |
– тактовая частота; |
13 |
– управление прерываниями; |
7 |
– флаг завершения преобразования; |
14 |
– опорное напряжение, В; |
8 |
– флаг потери результата; |
15 |
– результаты преобразования, В |
Рисунок 2.4.9 – Окно настройки аналого-цифрового преобразователя
141
1.Убедиться, что настройки верны: АЦП включен (1); частота (6) не превышает 4,5 МГц; разрядность соответствует желаемой (3).
2.Убедиться, что выбран верный канал АЦП (2) и притом только один. Выбор нескольких каналов допускается только в режиме циклического опроса (BURST = 1).
3.Проверить, верно ли выбран способ запуска АЦП (4).
4.Поместить точку останова после цикла ожидания результата АЦП; создать условие, при котором АЦП запустится. Если остановка не произошла, следует искать ошибки в настройке узлов, запускающих АЦП (таймер или порт ввода-вывода).
5.Если результат получен, его следует сверить с ожидаемым, принимая во внимание опорное напряжение.
2.4.9 Цифро-аналоговый преобразователь
Окно управления ЦАП доступно через меню Peripherals D/A Converter (рисунок 2.4.10). Ненулевое значение в поле (1) должно немедленно приводить к установке на выходе AOUT соответствующего напряжения, которое можно измерить вольтметром или осциллографом. Если этого не происходит, значит, выход P0.25 настроен неверно.
В режиме симулятора доступно поле (2) для величины опорного напряжения. Симулятор автоматически рассчитывает выходное напряжение
(3) на основе кода и опорного напряжения.
1
2
3
1 – код управления напряжением;
2 – опорное напряжение, В;
3 – выходное напряжение
Рисунок 2.4.10 – Окно настройки ЦАП
2.4.10 Приемопередатчик SPI
1.Выполнив блок настройки, открыть окно настройки приемопере-
датчика SPI (Peripherals SPI Interface SPI0).
2.Как правило, должен быть выбран режим ведущего (5), биты полярности и фазы (6–7) сброшены.
3.Проконтролировать, верно ли выбрана очередность передачи битов
(4). Установка флага (4) ведет к передаче, начиная с младшего бита.
4.Проверить настройку разрядности (1–2). Если используется разрядность (2), отличная от 8 бит, флаг (1) должен быть установлен.
5.Проверить значение битовой скорости (9). Рекомендуются значения от сотен килогерц до единиц мегагерц (не более 7,5 МГц).
6.Рекомендуется с помощью точки останова остановить программу на команде передачи, то есть присваивания регистру S0SPDR. Подключить к
142
выходу SCK цифровой осциллограф в режиме однократной или ждущей развертки; выполнить команду передачи (F10/F11). На осциллографе должны появиться тактовые импульсы, в окне должен установиться флаг SPIF (8). Так же следует просмотреть сигналы на линиях MOSI, MISO.
Если при правильной настройке осциллографа осциллограмма не зафиксирована, значит, передача не выполнялась, вероятно, из-за ошибочного выбора режима портовых линий.
1 2
3 4 5 6 7
8 9
10
1–2 – управление разрядностью;
3– разрешение запроса прерывания;
4– очередность (первый бит младший/старший);
5– режим (ведущий/ведомый);
6–7 – управление полярностью и фазой;
8 – диагностика;
9– скорость бит/с;
10– активность запроса прерывания
Рисунок 2.4.11 – Окно настройки приемопередатчика SPI
Внимание! Открытое окно SPI приводит к тому, что регистры S0SPSR и S0SPDR время от времени считывается через интерфейс JTAG. Это дает автоматический сброс флагов в S0SPSR. В частности сбрасывается флаг готовности SPIF. Поэтому при открытом окне цикл ожидания окончания передачи зависнет. Флаг готовности установится и сбросится на следующем же шаге трассировки.
2.4.11 Приемопередатчик I2C
Окно настроек I2C доступно через меню Peripherals I2C I2C0/1 (рисунок 2.4.12). Во время отладки полезно наблюдать за сигналами SCL, SCK с помощью цифрового осциллографа в режиме однократной разверстки.
1.Прежде всего, необходимо проверить, что модуль I2C включен (1) в режиме ведущего (3). Убедиться, что скорость не превышает 400 кГц (5).
2.Установить точку останова на команде установки состояния START; выполнить команду и убедиться что состояние (6) изменилось.
3.Установить точку останова на конструкции switch {...}, используемой для анализа нового состояния. Выполнить программу до этой точки, а затем выполнять в пошаговом режиме (F10/F11), наблюдая за тем, как состояния сменяют друг друга при сбросе флага готовности в регистре
I2CxCONCLR.
Возможные причины ошибок: неверная настройка режимов портовых линий либо ошибочная последовательность чередования состояний I2C.
143
|
|
|
|
4 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
1 |
– включить; |
|
4 – сброс состояний; |
|
6 – текущее состояние; |
|
|
||||
2 |
– установка состояний; |
|
5 – скорость, бит/с; |
|
7 – данные |
3 |
– режим (ведущий/ведомый); |
|
|
|
|
Рисунок 2.4.12 – Окно настройки приемопередатчика I2C
2.4.12 Приемопередатчик UART
Рекомендуется наблюдать с помощью цифрового осциллографа сигнал на линии RxD, TxD. Окно настроек приемопередатчика UART открыва-
ется через меню Peripherals SPI Interface UART UART0 (рису-
нок 2.4.13).
|
|
1 |
– настройка |
разрядно- |
|
|
|
сти, числа |
стоповых |
|
6 |
|
бит и четности; |
|
1 |
|
2 |
– включение; |
|
|
3 |
– уровень буфера при- |
||
|
|
|||
|
|
|
емника, вызывающий |
|
|
|
|
прерывание; |
|
|
|
4 |
– настройка скорости; |
|
|
|
5 |
– текущая скорость; |
|
7 |
8 |
6 – текущее сосание и ди- |
||
|
|
агностика; |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
7 |
– настройка |
прерыва- |
|
3 |
|
ний; |
|
|
8 |
– идентификация пре- |
||
|
|
|||
|
9 |
|
рываний; |
|
|
|
9 – принятый или переда- |
||
|
|
|
ваемый байт |
|
5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.4.13 – Окно настройки приемопередатчика UART
144