第5章嵌入式系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計(第3次課)

LPC2214定時器模塊LPC2214AD轉(zhuǎn)換模塊LPC2214向量中斷控制器內(nèi)容涉及第五章嵌入式系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計(3)1系統(tǒng)包括：最小系統(tǒng)、模擬量采集電路。最小系統(tǒng)：LPC2214及復位、晶振、電源電路、調(diào)試接口電路（已設(shè)計完成）。模擬量采集電路：采集7路模擬量，分別為ua、ub、uc、ia、ib、ic、i0。在實際系統(tǒng)中，總需要測量系統(tǒng)的模擬量信號(直流或交流)，如溫度、電壓、電流、壓力等等信號！并且需要定時采樣！21、模擬量采集電路的設(shè)計什么是A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換是外部世界模擬信號和計算機之間聯(lián)系的接口，能將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便計算機和數(shù)字系統(tǒng)進行處理、存儲、控制和顯示。A/D轉(zhuǎn)換器件的種類非常多，以其實現(xiàn)方式主要有逐次逼近式、雙積分式、計數(shù)式、并行式等。比較常用的是雙積分和逐次逼近式兩種。3A/D轉(zhuǎn)換的主要參數(shù)量程：指所能轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓范圍，可以分為單極性和雙極性兩種。分辨率：指A/D轉(zhuǎn)換器所分辨的最小模擬輸入量。N位A/D轉(zhuǎn)換器能反映1/2n滿量程的模擬輸入電平。精度：包括絕對精度和相對精度兩種。其中絕對精度是指在A/D轉(zhuǎn)換器輸出端產(chǎn)生給定的數(shù)字量時，其實際模擬輸入值同理想值之差。相對精度是指在滿量程值已經(jīng)校準的情況下，在量程范圍內(nèi)任意數(shù)字量輸出，所對應的模擬輸入值同理論值之差。轉(zhuǎn)換時間：指從發(fā)出啟動命令道轉(zhuǎn)換結(jié)束獲得整個數(shù)字信號為止所需要的時間間隔。4LPC2214內(nèi)部自帶8路10位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器5LPC2214內(nèi)部自帶8路10位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，其基本時鐘由pclk提供，可利用分頻器對pclk時鐘進行分頻，以滿足A/D轉(zhuǎn)換器最大時鐘為4.5MHz的要求。電壓測量范圍為0~3.3V，10位轉(zhuǎn)換時間>2.44s。AD模塊相關(guān)寄存器：A/D控制寄存器（ADCR—0xE0034000，R/W，復位值：0x01）A/D數(shù)據(jù)寄存器（ADDR—0xE0034004，R/W，復位值：不定）2、AD采樣模塊6A/D控制寄存器ADCR名稱描述復位值7:0SEL從Ain7:0種選擇采樣和轉(zhuǎn)換輸入引腳。軟件控制模式下，只有一位可被置位；在硬件掃描模式下，SEL可為1~256中的任何一個值。SEL為0時等效于0x01。0x0115:8CLKDIV將VPB時鐘進行CLKDIV+1分頻得到A/D轉(zhuǎn)換時鐘，該時鐘必須小于或等于4.5MHz。典型的，軟件將CLKDIV編程為最小值得到4.5MHz或略小于4.5MHz的時鐘。