本科-嵌入式ARM-第4章 LPC2000系列ARM硬件结构.ppt

1、嵌入式系统结构与操作系统，武汉科技大学计算机学院，1。LPC2000系列2介绍。引脚描述3。内存寻址4。系统控制模块5。记忆加速模块(MAM) 6。外部存储控制器(EMC) 7。引脚连接模块8。GPIO，LPC2000系列ARM硬件结构，9。矢量中断控制器10。外部中断输入11。定时器0和定时器1 12。SPI接口13。I2C接口14。UART(0，1) 15。模数转换器16。看门狗17。脉宽调制器18。实时时钟，2，4.13 I2C接口。概述：I2C总线是飞利浦公司推出的串行传输总线，发送器：在此传输中向总线发送数据(不包括地址和命令)的设备；接收器：在此传输中从总线接收数据(不包括地址和命

2、令)的设备；主机：启动传输、产生时钟信号和终止传输的设备。它可以是发射器，也可以是接收器。主机通常是微控制器。从设备：由主设备寻址的设备，可以是发射机或接收机。在数据传输过程中，需要确定数据传输的开始和结束，这是由开始和结束信号来识别的。发送开始信号后传输的第一个字节数据具有特殊意义，其中前七位是从机地址，最后一位是读/写方向位(0表示写，1表示读)。总线定时、4、总线定时和I2C总线数据传输，数据传输的每个字节后必须有应答信号(A)。当主机接收数据时，如果它想结束通信，它将在停止位之前发送一个无响应信号()。4.13 I2C接口，5，I2C总线标准传输协议，主机向从机发送数据，6，I2C总线

3、标准传输协议，主机读取从机数据，7，复合格式，寻址从机，当R/W=0时，发送1字节数据，发送响应信号，8，4.13 I2C接口，寄存器描述。寄存器9描述了I2C控制设置寄存器，I2CONSET寄存器用于设置I2C通信的相关标志位。该寄存器只能设置某个位置，但不能清零。通过I2CONCLR寄存器进行清零。10，寄存器描述I2C控制清除寄存器。I2CONCLR寄存器的功能与I2CONSET寄存器相反。它用于清除I2C通信的相关标志位。该寄存器只能清零一位，但不能置位。11，寄存器描述I2C状态寄存器，I2STAT寄存器包含I2C接口的状态码，它是一个只读寄存器。有26种可能的状态代码。当代码为0

4、xF8时，没有相关信息可用，并且没有设置国际单位制位。所有其他25个状态代码对应于一个定义的I2C状态。当进入其中一种状态时，SI位将被置位。I2C处理器根据该寄存器反映的状态执行相应的处理。12，寄存器描述I2C数据寄存器，I2DAT寄存器包含要发送或刚接收的数据。当它不处理字节移位时，中央处理器可以读写它。仅当设置了SI时，才能访问该寄存器。当设置为1时，I2DAT中的数据保持稳定。I2DAT中的数据移位总是从右向左：第一个发送的位是MSB(位7)，当接收到一个字节时，第一个接收的位存储在I2DAT的MSB中。13，寄存器描述I2C从机地址寄存器，I2ADR寄存器只能在I2C设置为从机模式

5、时使用。在主模式下，该寄存器无效。I2ADR的LSB是一个通用调用位。当该位被置位时，通用呼叫位(0 x00)被识别(即，它可以响应广播地址0 x00)。寄存器描述I2C占空比寄存器、I2SCLL和I2SCLL寄存器用于控制I2C通信的波特率。其中I2SCLL定义SCL高电平保持的PCLK周期数，I2SCLL定义SCL低电平保持的PCLK周期数。然后，位频率(即总线速率)可以通过以下公式获得：位频率=fpclk/(I2 scli 2 CLL)，15，4.13 I2C接口，使用I2C接口时的注意事项，I2C接口的引脚是开漏输出，必须将一个上拉电阻连接到I2C总线。通信速率越快，电阻值越小。总线上

6、设备的地址不能冲突；在编程时，我们需要仔细处理每个状态，并注意状态之间的转换关系。16、4.13 I2C接口、I2C应用实例，LPC2000中I2C通信的处理是基于状态标志的，不同的模式有不同的通信分析方法。这里只介绍常用的主发送和主接收模式。17，I2C应用示例主模式设置，主模式初始化流程，18，void I2C _ init(uint 32 fi2c)if(fi2c 400000)fi2c=400000；PINSEL0=(PINSEL0，初始化代码，输入参数为I2C时钟频率，过滤后的输入参数，最大时钟频率为400K，I2C应用示例主模式设置，19，LPC2000作为主模式，在此模式下向从模

