輕松玩轉(zhuǎn)ARM Cortex-M3微控制器：基于LPC1788系列

基礎(chǔ)篇 第1章LPC178x系列微控制器概述3 1.1CortexM3處理器概述3 1.1.1CortexM3配置選項3 1.1.2LPC178x/177x系列微控制器型號與分類4 1.1.3LPC178x/177x系列微控制器主要特點5 1.1.4LPC178x/177x系列微控制器結(jié)構(gòu)概述7 1.1.5LPC178x/177x系列微控制器存儲器映射9 1.1.6片上存儲器10 1.1.7片上外設(shè)及基址10 1.2CMSIS軟件接口標(biāo)準(zhǔn)12 1.2.1CMSIS層與軟件架構(gòu)13 1.2.2CMSIS文件結(jié)構(gòu)14 第2章開發(fā)工具概述22 2.1常用開發(fā)工具概覽22 2.1.1RealView MDK開發(fā)環(huán)境22 2.1.2IAR EWARM開發(fā)環(huán)境23 2.1.3JLink仿真器24 2.1.4ULINK2仿真器25 2.2LPC1788評估板簡述26 2.2.1開發(fā)板概覽26 2.2.2開發(fā)板外設(shè)接口I/O分配29 2.3RealView MDK開發(fā)環(huán)境快速入門31 2.3.1工程項目的建立31 2.3.2工程項目的配置33 2.3.3編寫演示代碼35 2.3.4工程項目的編譯36 2.3.5程序下載與調(diào)試37 2.4IAR開發(fā)環(huán)境快速入門40 2.4.1IAR工程項目的快速建立40 2.4.2編譯和鏈接應(yīng)用程序46 2.4.3仿真調(diào)試48 入門篇 第3章GPIO端口應(yīng)用55 3.1I/O端口配置概述55 3.1.1I/O端口配置描述55 3.1.2I/O端口控制寄存器功能描述58 3.2GPIO端口概述62 3.2.1引腳描述63 3.2.2GPIO寄存器描述63 3.3GPIO及I/O配置常用庫函數(shù)72 3.3.1GPIO端口庫函數(shù)功能詳解72 3.3.2引腳連接配置庫函數(shù)功能詳解82 3.4GPIO端口應(yīng)用實例88 3.4.1設(shè)計目標(biāo)88 3.4.2硬件電路設(shè)計88 3.4.3實例軟件設(shè)計89 3.5實例總結(jié)96 第4章實時時鐘應(yīng)用97 4.1實時時鐘（RTC）概述97 4.1.1RTC基本配置98 4.1.2RTC引腳描述99 4.2RTC寄存器描述99 4.2.1RTC中斷100 4.2.2混合寄存器組101 4.2.3完整時間寄存器組103 4.2.4時間計數(shù)器組104 4.2.5通用寄存器組106 4.2.6報警寄存器組106 4.3RTC常用庫函數(shù)107 4.4RTC應(yīng)用實例118 4.4.1設(shè)計目標(biāo)118 4.4.2硬件電路設(shè)計119 4.4.3實例軟件設(shè)計119 4.5實例總結(jié)124 第5章定時器應(yīng)用125 5.1定時器（Timer）概述125 5.1.1定時器的基本配置126 5.1.2定時器的引腳描述127 5.2Timer寄存器描述127 5.2.1中斷寄存器128 5.2.2定時器控制寄存器129 5.2.3定時器/計數(shù)器129 5.2.4預(yù)分頻寄存器129 5.2.5預(yù)分頻計數(shù)器129 5.2.6匹配控制寄存器130 5.2.7匹配寄存器0～3131 5.2.8捕獲寄存器0～1131 5.2.9捕獲控制寄存器131 5.2.10外部匹配寄存器132 5.2.11計數(shù)控制寄存器132 5.2.12DMA操作133 5.3Timer常用庫函數(shù)134 5.4Timer應(yīng)用實例142 5.4.1設(shè)計目標(biāo)142 5.4.2硬件電路設(shè)計142 5.4.3實例軟件設(shè)計143 5. 