LPC2000. Mikrokontrolery z rdzeniem ARM7 Zawiercie

Mikrokontrolery z rdzeniem ARM od wielu lat budzą duże emocje - są one powszechnie spotykane w telefonach komórkowych, grach multimedialnych, nawigacjach samochodowych, routerach czy palmtopach. Są to układy charakteryzujące się wysoką wydajnością (m.in. 32-bitowy rdzeń) z wbudowanymi licznymi układami peryferyjnymi i, co wydaje się najważniejsze, są one oferowane przez wielu producentów (m.in. Atmel, Freescale, NXP, Texas Instruments). Ponieważ układy różnych producentów są zbudowane w oparciu o wspólny rdzeń, wiele narzędzi programowych (np. kompilatory) czy sprzętowych (np. interfejsy JTAG) jest wspólnych dla wielu rodzin mikrokontrolerów. W książce zawarto praktyczne wprowadzenie w świat programowania w języku C mikrokontrolerów z rdzeniem ARM7. Przykłady zawarte w książce pokazują sposób wykorzystywania zasobów wbudowanych w mikrokontrolery z rodziny LPC2000 firmy NXP, które są obecnie najpopularniejszymi układami stosowanymi przez konstruktorów. Spis treści Od autora.......................................................................................................................5 1. Rdzeń ARM7TDMI-S ............................................................................................... 7 1.1. Wstęp ....................................................................................................................8 1.2. Architektura RISC. Charakterystyka procesora ARM7TDMI-S ..........................8 1.3. Tryby ochrony procesora ....................................................................................11 1.4. Rejestry ...............................................................................................................13 1.5. Wyjątki procesora................................................................................................18 1.6. Lista instrukcji ARM ..........................................................................................20 2. Mikrokontrolery LPC213x/LPC214x .................................................................. 25 2.1. Wstęp ..................................................................................................................26 2.2. Porty wejścia-wyjścia (GPIO) oraz zasilanie mikrokontrolera ...........................28 2.3. Magistrale wewnętrzne mikrokontrolera ............................................................32 2.4. Przestrzeń adresowa mikrokontrolera. Kontroler pamięci MAM .......................34 2.5. Sygnał zegarowy i układ zerowania mikrokontrolera .........................................37 2.6. Przerwania zewnętrzne, tryby oszczędzania energii ...........................................40 3. Przykłady aplikacji .................................................................................................. 43 3.1. Najprostsza aplikacja mikrokontroleraLPC213x/214x .......................................44 3.2. Zestaw uruchomieniowy ZL9ARM ....................................................................46 4. Środowisko programistyczne................................................................................. 51 4.1. Wstęp ..................................................................................................................52 4.2. Instalacja oprogramowania .................................................................................52 4.3. Składniki projektu dla LPC21xx .........................................................................58 4.4. Automatyzacja kompilacji projektu za pomocą GNU make ...............................59 4.5. Skrypty linkera ....................................................................................................66 4.6. Programowanie pamięci Flash w mikrokontrolerach LPC21xx .........................70 4.7. Praca w środowisku Eclipse – pierwszy projekt .................................................73 4.8. Kilka słów o programie węża świetlnego ...........................................................76 5. Podstawowe urządzenia peryferyjne mikrokontrolera .................................. 79 5.1. Wstęp, start systemu............................................................................................80 5.2. Mapowanie pamięci, czyli rejestr MEMMAP ....................................................81 5.3. Konfiguracja pętli PLL oraz sygnałów zegarowych ...........................................82 5.4. Konfiguracja kontrolera pamięci MAM..............................................................85 5.5. Pozostałe elementy pliku startowego ..................................................................87 5.6. Detektor zaniku napięcia, wykrywanie przyczyny zerowania ............................90 5.7. Tryby oszczędzania energii .................................................................................92 6. Porty wejścia-wyjścia (GPIO) ............................................................................... 95 6.1. Wstęp ..................................................................................................................96 6.2. Budowa portów GPIO mikrokontrolerów LPC ..................................................96 6.3. Praktyczna obsługa portów ...............................................................................101 6.4. Obsługa wyświetlacza LCD ..............................................................................104 7. System przerwań mikrokontrolera .................................................................... 113 7.1. Wstęp ................................................................................................................114 7.2. Przerwania programowe....................................................................................114 7.3. Przerwania sprzętowe – kontroler przerwań VIC .............................................118 7.4. Przerwania „szybkie” FIQ.................................................................................119 7.5. Wektoryzowane przerwania IRQ ......................................................................120 7.6. Przerwania niewektoryzowane IRQ ..................................................................122 7.7. Obsługa przerwań w jednostce centralnej .........................................................122 7.8. Przerwania zewnętrzne EINT ...........................................................................124 7.9. Praktyczne zagadnienia dotyczące systemu przerwań ......................................126 8. Odmierzanie czasu – układy licznikowe ........................................................... 133 8.1. Wstęp ................................................................................................................134 8.2. Układy czasowo-licznikowe T0 i T1 ................................................................134 8.3. Układ PWM ......................................................................................................144 8.4. Zegar czasu rzeczywistego RTC .......................................................................151 8.5. Układ watchdog ................................................................................................158 9. Interfejsy szeregowe ............................................................................................... 163 9.1. Wstęp ................................................................................................................164 9.2. Porty szeregowe UART.....................................................................................164 9.3. Interfejs I2C .......................................................................................................177 9.4. Interfejs SPI.......................................................................................................185 10. Przetwarzanie sygnałów analogowych .............................................................. 199 10.1. Wstęp ................................................................................................................200 10.2. Przetworniki analogowo-cyfrowe .....................................................................200 10.3. Przetwornik cyfrowo-analogowy ......................................................................211 10.4. Biblioteka standardowa STDIO ........................................................................213 Literatura ................................................................................................................. 216