7、式发送数据。数据流程如下图所示：LPC2000(主机)，I2C应用示例，主机发送，20，主机模式数据发送的时序格式，第一个字节的前七位包含接收设备的从机地址，第八位表示写操作。I2C应用示例主机传输，21，主模式数据传输的定时格式，(1) (2) (3) (3) (4)，STA由软件设置进入I2C主传输模式，并且I2C逻辑在总线空闲后立即发送启动信号；发送start SIgnal后，si置位。将从机地址和写操作位载入I2DAT，然后清除SI并发送第一个字节数据；当发送从机地址和W位并接收到响应位(A)时，SI位再次置位。此时，将待发送的数据载入I2DAT，开始发送数据；在正确发送数据后，设置信

8、号完整性。此时，如果您想结束此操作，请设置STO位并发送结束信号。I2C应用示例：主机发送的定时格式，22，主模式数据发送。在通信过程中，I2STAT寄存器中的状态号会随着不同的通信阶段而相应改变，从而导致中断。在中断服务程序中，根据当前状态号决定下一步的处理。如果当前状态号不符合正常运行流程，需要进行相应的错误处理，如重新启动总线。I2C应用示例：主发送，23，主模式的数据发送流程图，24，LPC2000在该模式中充当主并接收从机发送的数据。数据流程如下图所示：LPC2000(主机)，I2C应用示例主机接收，25，主机模式数据接收的时序格式，第一个字节的前七位包含接收设备的从机地址，第八位为

9、1，表示读取操作。I2C应用示例主机接收，26，主模式数据接收的定时格式，(1) (2) (3) (4) (4)，通过软件设置STA进入I2C主发送模式，并且I2C逻辑在总线空闲后立即发送启动信号；发送start SIgnal后，si置位。将从机地址和读取操作位载入I2DAT，然后清除SI并发送第一个字节数据；当发送从机地址和R位，并接收到响应位(A)时，SI位再次置位。此时，设置AA位，然后清除SI位，开始接收数据；每次接收到一个字节的数据时，都会再次设置SI位，此时可以再次接收数据，或者设置STO来结束总线。I2C应用示例主机接收，27。在通信过程中，I2STAT寄存器中的状态号会随着不同

10、的通信阶段而相应改变，从而导致中断。在中断服务程序中，根据当前状态号决定下一步的处理。如果当前状态号不符合正常运行流程，需要进行相应的错误处理，如重新启动总线。主模式数据接收的定时格式，I2C应用示例主机接收，28，主模式数据接收流程图，29，I2C中断，I2C和国际中心之间的关系，I2C0和I2C1分别位于国际中心的通道9和通道19。中断使能寄存器的位9和位19可用于分别控制通道9和通道19的使能。30，I2C中断，I2C 0和维也纳国际中心之间的关系，当VICIntEnable9=0时，禁止中断频道9；31，I2C中断，I2C 0和国际中心之间的关系，当国际中心9=0时，通道9中断被禁止；

11、当VICIntEnable9=1时，通道9中断使能。32，I2C中断，I2C1和VIC之间的关系，当VICIntEnable19=0时，通道19的中断被禁止；33，I2C中断，I2C1和VIC之间的关系，当VICIntEnable19=0时，通道1的中断、34、1。LPC2000系列2介绍。引脚描述3。内存寻址4。系统控制模块5。记忆加速模块(MAM) 6。外部存储控制器(EMC) 7。引脚连接模块8。LPC2000系列的硬件结构。矢量中断控制器10。外部中断输入11。定时器0和定时器1 12。SPI接口13。I2C接口14。UART(0，1) 15。模数转换器16。看门狗17。脉宽调制器18

12、。实时时钟，35，4.14 UART(0，1)，特性，LPC 2寄存器位置符合工业标准16C550接收先进先出的触发点可以设置为1、4、8或14字节；内置波特率发生器；UART1包含标准调制解调器接口信号。36，应用示例，37，仅UART1有调制解调器接口，UART结构图，38，UART发送单元，39，UART0和UART1各包含一个16字节发送先进先出缓冲器。“无”是UARTn发送先进先出的最高字节。通用异步收发器的发送先进先出始终启用。通用异步收发器发送先进先出缓冲器40、通用异步收发器接收模块41、通用异步收发器0和通用异步收发器1各包含一个16字节的接收先进先出缓冲器。软件设置接收先进