5實例總結(jié)151 第6章模/數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用152 6.1模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）概述152 6.1.1ADC的基本配置153 6.1.2ADC的引腳描述153 6.1.3ADC的操作153 6.2ADC寄存器描述154 6.2.1ADC控制寄存器155 6.2.2ADC全局?jǐn)?shù)據(jù)寄存器156 6.2.3ADC中斷使能寄存器157 6.2.4ADC數(shù)據(jù)寄存器0～7158 6.2.5ADC狀態(tài)寄存器159 6.2.6ADC調(diào)節(jié)寄存器159 6.3ADC常用庫函數(shù)160 6.4ADC應(yīng)用實例165 6.4.1設(shè)計目標(biāo)165 6.4.2硬件電路設(shè)計165 6.4.3實例軟件設(shè)計166 6. 5實例總結(jié)173 第7章數(shù)/模轉(zhuǎn)換器應(yīng)用174 7.1數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC）概述174 7.1.1DAC的基本配置175 7.1.2DAC的引腳描述175 7.1.3DAC的操作175 7.2DAC寄存器描述176 7.2.1D/A轉(zhuǎn)換器寄存器176 7.2.2D/A轉(zhuǎn)換器控制寄存器177 7.2.3D/A轉(zhuǎn)換器計數(shù)器值寄存器177 7.3常用庫函數(shù)178 7.3.1DAC驅(qū)動庫178 7.3.2通用DMA控制器常用庫函數(shù)180 7.4DAC應(yīng)用實例183 7.4.1設(shè)計目標(biāo)183 7.4.2硬件電路設(shè)計184 7.4.3實例軟件設(shè)計184 7. 5實例總結(jié)191 第8章脈寬調(diào)制器應(yīng)用192 8.1脈寬調(diào)制器（PWM）概述192 8.1.1脈寬調(diào)制器的基本配置194 8.1.2脈寬調(diào)制器的引腳描述195 8.1.3單沿和雙沿控制規(guī)則的采樣波形195 8.2PWM寄存器描述197 8.2.1PWM中斷寄存器197 8.2.2PWM定時器控制寄存器198 8.2.3PWM計數(shù)控制寄存器199 8.2.4PWM定時器/計數(shù)器199 8.2.5PWM預(yù)分頻寄存器200 8.2.6PWM預(yù)分頻計數(shù)器寄存器200 8.2.7PWM匹配控制寄存器200 8.2.8PWM匹配寄存器202 8.2.9PWM捕獲控制寄存器202 8.2.10PWM捕獲寄存器203 8.2.11PWM控制寄存器203 8.2.12PWM鎖存使能寄存器204 8.3PWM常用庫函數(shù)205 8.4PWM應(yīng)用實例211 8.4.1設(shè)計目標(biāo)211 8.4.2硬件電路設(shè)計211 8.4.3實例軟件設(shè)計212 8. 5實例總結(jié)219 第9章電機控制脈寬調(diào)制器應(yīng)用220 9.1電機控制脈寬調(diào)制器概述220 9.1.1電機控制脈寬調(diào)制器的基本配置220 9.1.2電機控制脈寬調(diào)制器的引腳描述222 9.2電機控制脈寬調(diào)制器寄存器描述222 9.2.1MCPWM控制寄存器223 9.2.2MCPWM捕獲控制寄存器225 9.2.3MCPWM中斷寄存器227 9.2.4MCPWM計數(shù)控制寄存器229 9.2.5MCPWM定時器/計數(shù)器0～2寄存器231 9.2.6MCPWM界限0～2寄存器231 9.2.7MCPWM匹配0～2寄存器232 9.2.8MCPWM死區(qū)時間寄存器233 9.2.9MCPWM通信格式寄存器234 9.2.10MCPWM捕獲寄存器234 9.3MCPWM的應(yīng)用操作235 9.3.1脈寬調(diào)制236 9.3.2映射寄存器和同時更新238 9.3.3快速中止（ABORT）238 9.3.4捕獲事件238 9.3.5外部事件計數(shù)（計數(shù)器模式）239 9.3.6三相直流模式239 9.3.7三相交流模式240 9.3.8中斷源240 9.4MCPWM常用庫函數(shù)241 9.5MCPWM應(yīng)用實例248 9.5.1設(shè)計目標(biāo)248 9.5.2硬件電路設(shè)計248 9.5.3實例軟件設(shè)計249 9. 