第4章ARM硬件结构应用(4～6)

嵌入式系统及应用福州大学物信学院1.LPC和STM32简介2.STM32固件库3.系统控制模块4.引脚连接模块5.GPIO操作6.向量中断控制器7.外中断输入LPC和STM32系列ARM硬件结构与应用8.定时器原理及应用9.SPI接口及应用10.UART接口及应用11.A/D转换器及应用12.看门狗13.PWM原理与应用14.实时时钟嵌入式系统及应用福州大学物信学院4引脚连接模块•概述LPC2000系列微控制器的大部分管脚都具有多种功能，即管脚复用，但是同一引脚在同一时刻只能使用其中一个功能，通过配置相关寄存器控制多路开关来连接引脚与片内外设。引脚P0.0GPIOTXD0PWM1输出保留PINSELx引脚连接寄存器PINSELx1:000011011P0.0默认为GPIO功能P0.0选择TXD0功能，配置对应位为01P0.0选择PWM1功能，配置对应位为10P0.0选择保留功能，配置对应位为11嵌入式系统及应用福州大学物信学院4引脚连接模块LPC2000系列微控制器具有三个32位宽度PINSEL寄存器，其中PINSEL0和PINSEL1控制端口0，PINSEL2根据芯片的不同控制的端口数量也不同。•寄存器描述寄存器LPC2100LPC2200PINSEL0P0[0:15]PINSEL1P0[16:31]PINSEL2P1[16:31]P1[0:1]、P1[16:31]、P2[0:31]、P3[0:31]嵌入式系统及应用福州大学物信学院4引脚连接模块•应用示例PINSEL0=0x0516;要求将P0.8、P0.9设置为TxD1、RxD1通过查阅PINSE0寄存器设置表，得到P0.9和P0.8的控制位为PINSEL0[19:16]，当该域设置为[0101](0x05)时选择RxD1和TxD1。为了不影响别的管脚连接设置，通常选择下面的设置方法。PINSEL0=(PINSEL0&0xFFF0FFFF)|(0x0516);嵌入式系统及应用福州大学物信学院5GPIO•引脚描述LPC2114/2124微控制器具有两个端口——P0和P1，可以作为GPIO使用的引脚数为46个。LPC2210/2212/2214微控制器还包含另外两个端口——P2和P3，这个两个端口与外部存储器总线复用，当它们全部作为GPIO使用时，GPIO引脚数多达112个。GPIO与控制寄存器的关系PINSELxIOxDIRIOxCLRIOxPINIOxSETinout10引脚嵌入式系统及应用福州大学物信学院PINSELxIOxDIRIOxCLRIOxPINIOxSETinout10PINSELxIOxDIRIOxCLRIOxPINIOxSETinout10通用名称描述访问类型复位值IOPINGPIO引脚值寄存器，不管方向模式如何，引脚的当前状态都可以从该寄存器中读出只读NAIOSETGPIO输出置位寄存器。该寄存器控制引脚输出高电平读/置位0x00000000IOCLRGPIO输出置位寄存器。该寄存器控制引脚输出低电平只清零0x00000000IODIRGPIO方向控制寄存器。该寄存器单独控制每个IO口的方向读/写0x00000000•GPIO相关寄存器描述嵌入式系统及应用福州大学物信学院PINSELxIOxDIRIOxCLRIOxPINIOxSETinout10•GPIO相关寄存器描述——IOxPINIOxPIN描述复位值31:0GPIO引脚值。IOxPIN[0]对应于Px.0…IOxPIN[31]对应于Px.31引脚未定义该寄存器反映了当前引脚的状态。IOxPIN中的x对应于某一个端口，如P1口对应于IO1PIN。所以芯片存在多少个端口，就有多少个IOxPIN分别与之对应。写该寄存器会将值保存到输出寄存器，具体使用稍后介绍。注意：无论引脚被设置为输入还是输出模式，都不影响引脚状态的读出。嵌入式系统及应用福州大学物信学院PINSELxIOxDIRIOxCLRIOxPINIOxSETinout10•GPIO相关寄存器描述——IOxDIRIOxDIR描述复位值31:0方向控制位。IOxDIR[0]对应于Px.0…IOxDIR[31]对应于Px.31引脚0当引脚设置为GPIO输出模式时，可使用该寄存器控制引脚的方向。向某位写入1使对应引脚作为输出功能，写入0时作为输入功能。作为输入功能时，引脚处于高阻态。嵌入式系统及应用福州大学物信学院PINSELxIOxDIRIOxCLRIOxPINIOxSETinout10•GPIO相关寄存器描述——IOxSETIOxSET描述复位值31:0输出置位。IOxSET[0]对应于Px.0…IOxPIN[31]对应于Px.31引脚0当引脚设置为GPIO输出模式时，可使用该寄存器从引脚输出高电平。向某位写入1使对应引脚输出高电平。写入0无效。从该寄存器读回的数据为GPIO输出寄存器的值。该值不反映外部环境对引脚的影响。嵌入式系统及应用福州大学物信学院PINSELxIOxDIRIOxCLRIOxPINIOxSETinout10•GPIO相关寄存器描述——IOxCLRIOxCLR描述复位值31:0输出清零。IOxCLR[0]对应于Px.0…IOxCLR[31]对应于Px.31引脚0当引脚设置为GPIO输出模式时，可使用该寄存器从引脚输出低电平。向某位写入1使对应引脚输出低电平。写入0无效。注意：读取该寄存器无效，不能读回输出寄存器的值。嵌入式系统及应用福州大学物信学院5GPIO•使用GPIO注意要点引脚设置为输出方式时，输出状态由IOxSET和IOxCLR中最后操作的寄存器决定；大部分GPIO输出为推挽方式（个别引脚为开漏输出），正常拉出/灌入电流均为4mA（短时间极限值40mA）；复位后默认所有GPIO为输入模式。