嵌入式系统设计5

1、第五讲 LPC2000系列ARM硬件结构v主要内容 一、向量中断控制器 二、GPIO 三、UART 四、定时器 五、A/D转换器 六、PWM脉宽调制器 5.1 向量中断控制器1、简介 向量中断控制器（Vectored Interrupt Controller,简写为VIC）具有32个中断请求输入（本模块具有这些中断请求输入，而不是芯片具有这些中断请求连接到本模块），可将其编程分为3类：FIQ、向量IRQ和非向量IRQ。 ARM PrimeCell向量中断控制器；最多32个中断请求输入；16个向量IRQ中断；16个优先级，可动态分配给中断请求；可产生软件中断。 2、特点中断输入请求在VIC中被设

2、置为三类：FIQ中断： 即快速中断请求，具有最高优先级，向量IRQ中断：具有中等优先级，该级别可分配32个请求中的16个。非向量IRQ中断：优先级最低3、中断类型 （1）中断使能寄存器（VICIntEnable） 使能分配为FIR或IRQ的中断请求或软件中断。 （2）中断使能清零寄存器VICIntEnClear） 禁止相应中断输入的使能。 （3）中断选择寄存器（VICIntSelect） 将中断请求分配为FIR或IRQ，对应为1，则分配 为FIR，为0分配为IRQ。4、相关的寄存器 （4）向量控制寄存器（VICVectCntl 0-15） 每一个寄存器控制16个向量IRQ slot 中的一个。

3、Slot 0优先级最高，slot15的优先级最低。 （5）向量地址寄存器（VICVectAddr0-15） 保存16个向量IRQ slot 中断服务程序的地址。 （6）默认向量地址寄存器（VICDefVectAddr） 保存非向量IRQ中断服务程序的地址。 （7）向量地址寄存器（ VICVectAddr ） 当发生一个IRQ中断时，VIC会将对应的IRQ服务程 序地址存入该寄存器。 5、中断源模块可产生中断的标志VIC通道号WDT看门狗中断（WDINT）0保留给软件中断1ARM内核EmbeddedICE，DbgCommRx2ARM内核EmbeddedICE，DbgCommTx3定时器0匹配03

4、（MR0,MR1,MR2,MR3）捕获03（CR0,CR1,CR2,CR3）4定时器1匹配03（MR0,MR1,MR2,MR3）捕获03（CR0,CR1,CR2,CR3）5UART0Rx线状态（RLS），发送保持寄存器空（THRE）Rx数据可用（RDA），字符超时指示（CTI）6模块可产生中断的标志VIC通道号UART1Rx线状态（RLS），发送保持寄存器空（THRE）Rx数据可用（RDA），字符超时指示（CTI）7PWM0匹配06（MR0,MR1,MR2,MR3,MR4,MR5,MR6）8I2CSI（状态改变）9SPI0SPI中断标志（SPIF），模式错误（MODF）10SPI1SPI中断标

5、志（SPIF），模式错误（MODF）11PLLPLL锁定（PLOCK）12RTC计数器增加（RTCCIF），报警（RTCALF）13模块可产生中断的标志VIC通道号系统控制外部中断0（EINT0）14系统控制外部中断1（EINT1）15系统控制外部中断2（EINT2）16系统控制外部中断3（EINT3）17A/DA/D转换器18保留保留19316、使用VIC的注意要点（1）在片内RAM中调试程序时需要使用中断，那么必须将向量重新影射到地址0X00000000。（2）多个FIR中断源会增加中断程序的延迟，建议只将一个中断分配为FIR。（3）中断服务程序完毕后，对外设中断标志的清零会第VIC寄存器

6、的对应位产生影响。另外，必须在中断返回前对VICVectAddr寄存器执行一次写操作。（4）要禁止VIC中断，通过写VICIntEnClr来实现。5.2 GPIO1、特性单独位的方向控制，即每一个I/O口都可单独设置为输入/输出模式。单独控制I/O输出的置位或清零。所有I/O口在复位后默认为输入。2、用途通用I/O口；驱动LED或其他指示器；控制片外器件；检测数字输入，如键盘或开关信号。3、相关寄存器v简介 LPC2210有四个通用IO口：P0、P1、P2和P3 。P0口使用了30个引脚，P1口有16个引脚可用作GPIO功能，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