6實例總結(jié)255 第10章通用異步收發(fā)器應(yīng)用256 10.1通用異步收發(fā)器（UART）概述256 10.1.1通用異步收發(fā)器的基本配置260 10.1.2通用異步收發(fā)器的引腳描述261 10.2UART寄存器描述262 10.2.1UARTn接收緩沖寄存器(RBR)263 10.2.2UARTn發(fā)送保持寄存器(THR)263 10.2.3UARTn除數(shù)鎖存器LSB/MSB寄存器(DLL,DLM)264 10.2.4UARTn中斷使能寄存器(IER)264 10.2.5UARTn中斷標(biāo)識寄存器(IIR)265 10.2.6UARTn FIFO控制寄存器(FCR)266 10.2.7UARTn線控制寄存器(LCR)267 10.2.8UARTn Modem控制寄存器(MCR)268 10.2.9UARTn線狀態(tài)寄存器(LSR)268 10.2.10UARTn Modem狀態(tài)寄存器(MSR)270 10.2.11UARTn高速緩存寄存器(SCR)271 10.2.12UARTn自動波特率控制寄存器(ACR)271 10.2.13UARTn分?jǐn)?shù)分頻器寄存器(FDR)271 10.2.14UARTn發(fā)送使能寄存器(TER)272 10.2.15UARTn的RS485控制寄存器(RS485CTRL)273 10.2.16UARTn的RS485地址匹配寄存器(RS485ADRMATCH)274 10.2.17UARTn的RS485延時值寄存器(RS485DLY)274 10.2.18UART4過采樣寄存器OSR274 10.2.19UART4智能卡接口控制寄存器SCICTRL275 10.2.20UART4同步模式控制寄存器(SYNCCTRL)276 10.2.21UART4 IrDA控制寄存器276 10.3UART常用庫函數(shù)277 10.4UART應(yīng)用實例289 10.4.1設(shè)計目標(biāo)289 10.4.2硬件電路設(shè)計289 10.4.3實例軟件設(shè)計291 10.5實例總結(jié)298 第11章串行同步端口控制器應(yīng)用299 11.1串行同步端口概述299 11.1.1串行同步端口基本配置299 11.1.2串行同步端口的引腳描述300 11.2SSP寄存器描述300 11.2.1SSPn 控制寄存器0（CR0）301 11.2.2SSPn 控制寄存器1（CR1）301 11.2.3SSPn數(shù)據(jù)寄存器（DR）302 11.2.4SSPn狀態(tài)寄存器（SR）302 11.2.5SSPn時鐘預(yù)分頻寄存器（CPSR）303 11.2.6SSPn中斷使能置位/清零寄存器（IMSC）303 11.2.7SSPn原始中斷狀態(tài)寄存器（RIS）304 11.2.8SSPn 使能中斷狀態(tài)寄存器（MIS）304 11.2.9 SSPn中斷清零寄存器（ICR）304 11.2.10SSPn DMA控制寄存器（CMACR）305 11.3SSP常用庫函數(shù)305 11.4SSP外設(shè)應(yīng)用實例312 11.4.1設(shè)計目標(biāo)312 11.4.2硬件電路設(shè)計312 11.4.3實例軟件設(shè)計315 11. 