13、先出缓冲器的触发字节。UART接收先进先出缓冲器、42、UART线路状态寄存器UnLSR和线路状态寄存器UnLSR是只读寄存器，提供UARTn发送和接收模块的状态信息。4.14 UART(0，1)，43，UART波特率发生器，UART0和UART1各包含一个独立的波特率发生器，它们具有相同的功能并且相互独立。4.14 UART(0，1)，这两个寄存器决定波特率时钟的频率，波特率时钟必须是波特率的16倍。波特率的计算公式如下：波特率=fpclk/(u0dlm，u0dl16)，44，调制解调器控制寄存器U1MCR，使能调制解调器的回写模式，控制调制解调器的输出信号。4.14通用异步收发器(0，1)

14、，45，4.14通用异步收发器(0，1)，回写模式。在调制解调器回写模式下，发送器输出的串行数据在内部连接到接收器的串行输入。输入引脚RxD1对回写模式没有影响，输出引脚TxD1始终保持1。四个调制解调器输入(CTS、DSR、RI和DCD)与外部断开。此时，U1MSR的高4位由U1MCR的低4位驱动。46，调制解调器状态寄存器，只读，反映调制解调器输入信号的状态信息。需要注意的是，Mdoem信号对UART1的运行没有直接影响，Modem信号的运行是通过软件实现的。4.14 UART(0，1)，47，4.14 UART(0，1)，中断接口，UART0和UART1的中断接口包括中断使能寄存器(Un

15、IER)和中断识别寄存器(UnIIR)。48，4.14 UART(0，1)，中断使能寄存器，UnIER可以控制UARTn的4个中断源。RBR中断使能包括两个中断，一个是接收可用数据(RDA)中断，另一个是接收超时中断(CTI)。每个中断源将在后面详细描述。49、4.14 UART(0、1)、中断识别寄存器和UnIIR提供的状态码用于指示中断源和未决中断的优先级。在访问UnIIR期间中断被冻结。如果在访问UnIIR时发生中断，中断将被记录下来，并可在下次访问UnIIR时读出，从而避免中断丢失。50，注意：只有UART1有调制解调器中断。4.14 UART(0，1)，UART中断图，51，注意：只

16、有UART1有调制解调器中断。4.14 UART(0，1)，UART中断优先级，52，RLS中断：该中断是最高优先级。当UARTn中出现以下错误时，它会产生一个中断：1。溢出错误(OE) 2。奇偶校验错误(PE) 3。帧错误(FE) 4。间隔中断。产生中断的错误条件可以通过查看UnLSR4:1找到。读取UnLSR时清除中断；4.14 UART(0，1)，中断源描述，53、RDA中断：该中断和CTI中断是第二优先级。当接收到的有效数据达到接收先进先出设置寄存器中设置的触发点时，RDA被激活。当接收先进先出中的有效数据小于触发点时，RDA复位；1.移位寄存器从RxDn引脚接收串行数据，并将其发送到

17、接收先进先出。2.当接收先进先出中的有效数据数达到预定触发点时，设置RDA中断；3.从UnRBR寄存器读取先进先出中最早的数据，当先进先出中的有效数据小于预设触发点时，清除RDA中断；数据，中断源描述，54，CTI中断：当接收先进先出中的有效数据小于预定的触发点数(至少一个字节)时，如果在一定时间内没有接收到新数据，中断将被触发。这个时间是3.54.5字节所需的时间。注意：对接收先进先出的任何操作都将清除中断标志。接收先进先出，触发点设置=8，UnRBR，1。移位寄存器从RxDn引脚接收串行数据，并将其发送到接收先进先出；2.当接收先进先出中的有效数据少于触发数，但至少有一个时，如果长时间没有数据到达，将触发CTI中断；3。如果接收先进先出中的数据是从寄存器中读取的，或者新的数据被发送到接收先进先出中，复位操作将被中断；UnRSR，DATA，RxDn，中断源描述，55，接收先进先出，触发点设置=8，UnRBR，描述：“3.54.5字节时间”，表示以当