7、使用时，GPIO引脚数多达112个。具体寄存器描述（1）GPIO引脚值寄存器（IO0PIN） 提供GPIO引脚的值，反映了外部环境对引脚的影响。可用于IO测试。（2）GPIO输出置位寄存器（IO0SET） 当引脚配置为GPIO输出模式时，可使用该寄存器从引脚输出高电平；写入0无效。读该寄存器的值返回的GPIO输出寄存器的值。（3）GPIO输出清零寄存器（IO0CLR） 当引脚配置为GPIO输出模式时，可使用该寄存器从引脚输出低电平。（4）GPIO方向寄存器（IO0DIR） 当引脚配置为GPIO模式时，可使用该寄存器控制引脚的方向。输出置为1，输入置为0。三、UART01、特性16字节接收FIF

8、O和16字节发送FIFO；寄存器位置符合16C550工业标准；接收FIFO触发点可设置为1、4、8或14字节；内置波特率发生器。2、引脚描述UART0引脚描述如下表：引脚名称类型描述RxD0输入串行输入，接收数据TxD0输出串行输出，发送数据3、相关寄存器描述 UAR0包含10个8位寄存器：（1）UART0接受缓存寄存器（U0RBR） U0RBR为只读存储器，是UART0 Rx FIFO的最高字节。（2）UART0发送器保持寄存器（U0THR） U0RBR为只读存储器，是UART0 Tx FIFO的最高字节。（3）UAR0除数锁存LSB寄存器（U0DLL） 除数锁存是波特率发生器的一部分，它保

9、存了用于产生波特率时钟的VPB时钟分频值，波特率时钟必须是波特率的16倍。（4）UAR0除数锁存MSB寄存器（U0DLM） 与U0DLL一起构成一个16位除数。（5）UAR0中断使能寄存器（U0IER） 用于使能四个UAR0中断源。（6）UAR0 FIFO 控制寄存器（U0FCR） 控制UAR0 Rx 和 Tx FIFO的操作。（7）UAR0中断标识寄存器（U0IIR） 提供状态代码用于指示以一个挂起中断的中断源和优先级。（8）UAR0线控制寄存器（U0LCR） 决定发送和接收数据字符的格式。（9）UAR0线状态寄存器（U0LSR） 为只读寄存器，他提供UAR0 Tx 和 Rx模块的状态信息。

10、（10）UAR0高速缓存寄存器（U0SCR） 可自由对该寄存器进行读写。5.4 定时器0/11、特性带有32位可编程预分频器的32位定时器/计数器；每个定时器的4个32位捕获通道可在输入信号跳 变时捕获定时器的瞬时值；4个32位匹配寄存器，匹配发生后的动作可设置；4个对应于匹配寄存器的外部输出，匹配输出的信号特征可设置。2、用途用于对内部事件进行计数的间隔定时器；通过捕获输入实现脉宽解调器；自由运行的定时器。3、寄存器描述（1）中断寄存器（IR） 包括4个位用于匹配中断，4个位用于捕获中断。如 有中断产生，相应位置位。（2）定时器控制寄存器（TCR） 定时器控制寄存器TCR用于控制定时器计数器

11、的操作。（3）定时器计数器（TC） 为32位计数器，计数频率为PCLK经过预分频计数器后频率值。（4）预分频寄存器（PR） 用于设定预分频值，为32位寄存器。（5）预分频计数器寄存器（PC） 为32位计数器，计数频率为PCLK，当计数值等于预分频计数器的值时，TC计数器加一。（6）匹配寄存器（MR0-MR3） 连续与定时器计数器值相比较，当匹配时触发相应的动作。（7）匹配控制寄存器（MCR） 用于控制在匹配时所执行的操作。（8）捕获寄存器（CR0-CR3） 在捕获引脚上产生捕获时间时，CR装载TC的值。（9）捕获控制寄存器（CCR） 捕获控制寄存器，用于设置捕获信号的触发特征，以及捕获发生时是