5實例總結(jié)318 第12章I2S數(shù)字音頻接口應(yīng)用319 12.1I2S總線接口概述319 12.1.1I2S總線接口的基本配置321 12.1.2I2S接口的引腳描述321 12.2I2S寄存器描述322 12.2.1數(shù)字音頻輸出寄存器（I2SDAO）322 12.2.2數(shù)字音頻輸入寄存器（I2SDAI）323 12.2.3發(fā)送緩沖寄存器（I2STXFFO）324 12.2.4接收緩沖寄存器（I2SRXFIFO）324 12.2.5狀態(tài)反饋寄存器（I2SSTATE）324 12.2.6DMA配置寄存器1（I2SDMAI）324 12.2.7DMA配置寄存器2（I2SDMA2）325 12.2.8中斷請求控制寄存器（I2SIRQ）325 12.2.9發(fā)送時鐘速率寄存器(I2STXRATE)326 12.2.10接收時鐘速率寄存器（I2SRXRATE）326 12.2.11發(fā)送時鐘位速率寄存器（I2STXBITRATE）327 12.2.12接收時鐘位速率寄存器(I2SRXBITRATE)327 12.2.13發(fā)送模式控制寄存器(I2STXMODE)327 12.2.14接收模式控制寄存器(I2SRXM0DE)328 12.3I2S常用庫函數(shù)328 12.4I2S數(shù)字音頻接口播放器應(yīng)用實例337 12.4.1設(shè)計目標(biāo)337 12.4.2硬件電路設(shè)計337 12.4.3實例軟件設(shè)計343 12.5實例總結(jié)351 第13章SD卡接口應(yīng)用352 13.1SD卡接口概述352 13.1.1SD卡接口的基本配置353 13.1.2SD卡接口的引腳描述353 13.2SD卡接口寄存器描述353 13.2.1電源控制寄存器（MCOPower）354 13.2.2時鐘控制寄存器（MCIClock）355 13.2.3參數(shù)寄存器（MCIArgument）355 13.2.4命令寄存器(MCICommand)356 13.2.5命令響應(yīng)寄存器（MCIRespCommand）356 13.2.6響應(yīng)寄存器0～3（MCIResponse0～3）357 13.2.7數(shù)據(jù)定時器寄存器357 13.2.8數(shù)據(jù)長度寄存器(MCIDataLength)357 13.2.9數(shù)據(jù)控制寄存器（MCIDataCtrl）358 13.2.10數(shù)據(jù)計數(shù)器寄存器（MCIDataCnt）358 13.2.11狀態(tài)寄存器（MCIStatus）359 13.2.12清零寄存器（MCIClear）360 13.2.13中斷屏蔽寄存器（MCIMask）360 13.2.14FIFO計數(shù)器寄存器（MCIFifoCnt）361 13.2.15數(shù)據(jù)FIFO寄存器（MCIFIFO）361 13.3SD卡接口的常用庫函數(shù)361 13.4基于SD卡接口的文件系統(tǒng)實例373 13.4.1設(shè)計目標(biāo)373 13.4.2硬件電路設(shè)計373 13.4.3實例軟件設(shè)計374 13. 5實例總結(jié)400 第14章LCD控制器與觸摸應(yīng)用401 14.1LCD控制器概述401 14.1.1LCD上電與掉電順序403 14.1.2LCD控制器的基本配置404 14.1.3LCD控制器的引腳描述404 14.2LCD控制器寄存器描述404 14.2.1LCD配置和計時控制寄存器（LCD_CFG）405 14.2.2水平時序控制寄存器（LCD_TIMH）405 14.2.3垂直時序控制寄存器（LCD_TIMV）406 14.2.4時鐘與信號極性控制寄存器（LCD_POL）407 14.2.5線端控制寄存器（LCD_LE）408 14.2.6上面板幀基址寄存器（LCD_UPBASE）409 14.2.7下面板幀基址寄存器（LCD_LPBASE）409 14.2.8LCD控制寄存器（LCD_CTRL）409 14.2.9中斷屏蔽寄存器（LCD_INTMSK）411 14.2.10原始中斷屏蔽寄存器（LCD_INTRAW）411 14.2.11中斷屏蔽狀態(tài)寄存器（LCD_INTSTAT）412 14.2.12中斷清零寄存器（LCD_INTCLR）412 14.2.13上面板當(dāng)前地址寄存器（LCD_UPCURR）413 14.2.14下面板當(dāng)前地址寄存器（LCD_LPCURR）413 14.2.15彩色調(diào)色板寄存器（LCD_PAL）413 