0x0016BURST該位為0時，轉(zhuǎn)換由軟件控制，需要11個轉(zhuǎn)換時鐘完成一次轉(zhuǎn)換；該位為1時，A/D轉(zhuǎn)換器以CLKS域選擇的速率重復執(zhí)行轉(zhuǎn)換，并從DEL域中為1的對應的引腳開始掃描，從低通道依次到高通道進行轉(zhuǎn)換。重復轉(zhuǎn)換可通過清零該位終止，但該位被清零時并不會中止正在進行的轉(zhuǎn)換。019:17CLKS該域用來選擇Burst模式下每次轉(zhuǎn)換使用的時鐘數(shù)和所得ADDR轉(zhuǎn)換結(jié)果的LS位中科確保精度的數(shù)目，CLKS可在11個時鐘（10位）~4個時鐘（3位）之間選擇。編碼方式為：000=11個時鐘/10位；001=10個時鐘/9位；….111=4個時鐘/3位。00020保留該位保留，不可寫入1，讀該位無意義021PDN該位為1時，A/D轉(zhuǎn)換器處于正常工作模式；為0時，A/D處于掉電模式。023:22TEST1:0器件測試位：00=正常模式；01=數(shù)字測試模式；10=DAC測試模式；11=一次轉(zhuǎn)換測試模式。0026:24START當Burst位為0時，該域控制著A/D轉(zhuǎn)換是否啟動以及何時啟動。編碼方式為：000=不啟動（PDN清零時使用該值）；001=立即啟動轉(zhuǎn)換；010=ADCR寄存器27位選擇的邊沿出現(xiàn)在P0.16/EINT0/MAT0.2/CAP0.2引腳時啟動轉(zhuǎn)換；011=ADCR寄存器27位選擇的邊沿出現(xiàn)在P0.22//CAP0.0/MAT0.0引腳時啟動轉(zhuǎn)換；100=ADCR寄存器27位選擇的邊沿出現(xiàn)在MAT0.1時啟動轉(zhuǎn)換；101=ADCR寄存器27位選擇的邊沿出現(xiàn)在MAT0.3時啟動轉(zhuǎn)換；110=ADCR寄存器27位選擇的邊沿出現(xiàn)在MAT1.0時啟動轉(zhuǎn)換；111=ADCR寄存器27位選擇的邊沿出現(xiàn)在MAT1.1時啟動轉(zhuǎn)換；00027EDGE該位只有在START域為010~111時有效。該位為0時，在所選CAP/MAT信號的下降沿啟動轉(zhuǎn)換；該位為1時，在所選CAP/MAT信號的下降沿啟動轉(zhuǎn)換。07ADDR名稱描述復位值5:0該域讀出時為0。專門用于未來的擴展和功能更強大的A/D轉(zhuǎn)換器。015:6V/VDDA當DONE為1時，該域包含一個二進制數(shù)，用來代表SEL域選中的Ain引腳的電壓。該域根據(jù)VDDA引腳上的電壓對Ain引腳的電壓進行劃分。該域值為0表明Ain引腳的電壓小于、等于或接近于VDDA；該域值為0x3FF表明Ain引腳的電壓大于、等于或接近于VDDA。不定23:16該域讀出時為0。它們允許連續(xù)A/D值的累加，而不需要使用與門屏蔽處理，使得至少有256個值不會溢出到CHN字段。026:24CHN該域包含的是LS為的轉(zhuǎn)換通道。不定29:27該域讀出時為0。它們用于未來CHN域的擴展，使之兼容包含更多通道的轉(zhuǎn)換器。030OVERUNBurst模式下，如果在轉(zhuǎn)換產(chǎn)生LS為的結(jié)果前一個或多個轉(zhuǎn)換結(jié)果被丟失和覆蓋，該位置位。該位通過讀ADDR寄存器清零。031DONEA/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標志位，當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時該位置位。該位在ADDR被讀出和ADCR被寫入時清零。如果ADCR在轉(zhuǎn)換過程中被寫入，該位置位，并啟動一次新的轉(zhuǎn)換。