12、否产生中断。（10）外部匹配寄存器（EMR） 提供外部匹配引脚的控制和状态。5.5 A/D转换器1、简介 A/D转换器的基本时钟由VPB时钟提供。可编程分频器可将时钟调整至逐步逼近转换所需的4.5MHz（最大）。如要要得到10位精度的结果，需要11个A/D转换时钟。A/D转换器的参考电压来自V3A和VSSA引脚。2、特性10位逐次逼近式模式转换器；4个或8个引脚复用为A/D输入脚；测量范围：03.3V；10位转换事件=2.44us；一路或多路输入所谓Burst转换模式；可选由输入引脚的跳变或定时器的匹配信号触发转化；具有掉电模式。3、寄存器描述 A/D转换器的基址为0 x0034000。包括2

13、个寄存器。（1）A/D控制寄存器（ADCR） A/D转换开始前，必须设置ADCR寄存器来选择工作模式。（2）A/D数据寄存器（ADDR） 该寄存器包含ADC的结束标志位和10位的转换结果（当结束标志位为1时，转换结果才是有效的）。4、使用A/D转换器的注意要点（1）AD转换器的时钟不能大于4.5MHz；（2）使用MAT引脚触发AD转换启动时，相应的MAT信号不必输出到引脚。使用MAT引脚触发的方法，可以实现AD转换定时启动；（3）BURST模式下，每次转换结束后立即开始下一路的转换，所以BURST模式具有最高的效率；（4）软件模式下，SEL字段中只能有一位置位，如果多位置位，将使用最低有效位。

14、5.6 PWM脉宽调制器1、简介 PWM基于标准的定时器模块并具有其所有特性。不过LPC2210只将其PWM功能输出到管脚。定时器对外设时钟(pclk)进行计数，可选择产生中断或者根据7个匹配寄存器在到达指定的定时值时执行其它动作。PWM功能也建立在匹配寄存器事件基础之上。 2、特性带可编程32位预分频的32位定时器/计数器；7个匹配寄存器，可实现6个单边沿控制或3个双边沿控制PWM输出，或两者的混合输出；脉冲周期和宽度可以是任何的定时器计数值；匹配寄存器更新与脉冲输出同步，防止产生错误脉冲；支持单边沿控制和双边沿控制的PWM输出。3、PWM的单/双边沿控制 LPC2000的PWM基于标准的定

15、时器模块，具有定时器的所有特性，它是定时器功能中匹配事件的功能扩展。使用PWM功能，可以在指定引脚输出需要的波形。输出波形可分为两类： （1）单边沿输出 使用两个匹配寄存器就可以实现单边沿控制的PWM输出。其中一个匹配寄存器（PWMMR0）控制PWM周期，另一个匹配寄存器控制PWM边沿的位置，即占空比。PWMMR0是所有PWM输出共用的，所以每增加一路PWM输出，实际上只要增加一个控制占空比的匹配寄存器。当PWMMR0发生匹配时，输出都会变成高电平。 （2）实现双边沿输出需要3个匹配寄存器进行控制。其中PWMMR0用于控制PWM周期，其它两个匹配寄存器分别控制PWM输出的前沿和后沿的位置。与单

16、边沿输出一样，PWMMR0是所有输出共用的，所以每增加一路双边沿输出，需要增加两个匹配控制寄存器。 使用双边沿控制PWM输出时，指定的匹配寄存器控制输出的上升和下降沿。这样就产生了正脉冲（当上升沿先于下降沿时）和负脉冲（当下降沿先于上升沿时）。 4、寄存器描述（1）PWM中断寄存器（PWMIR） 如果有中断产生，则PWMIR中的对应位会置位；否则为0。向对应的IR位写入1会复位中断，写入0无效。（2）PWM定时器控制寄存器（PWMMTCR） 控制PWM定时器计数器功能（禁止或复位）。（3） PWM定时器计数器（PWMMTC） 为32位计数器，计数频率为PCLK经过预分频计数器后的频率值。（4）PWM预分频寄存器（PWMPR） 用于设定预分频值，为32位寄存器。（5）PWM预分频计数器控制（PWMPC） 为32位计数器，计数频率为PCLK，当计数值等于分频计数器的值时，TC计数器加一。（6）PWM匹配寄存器（PWMMR0） 连续与PWM定时器计数值相比较，当两个值相等时，自动触发相应动作。 （7）PWM匹配控制寄存器（PWMMCR） P