14.2.16光標(biāo)圖像寄存器（CRSR_IMG）414 14.2.17光標(biāo)控制寄存器（CRSR_CTRL）414 14.2.18光標(biāo)配置寄存器（CRSR_CFG）415 14.2.19光標(biāo)調(diào)色板寄存器0（CRSR_PAL0）415 14.2.20光標(biāo)調(diào)色板寄存器1（CRSR_PAL1）416 14.2.21光標(biāo)XY位置寄存器（CRSR_XY）416 14.2.22光標(biāo)剪裁位置寄存器416 14.2.23光標(biāo)中斷屏蔽寄存器（CRSR_INTMSK）417 14.2.24光標(biāo)中斷清零寄存器（CRSR_INTCLR）417 14.2.25光標(biāo)原始中斷狀態(tài)寄存器（CRSR_INTRAW）417 14.2.26光標(biāo)中斷屏蔽狀態(tài)寄存器（CRSR_INTSTAT）418 14.3LCD控制器的常用庫函數(shù)418 14.4LCD控制器應(yīng)用實例422 14.4.1設(shè)計目標(biāo)422 14.4.2硬件電路設(shè)計422 14.4.3文字顯示實例軟件設(shè)計427 14.4.4觸摸屏校準(zhǔn)實例軟件設(shè)計435 14.5實例總結(jié)440 第15章以太網(wǎng)接口應(yīng)用441 15.1以太網(wǎng)接口概述441 15.1.1以太網(wǎng)模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與特性441 15.1.2以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包443 15.1.3以太網(wǎng)接口的基本配置444 15.1.4以太網(wǎng)接口的引腳描述445 15.2以太網(wǎng)接口寄存器描述446 15.2.1MAC寄存器組447 15.2.2控制寄存器組454 15.2.3接收過濾寄存器組461 15.2.4模塊控制寄存器組463 15.2.5描述符與狀態(tài)465 15.3以太網(wǎng)接口的常用庫函數(shù)471 15.4以太網(wǎng)接口應(yīng)用實例479 15.4.1設(shè)計目標(biāo)480 15.4.2硬件電路設(shè)計480 15.4.3簡易網(wǎng)頁瀏覽實例軟件設(shè)計492 15.4.4μIP實例軟件設(shè)計505 15.5實例總結(jié)523 進階篇 第16章嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OSII的移植與應(yīng)用527 16.1嵌入式系統(tǒng)μC/OSII概述527 16.1.1μC/OSII系統(tǒng)特點527 16.1.2μC/OSII系統(tǒng)內(nèi)核529 16.1.3任務(wù)管理538 16.1.4時間管理 540 16.1.5任務(wù)之間的通信與同步 540 16.1.6內(nèi)存管理542 16.2如何在LPC1788微處理器上移植μC/OSII系統(tǒng)543 16.2.1移植μC/OSII系統(tǒng)必須滿足的條件543 16.2.2初識μC/OSII嵌入式系統(tǒng)544 16.2.3重提μC/OSII嵌入式系統(tǒng)移植要點559 16.3應(yīng)用實例560 16.3.1設(shè)計目標(biāo)560 16.3.2硬件電路設(shè)計560 16.3.3μC/OSII系統(tǒng)軟件設(shè)計560 16.4實例總結(jié)564 第17章LwIP移植與應(yīng)用實例565 17.1以太網(wǎng)概述565 17.1.1以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)565 17.1.2以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式568 17.1.3嵌入式系統(tǒng)的以太網(wǎng)協(xié)議570 17.2LwIP協(xié)議棧概述572 17.2.1LwIP協(xié)議棧的整體架構(gòu)和進程模型572 17.2.2LwIP協(xié)議棧的API接口573 17.2.3LwIP內(nèi)存管理591 17.3LwIP協(xié)議?