ARM嵌入式接口技術(shù)應(yīng)用ARM實(shí)驗(yàn)板硬件結(jié)構(gòu)與第1頁(yè)/共50頁(yè)眾多領(lǐng)域中抽象出六大常見應(yīng)用模塊最后對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μCOS-II作了重點(diǎn)闡述，并對(duì)獨(dú)自研發(fā)的操作系統(tǒng)移植代碼作了重點(diǎn)剖析。第2頁(yè)/共50頁(yè)章節(jié)目錄第一章 ARM實(shí)驗(yàn)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(chǔ)器件第四章 時(shí)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 μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)的移植第九章 電機(jī)控制第3頁(yè)/共50頁(yè)第一章ARM實(shí)驗(yàn)板硬件結(jié)構(gòu)與開發(fā)環(huán)境一、硬件平臺(tái)功能模塊介紹二、ADS1.2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(jiǎn)要介紹第4頁(yè)/共50頁(yè)一、硬件平臺(tái)部分功能模塊1、串行通信：SPI、I2C、UART、RS232、RS4852、存儲(chǔ)器操作：EEPROM、SRAM、Nor-FLASH、Nand-FLASH3、片內(nèi)功能模塊：定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、看門狗、PWM、實(shí)時(shí)時(shí)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(tái)上的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，等等更多實(shí)驗(yàn)。6、步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)（實(shí)驗(yàn)箱上完成）?？砷_展的實(shí)驗(yàn)第5頁(yè)/共50頁(yè)第6頁(yè)/共50頁(yè)1.1RS232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。

第7頁(yè)/共50頁(yè)1.2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QA~QH上。每個(gè)輸出端都連接了一個(gè)LED燈。第8頁(yè)/共50頁(yè)1.3LCM接口液晶顯示器件具有顯示信息量大、低壓、低功耗、長(zhǎng)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Q1～Q8共8根I/O線傳送。第9頁(yè)/共50頁(yè)1.4EEPROM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路的I2C總線，時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線上都要接一個(gè)上拉電阻第10頁(yè)/共50頁(yè)1.5存儲(chǔ)器接口核心板上擴(kuò)展了16MbitFLASH（SST39VF1601）和4MbitSRAM，其中FLASH用來保存用戶的程序代碼，SRAM用來存儲(chǔ)程序運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)。第11頁(yè)/共50頁(yè)1.6Nand-Flash接口K9F6408U0C是三星公司生產(chǎn)的與非型64MbitFLASH存儲(chǔ)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(yǔ)音、數(shù)字圖像、文件等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的載體。第12頁(yè)/共50頁(yè)1.7ADC接口LPC2220系列ARM具有8路10位ADC轉(zhuǎn)換器，其參考電壓為3.3V。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。第13頁(yè)/共50頁(yè)1.8DAC接口DAC7512N是一款3~5V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(duì)應(yīng)的電壓模擬量輸出。第14頁(yè)/共50頁(yè)1.9數(shù)碼管接口本實(shí)驗(yàn)板采用了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QA~QH端口上，進(jìn)而控制數(shù)碼管的段選端（A1~A4）輸入數(shù)據(jù)。第15頁(yè)/共50頁(yè)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)聲電路分別通過兩路I/O口SPK、BEE進(jìn)行控制。

第16頁(yè)/共50頁(yè)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(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。第17頁(yè)/共50頁(yè)2.2觸摸屏接口本實(shí)驗(yàn)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。第18頁(yè)/共50頁(yè)2.3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)。第19頁(yè)/共50頁(yè)2.4PWM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線接口輸出。第20頁(yè)/共50頁(yè)2.5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12.LED燈外部測(cè)試端口13.蜂鳴器14.電位器區(qū)域15.AD采樣源設(shè)置跳線16.外部端口連接區(qū)域第21頁(yè)/共50頁(yè)二、開發(fā)環(huán)境ADS集成開發(fā)環(huán)境，其成熟版本為ADS1.2。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CodeWarriorIDE調(diào)用集成開發(fā)環(huán)境CodeWarriorIDE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CodeWarriorIDE調(diào)用ARM應(yīng)用庫(kù)C、C＋＋函數(shù)庫(kù)等用戶程序使用

ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境的組成

第22頁(yè)/共50頁(yè)1.1CodeWarriorIDE簡(jiǎn)介ADS1.2使用了CodeWarriorIDE集成開發(fā)環(huán)境，用戶在這個(gè)IDE集成開發(fā)環(huán)境下可以方便的編寫程序并管理好整個(gè)工程項(xiàng)目。第23頁(yè)/共50頁(yè)1.2AXD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，可以觀察變量、寄存器和內(nèi)存的數(shù)據(jù)等等。第24頁(yè)/共50頁(yè)三、蜂鳴器程序范例實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，熟悉ADS1.2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(shí)驗(yàn)板上。有關(guān)ARM匯編指令和ADS1.2軟件的詳細(xì)介紹請(qǐng)參考本套書中的第一本“入門篇”。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：編寫一個(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1.15，蜂鳴器的控制引腳BEE連接ARM芯片的P1.24。當(dāng)P1.24為高電平時(shí)，三極管Q7導(dǎo)通，蜂鳴器蜂鳴；當(dāng)P1.24為低電平時(shí)，三極管Q7截止，蜂鳴器停止蜂鳴。第25頁(yè)/共50頁(yè)1.1蜂鳴器程序#include“whole.h” //包含所有的頭文件定義/*********************************************************************名稱：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********************************************************************/voidDelayMS(uint32dly){uint32i;for(;dly>0;dly--)for(i=0;i<5000;i++);}/*********************************************************************名稱：main()*功能：控制蜂鳴器蜂鳴。*********************************************************************/intmain(void){IO1DIR=IO1DIR|(1<<24); //設(shè)置控制蜂鳴器引腳P1.24為I/O輸出

while(1) {IO1CLR=(1<<24); //P1.24=0,關(guān)閉蜂鳴器

DelayMS(100);IO1SET=(1<<24); //P1.24=1,打開蜂鳴器

DelayMS(100);}}第26頁(yè)/共50頁(yè)1.2建立工程選擇Windows操作系統(tǒng)的“開始”→“所有程序”→“ARMDeveloperSuitev1.2”→“CodeWarriorforARMDeveloperSuite”