0A/D數(shù)據(jù)寄存器8在使用A/D轉(zhuǎn)換器時，首先通過PINSELx將測量通道設(shè)置為AINx（x=0~7）功能，然后通過ADCR寄存器設(shè)置A/D的工作模式、轉(zhuǎn)換通道和轉(zhuǎn)換時鐘（不大于4.5MHz），然后啟動A/D轉(zhuǎn)換?？梢圆捎貌樵兎绞交蛑袛喾绞阶x取轉(zhuǎn)換結(jié)果。若使用中斷方式，則還需要在VIC中設(shè)置相關(guān)寄存器。9intmain(void){uint32ADC_Data;PINSEL1=0x01400000;//設(shè)置P0.27、P0.28連接到AIN0、AIN1/*進行ADC模塊設(shè)置，其中x<<n表示第n位設(shè)置為x(若x超過一位，則向高位順延)*/ADCR=(1<<0)|((Fpclk/1000000-1)<<8)|(0<<16)|(0<<17)|(1<<21)|(0<<22)|(1<<24)|(0<<27); ADC_Data=ADDR;//讀取ADC結(jié)果，并清除DONE標志位while(1){ADCR=(ADCR&0xFFFFFF00)|0x01|(1<<24); //切換通道并進行第一次轉(zhuǎn)換while((ADDR&0x80000000)==0);//等待轉(zhuǎn)換結(jié)束ADCR=ADCR|(1<<24); //再次啟運轉(zhuǎn)換while((ADDR&0x80000000)==0);ADC_Data=ADDR;//讀取ADC結(jié)果ADC_Data=(ADC_Data>>6)&0x3FF;ADC_Data=ADC_Data*3300;ADC_Data=ADC_Data/1024;sprintf(str,"%4dmVatVIN1",ADC_Data);ADCR=(ADCR&0xFFFFFF00)|0x02|(1<<24); //切換通道并進行第一次轉(zhuǎn)換while((ADDR&0x80000000)==0);//等待轉(zhuǎn)換結(jié)束ADCR=ADCR|(1<<24);//再次啟運轉(zhuǎn)換while((ADDR&0x80000000)==0);ADC_Data=ADDR;//讀取ADC結(jié)果ADC_Data=(ADC_Data>>6)&0x3FF;ADC_Data=ADC_Data*3300;ADC_Data=ADC_Data/1024;sprintf(str,"%4dmVatVIN2",ADC_Data);}}10如果系統(tǒng)對分辨率要求更高，怎么辦呢？11如何實現(xiàn)定時采樣呢？可利用LPC2214的定時器0或1產(chǎn)生定時中斷，在定時器中斷服務程序里，啟動AD轉(zhuǎn)換并讀取數(shù)據(jù)。12LPC2214具有2個32位的定時器：定時器0和定時器1。每個定時器可對外設(shè)時鐘pclk分頻過后的時鐘進行計數(shù)，具有4個匹配寄存器以編程產(chǎn)生匹配事件并在匹配輸出引腳上輸出相關(guān)電平；具有4路捕獲通道以產(chǎn)生捕獲事件?？蓪?nèi)部事件進行計數(shù)、定時的產(chǎn)生中斷、為系統(tǒng)提供時鐘節(jié)拍；利用匹配功能由引腳輸出特定的波形；也可利用其捕獲功能實現(xiàn)脈寬的解調(diào)或可選擇產(chǎn)生中斷。3、定時器模塊引腳名稱引腳方向引腳描述CAP0.3~CAP0.0CAP1.3~CAP1.0輸入捕獲信號：捕獲引腳的跳變可配置為將定時器值裝入一個捕獲寄存器，并可選擇產(chǎn)生一捕獲中斷?？蛇x擇多個引腳用作捕獲功能。而且，假設(shè)有2個引腳被選擇并行通過CAP0.0功能，它們的輸入將進行邏輯或，所得結(jié)果用作一個捕獲輸入。MAT0.3~MAT0.0MAT1.3~MAT1.0輸出外部匹配輸出：當匹配寄存器MR等于定時器計數(shù)器TC時，該輸出可翻轉(zhuǎn)。變?yōu)榈碗娖?、高電平或不變。