嵌入式系统及应用福州大学物信学院...PINSEL0&=0xFFFFFFFC;IO0DIR|=0x00000001;IO0SET=0x00000001;...C代码：PINSEL0IO0DIRIO0CLRIO0PINIO0SETinout10•GPIO应用示例——设置P0.0输出高电平P0.0(1)设置引脚连接模块，P0.0为GPIO(2)设置P0.0口方向，设置为输出(3)设置P0.0口状态，输出高电平1嵌入式系统及应用福州大学物信学院...uint32PinStat;PINSEL0&=0xFFFFFFFC;IO0DIR&=0xFFFFFFFE;PinStat=IO0PIN;...C代码：PINSEL0IO0DIRIO0CLRIO0PINIO0SETinout10•GPIO应用示例——读取P0.0引脚状态P0.0(1)设置引脚连接模块，P0.0为GPIO(2)设置P0.0口方向，设置为输入(3)从IO0PIN读取引脚状态IO0PIN嵌入式系统及应用福州大学物信学院#defineDataBus0xFFPINSEL0&=0xFFFF0000;IO0DIR|=DataBus;IO0CLR=DataBus;IO0SET=Data;...使用IOxSET和IOxCLR实现：•GPIO应用示例——输出多位数据至IO口(1)设置引脚连接模块，P0.0～7为GPIO(2)设置P0.0口方向，设置为输出(3)清零8位IO口的输出状态在需要将多位数据同时输出到某几个IO口线时，通常使用IOxSET和IOxCLR来实现，在某些情况下也可以使用IOxPIN寄存器实现。后者可以在多个IO口上直接输出0和1电平。本例将8位无符号整形变量Data的值输出到P0.0～P0.7。(4)Data变量中为1的位将输出高电平0x??0x00Data数据输出线：嵌入式系统及应用福州大学物信学院#defineDataBus0xFFPINSEL0&=0xFFFF0000;IO0DIR|=DataBus;IO0PIN=(IO0SET&0xFFFFFF00)|Data;...•GPIO应用示例——输出多位数据至IO口(1)设置引脚连接模块，P0.0为GPIO(2)设置P0.0口方向，设置为输出(3)写IO0PIN，输出数据在需要将多位数据同时输出到某几个IO口线时，通常使用IOxSET和IOxCLR来实现，在某些情况下也可以使用IOxPIN寄存器实现。后者可以在多个IO口上直接输出0和1电平。本例将8位无符号整数变量Data的值输出到P0.0～P0.7。使用IOxPIN实现：0x??Data数据输出线：0x??0x00Data与前者对比：嵌入式系统及应用福州大学物信学院STM32GPIO操作主要功能：通用I/O(GPIO)用，输入输出；单独的位设置或位清除；外部中断/唤醒线：端口必须配置成输入模式时，所有端口都有外部中断能力；复用功能(AF)，并且软件能重新映射I/O复用功能；GPIO锁定机制：主要针对复位设定的，当某端口位lock后，复位后将不改变的此端口的位配置。嵌入式系统及应用福州大学物信学院STM32GPIO操作•强大的GPIO功能，可设置：GPIOMode_TypeDefGPIOmode定义及偏移地址GPIOmode：GPIO_Mode_AIN0x00模拟输入GPIO_Mode_IN_FLOATING0x04悬空输入GPIO_Mode_IPD0x28下拉输入GPIO_Mode_IPU0x48上拉输入GPIO_Mode_Out_OD0x14开漏输出GPIO_Mode_Out_PP0x10推挽输出GPIO_Mode_AF_OD0x1c开漏复用GPIO_Mode_AF_PP0x18推挽复用嵌入式系统及应用福州大学物信学院STM32GPIO操作•输出速度通过GPIOSpeed_TypeDef结构体可选择：2MHz，10MHz，50MHz。typedefenum{GPIO_Speed_10MHz,GPIO_Speed_2MHz,GPIO_Speed_50MHz}GPIOSpeed_TypeDef;嵌入式系统及应用福州大学物信学院•固件库里面的GPIO库文件已经为我们准备好了很多的操作函数，可以直接使用。1.GPIO_Init(GPIO_TypeDef*GPIOx,GPIO_InitTypeDef*GPIO_InitStruct)：根据GPIO_InitTypeDef里面的值，初始化某排里面的某些引脚的模式跟速度2.GPIO_StructInit(GPIO_InitTypeDef*GPIO_InitStruct)：给GPIO_InitTypeDef里面的项目赋默认值3.GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin)：某排引脚某个引脚输出1嵌入式系统及应用福州大学物信学院•固件库里面的GPIO库文件已经为我们准备好了很多的操作函数，可以直接使用。4.GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin)：某排引脚某个引脚输出05.GPIO_Write(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tPortVal)：设置某排引脚输出值6.GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef*GPIOx)：读整排引脚的值7.GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef*GPIOx,uint16_tGPIO_Pin)：读某排引脚里面的输出寄存器的某个引脚值……嵌入式系统及应用福州大学物信学院操作实例•做个跑马灯程序，PA.11—PA.14口分别4个LED灯，当I/O为高电平时LED灯点亮。嵌入式系统及应用福州大学物信学院•#include“stm32f10x.h”#include“stm32f10x_conf.h”GPIO_InitTypeDefPAInit;voidLED_Init(void){RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);//开GPIOC时钟PAInit.GPIO_Pin=GPIO_Pin_11|GP