命令啟動(dòng)MetrowerksCodeWarrior或雙擊CodeWarriorforARMDeveloperSuite快捷方式啟動(dòng)。第27頁(yè)/共50頁(yè)選擇“QuickStart_ARM”工程模板；在“Projectname：”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BEE.mcp的工程。第28頁(yè)/共50頁(yè)1.3編輯程序新建的工程項(xiàng)目BEE.Mcp已經(jīng)包含了一些基本的程序文件（啟動(dòng)代碼文件Start.s和target.c，在“*.h”組中有所需的頭文件，主程序文件main.c）。第29頁(yè)/共50頁(yè)我們?cè)趗ser組中雙擊main.c，打開main文件，然后輸入程序清單1.1所示的程序。第30頁(yè)/共50頁(yè)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)話框，報(bào)告編譯信息第31頁(yè)/共50頁(yè)1.4程序下載當(dāng)工程編譯鏈接通過后，會(huì)在相應(yīng)的工程目錄(如“E:\test\BEE\BEE_Data\Flash”)生成一個(gè)可執(zhí)行映象文件BEE.axf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(shí)驗(yàn)板上，下載步驟如下：第32頁(yè)/共50頁(yè)①首先將JTAG仿真器的25針接口通過并口延長(zhǎng)線與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（5V）給實(shí)驗(yàn)板供電。②打開H-JTAGServer軟件，單擊菜單“Settings”→“JtagSettings”

。彈出JtagSettings對(duì)話框，選擇Wiggler下載器。

第33頁(yè)/共50頁(yè)③單擊菜單“Operations”→“DetectTarget”，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)顯示芯片的類型和其32位芯片ID。如果檢測(cè)失敗，或者芯片無法識(shí)別，H-JTAG將會(huì)顯示UNKNOWN，提示用戶H-JTAG無法檢測(cè)/識(shí)別目標(biāo)開放板。第34頁(yè)/共50頁(yè)④單擊菜單“Flasher”→“StartH-Flasher”，彈出H-Flasher燒寫向?qū)?。二進(jìn)制文件的燒寫一共分為4步，即Flash選擇→存儲(chǔ)器配置→初始化芯片腳本→編程下載。第35頁(yè)/共50頁(yè)⑤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廠商，在SST廠商芯片中選擇具體型號(hào)為SST39VF1601。⑥在向?qū)У牡诙?，是?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。第36頁(yè)/共50頁(yè)⑦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：PINSEL2@0xE002C014BCFG0@0xFFE00000

BCFG1@0xFFE00004。第37頁(yè)/共50頁(yè)⑧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(PlainBinaryFormat)，燒寫的目的地址為0x80000000，設(shè)置如圖所示。然后開始燒寫。燒寫完成后，H-FLASHER會(huì)提示燒寫并驗(yàn)證成功。第38頁(yè)/共50頁(yè)1.5程序的調(diào)試啟動(dòng)AXD調(diào)試環(huán)境后，單擊菜單“Options”→“ConfigureTarget”，彈出“ChooseTarget”對(duì)話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，用戶會(huì)看到選擇DLL文件的對(duì)話框。在對(duì)話框里選擇H-JTAG安裝目錄下的H-JTAG.DLL，然后點(diǎn)擊確定。第39頁(yè)/共50頁(yè)添加“H-JTAG.dll”文件后，“ChooseTarget”對(duì)話框中會(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。第40頁(yè)/共50頁(yè)打開“LoadImage”對(duì)話框，在該對(duì)話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”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(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

第41頁(yè)/共50頁(yè)四、附錄---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2.44μs。

2）2個(gè)32位定時(shí)器、PWM單元、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和看門狗。

3）多個(gè)串行接口，包括2個(gè)16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART、高速I2C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：1.65～1.95V(1.8V±0.15V)；I/O操作電壓范圍：3.0～3.6V(3.3V±10%)，可承受5V電壓第42頁(yè)/共50頁(yè)1.1

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。

第43頁(yè)/共50頁(yè)1.2LPC2220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(gè)引腳連接模塊專門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。名稱描述訪問復(fù)位值地址PINSEL0引腳選擇寄存器0讀/寫0x000000000xE002C000PINSEL1引腳選擇寄存器1讀/寫0x154000000xE002C004PINSEL2引腳選擇寄存器2讀/寫見表1-80xE002C014第44頁(yè)/共50頁(yè)1.3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003：2P0.1GPIO(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)PWM2EINT20017：16P0.8GPIO(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)CD(UART1)EINT1保留0031：30P0.15GPIO(P0.15)RI(UART1)EINT2保留00第45頁(yè)/共50頁(yè)

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0.30129：28P0.30GPIO(P0.30)AIN3(A/D轉(zhuǎn)換)EINT1捕獲0.00131：30P0.31GPIO(P0.31)保留00第46頁(yè)/共50頁(yè)1.5LPC2220GPIO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0～31方向控制位（0＝輸入,1