外部匹配寄存器EMR控制該輸出的功能。可選擇多個引腳并行用作匹配功能。13通用功能寄存器預分頻寄存器（T0PR—0xE000400C，T1PR—0xE000800C，R/W，復位值0）該寄存器指定了預分頻計數(shù)器的最大計數(shù)值，也即對pclk的分頻系數(shù)。預分頻計數(shù)器寄存器（T0PC—0xE0004010，T1PC—0xE0008010，R/W，復位值0）預分頻計數(shù)器的計數(shù)時鐘是pclk，每個pclk周期加1，當計到保存在預分頻寄存器中的值時，定時器的計數(shù)器加1，預分頻計數(shù)器在下一個pclk周期復位。這樣可以控制定時器的分辨率和定時器溢出時間。例如，當T0PR=0，則定時器0的計數(shù)器每個pclk周期加1；當T0PR=4，則定時器0的計數(shù)器每5個pclk周期加1。定時器計數(shù)器（T0TC—0xE0004008，T1TC—0xE0008008，R/W，復位值—0）該計數(shù)器為32位的加計數(shù)器，當預分頻計數(shù)器到達計數(shù)上限時，其值加1。若在計滿之前沒有被復位，則將一直計到0xFFFFFFFF，然后溢出，翻轉(zhuǎn)到0x00000000，該事件不會產(chǎn)生中斷。14定時器控制寄存器（T0TCR—0xE0004004，T1TCR—0xE0008004，R/W）定時器控制寄存器控制著計數(shù)器的使能或禁止、計數(shù)器的復位，中斷標志寄存器（T0IR—0xE0004000，T1IR—0xE0008000，R/W）TCR功能描述復位值0計數(shù)器使能為1時，定時器計數(shù)器和預分頻計數(shù)器使能計數(shù)；為0時，計數(shù)器被禁止。01計數(shù)器復位為1時，定時器計數(shù)器和預分頻計數(shù)器在PCLK的下一個上升沿同步復位。計數(shù)器在TCR[1]恢復為0之前保持復位狀態(tài)。0IR功能描述復位值0MR0中斷匹配通道0的中斷標志。01MR1中斷匹配通道1的中斷標志。02MR2中斷匹配通道2的中斷標志。03MR3中斷匹配通道3的中斷標志。04CR0中斷捕獲通道0事件的中斷標志05CR1中斷捕獲通道1事件的中斷標志06CR2中斷捕獲通道2事件的中斷標志07CR3中斷捕獲通道3事件的中斷標志015匹配功能寄存器匹配寄存器（T0MR0~T0MR3—0xE00004018~0xE00004024，T1MR0~T1MR3—0xE00008018~0xE00008024，R/W，復位值—0）匹配控制寄存器（T0MCR—0xE00004014，T1MCR—0xE00008014，R/W）該寄存器控制著發(fā)生匹配事件時自動觸發(fā)的動作。TxMR0~TxMR3（x=0或1），為32位寄存器，決定了何時產(chǎn)生匹配事件。定時器計數(shù)器會連續(xù)的與匹配寄存器的值進行比較，當兩者相等（匹配）時，產(chǎn)生匹配事件，自動觸發(fā)相應動作：產(chǎn)生中斷、復位定時器計數(shù)器或停止定時器。16MCR功能描述復位值0中斷（MR0）為1時，MR0與TC值的匹配將產(chǎn)生中斷；為0時，該特性被禁止。01復位（MR0）為1時，MR0與TC值的匹配將復位TC；為0時，該特性被禁止。02停止（MR0）為1時，MR0與TC值的匹配將停止TC和PC，清零TCR[0]；為0時，該特性被禁止。03中斷（MR1）為1時，MR1與TC值的匹配將產(chǎn)生中斷；為0時，該特性被禁止。04復位（MR1）為1時，MR1與TC值的匹配將復位TC；為0時，該特性被禁止。05停止（MR1）為1時，MR1與TC值的匹配將停止TC和PC，清零TCR[0]；為0時，該特性被禁止。06中斷（MR2）為1時，MR2與TC值的匹配將產(chǎn)生中斷；為0時，該特性被禁止。