；讦藽/OSII系統(tǒng)的移植592 17.3.1LwIP協(xié)議棧的源文件結(jié)構(gòu)593 17.3.2LwIP協(xié)議棧的移植593 17.4應(yīng)用實例607 17.4.1設(shè)計目標(biāo)607 17.4.2系統(tǒng)軟件設(shè)計607 17.5實例總結(jié)613 第18章嵌入式實時操作系統(tǒng)FreeRTOS應(yīng)用614 18.1嵌入式系統(tǒng)FreeRTOS概述614 18.1.1FreeRTOS系統(tǒng)的特點614 18.1.2FreeRTOS系統(tǒng)的任務(wù)管理615 18.1.3FreeRTOS系統(tǒng)的隊列管理626 18.1.4FreeRTOS系統(tǒng)的信號量629 18.1.5FreeRTOS系統(tǒng)的資源管理633 18.1.6FreeRTOS系統(tǒng)的內(nèi)存管理635 18.1.7聯(lián)合程序638 18.2如何在LPC1788微控制上器移植FreeRTOS系統(tǒng)644 18.2.1初識FreeRTOS嵌入式系統(tǒng)645 18.2.2FreeRTOS系統(tǒng)的移植646 18.2.3FreeRTOS系統(tǒng)的可配置參數(shù)項654 18.3FreeRTOS應(yīng)用實例657 18.4實例總結(jié)660 第19章嵌入式圖形系統(tǒng)μC/GUI的移植與應(yīng)用661 19.1嵌入式圖形系統(tǒng)μC/GUI661 19.1.1μC/GUI系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)661 19.1.2文本顯示662 19.1.3數(shù)值顯示664 19.1.42D圖形庫666 19.1.5字體671 19.1.6顏色672 19.1.7存儲設(shè)備674 19.1.8視窗管理器674 19.1.9窗口對象676 19.1.10對話框687 19.1.11抗鋸齒688 19.1.12輸入設(shè)備690 19.1.13時間函數(shù)692 19.2μC/GUI系統(tǒng)的移植692 19.2.1初識μC/GUI系統(tǒng)692 19.2.2細(xì)說μC/GUI系統(tǒng)的移植701 19.2.3μC/GUI系統(tǒng)的觸摸屏驅(qū)動704 19.2.4μC/OSII系統(tǒng)環(huán)境下支持μC/GUI系統(tǒng)705 19.3設(shè)計目標(biāo)708 19.4系統(tǒng)軟件設(shè)計708 19.5實例總結(jié)719 第20章嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OSIII的移植與應(yīng)用720 20.1嵌入式系統(tǒng)μC/OSIII概述720 20.1.1μC/OSIII系統(tǒng)的特點720 20.1.2代碼的臨界段725 20.1.3任務(wù)管理726 20.1.4任務(wù)就緒表740 20.1.5任務(wù)調(diào)度742 20.1.6上下文切換748 20.1.7時間管理749 20.1.8資源管理750 20.1.9信號量754 20.1.10事件標(biāo)志組765 20.1.11消息傳遞772 20.1.12內(nèi)存管理782 20.2如何在LPC1788處理器上移植μC/OSIII系統(tǒng)784 20.2.1移植μC/OSIII系統(tǒng)必須滿足的條件784 20.2.2初識μC/OSIII嵌入式系統(tǒng)785 20.3設(shè)計目標(biāo)808 20.4μC/OSIII系統(tǒng)軟件設(shè)計808 20.5實例總結(jié)814 參考文獻815