07復位（MR2）為1時，MR2與TC值的匹配將復位TC；為0時，該特性被禁止。08停止（MR2）為1時，MR2與TC值的匹配將停止TC和PC，清零TCR[0]；為0時，該特性被禁止。09中斷（MR3）為1時，MR3與TC值的匹配將產(chǎn)生中斷；為0時，該特性被禁止。010復位（MR3）為1時，MR3與TC值的匹配將復位TC；為0時，該特性被禁止。011停止（MR3）為1時，MR3與TC值的匹配將停止TC和PC，清零TCR[0]；為0時，該特性被禁止。017外部匹配寄存器（T0EMR—0xE0000403C，T1EMR—0xE0000803C，R/W）該寄存器反映著外部匹配引腳的電平狀態(tài)，以及控制當發(fā)生匹配事件時外部匹配引腳的電平如何變化。EMR功能描述復位值0外部匹配0不管MAT0.0/MAT.0是否連接到引腳，該位都會反映MAT0.0/MAT1.0的狀態(tài)。當發(fā)生MR0匹配時，該輸出可翻轉(zhuǎn)，變?yōu)榈碗娖?、高電平或者不變。位EMR[5:4]控制該輸出的功能。01外部匹配1不管MAT0.1/MAT1.1是否連接到引腳，該位都會反映MAT0.1/MAT1.1的狀態(tài)。當發(fā)生MR0匹配時，該輸出可翻轉(zhuǎn)，變?yōu)榈碗娖?、高電平或者不變。位EMR[7:6]控制該輸出的功能。02外部匹配2不管MAT0.2/MAT1.2是否連接到引腳，該位都會反映MAT0.2/MAT1.2的狀態(tài)。當發(fā)生MR0匹配時，該輸出可翻轉(zhuǎn)，變?yōu)榈碗娖健⒏唠娖交蛘卟蛔?。位EMR[9:8]控制該輸出的功能。03外部匹配3不管MAT0.3/MAT1.3是否連接到引腳，該位都會反映MAT0.3/MAT1.3的狀態(tài)。當發(fā)生MR0匹配時，該輸出可翻轉(zhuǎn)，變?yōu)榈碗娖?、高電平或者不變。位EMR[11:10]控制該輸出的功能。05:4外部匹配控制0決定外部匹配0的功能。007:6外部匹配控制1決定外部匹配1的功能。009:8外部匹配控制2決定外部匹配2的功能。0011:10外部匹配控制3決定外部匹配3的功能。0018EMR[11:10]、EMR[9:8]EMR[7:6]、EMR[5:4]功能00不執(zhí)行任何操作01將對應的外部配平輸出設(shè)置為0（如果連接到具體引腳，則引腳電平為低電平）10將對應的外部配平輸出設(shè)置為1（如果連接到具體引腳，則引腳電平為高電平）11使對應的外部匹配輸出翻轉(zhuǎn)19捕獲功能寄存器捕獲寄存器（T0CR0~T0CR3—0xE0000402C~0xE00004038，T1CR0~T1CR3—0xE0000802C~0xE00008038，R/W，復位值—0）

捕獲寄存器TxCR0~TxCR3（x=0或1）為32位寄存器，同相應的捕獲功能引腳CAPx.0~CAPx.3關(guān)聯(lián)，當CAPx.0~CAPx.3上有0到1的上升沿、1到0下降沿或雙邊沿時，即發(fā)生捕獲事件，可將定時器計數(shù)器TxTC值裝入相應的捕獲寄存器。捕獲控制寄存器（T0CCR—0xE00004028，T1CCR—0xE00008028，R/W，復位值—0）該寄存器控制著什么時候發(fā)生捕獲事件，以及捕獲事件發(fā)生時是否裝載相應的捕獲寄存器、是否產(chǎn)生中斷。20CCR功能描述復位值0CAPn.0上升沿捕獲該位為1時，CAPn.0上從0到1的跳變將導致TC的內(nèi)容裝入CR0；該位為0時，該特性被禁止。01CAPn.0下降沿捕獲該位為1時，CAPn.0上從1到0的跳變將導致TC的內(nèi)容裝入CR0；該位為0時，該特性被禁止。02CAPn.0事件中斷該位為1時，CAPn.0的捕獲事件所導致的CR0裝載將產(chǎn)生一個中斷；該位為0時，該特性被禁止。03CAPn.1上升沿捕獲該位為1時，CAPn.1上從0到1的跳變將導致TC的內(nèi)容裝入CR1；該位為0時，該特性被禁止。04CAPn.1下降沿捕獲該位為1時，CAPn.1上從1到0的跳變將導致TC的內(nèi)容裝入CR1；該位為0時，該特性被禁止。05CAPn.1事件中斷該位為1時，CAPn.1的捕獲事件所導致的CR1裝載將產(chǎn)生一個中斷；該位為0時，該特性被禁止。06CAPn.2上升沿捕獲該位為1時，CAPn.2上從0到1的跳變將導致TC的內(nèi)容裝入CR2；該位為0時，該特性被禁止。07CAPn.2下降沿捕獲該位為1時，CAPn.2上從1到0的跳變將導致TC的內(nèi)容裝入CR2；該位為0時，該特性被禁止。08CAPn.2事件中斷該位為1時，CAPn.2的捕獲事件所導致的CR2裝載將產(chǎn)生一個中斷；該位為0時，該特性被禁止。09CAPn.3上升沿捕獲該位為1時，CAPn.3上從0到1的跳變將導致TC的內(nèi)容裝入CR3；該位為0時，該特性被禁止。010CAPn.3下降沿捕獲該位為1時，CAPn.3上從1到0的跳變將導致TC的內(nèi)容裝入CR3；該位為0時，該特性被禁止。011CAPn.3事件中斷該位為1時，CAPn.3的捕獲事件所導致的CR3裝載將產(chǎn)生一個中斷；該位為0時，該特性被禁止。021需要定時的產(chǎn)生中斷，可利用定時器的匹配功能?？梢圆簧婕跋嚓P(guān)引腳！#defineOS_TICKS_PER_SEC200#defineFosc10000000//晶振頻率,10MHz~25MHz，應當與實際一致#defineFcclk(Fosc*4)//系統(tǒng)頻率，必須為Fosc的整數(shù)倍(1~32)，且<=60MHZ#defineFcco(Fcclk*4)//CCO頻率，必須為Fcclk的2、4、8、16倍，范圍為//156MHz~320MHz#defineFpclk(Fcclk/4)*1//VPB時鐘頻率，只能為(Fcclk/4)的1、2、4倍

voidTimer0_Init(void){T0IR=0xffffffff;//復位中斷；T0TC=0;//定時器計數(shù)器清零T0TCR=0x01;//計數(shù)器復位并使能T0MCR=0x03;//MR0與TC值的匹配將會產(chǎn)生中斷，并復位TC計數(shù)器T0MR0=(Fpclk/OS_TICKS_PER_SEC);//設(shè)定匹配時間為5ms}定時器0初始化22voidTimer0_Exception(void){OS_ENTER_CRITICAL();T0IR=0x01;VICVectAddr=0;//通知中斷控制器中斷結(jié)束OS_EXIT_CRITICAL();AD_Convert();//具體操作}EXPORTTimer0_Handler;輸出的標號IMPORTTimer0_Exception;引用的外部標號Timer0_HandlerSUBLR,LR,#4;計算返回地址STMFDSP!,{R0-R3,R12,LR};保存任務環(huán)境MRSR3,SPSR;保存狀態(tài)STMFDSP!,{R3}BLTimer0_Exception;調(diào)用c語言的中斷處理程序LDMFDSP!,{R3}MSRSPSR_cxsf,R3LDMFDSP!,{R0-R3,R12,PC}^匯編相關(guān)異常處理23需要測量外部開關(guān)量信號的寬度、頻率等，可利用定時器的捕獲功能。#defineFpclk10000000//10MHz#defineT0PR(*((volatileunsignedlong*)0xE000400C))#defineT0MCR(*((volatileunsignedlong*)0xE0004014))#defineT0CCR(*((volatileunsi