ARM课程设计报告.docx
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ARM课程设计报告
目录
一、设计目的………………………………………………3
二、设计原理
1、GPIO—流水灯……………………………………3
2、SPI…………………………………………………7
3、定时器………………………………………………10
4、实时时钟……………………………………………12
三、所用仪器…………………………………………………18
四、EasyARM2131开发套件功能介绍………………………18
五、设计内容：
万年历-定时器-流水灯-SPI
1、功能描述………………………………………………21
2、流程图…………………………………………………22
3、程序设计………………………………………………22
六、心得体会……………………………………………………28
七、参考文献……………………………………………………29
一、设计目的
1、根据要求，复习巩固ARM的基础知识。
2、掌握ARM系统的设计方法，特别是熟悉模块化的设计思想。
3、熟练掌握ARM软件和2131开发板的使用。
4、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力；
二、设计原理
1、GPIO—流水灯
（1）LPC2131具有多达47个通用I/O口（GPIO，GeneralPurposeI/Oports），分别为P0[31:
0]、
P1[31:
16]，其中，P0.24未用，P0.31仅为输出口。
由于口线与其它功能复用，因而需要进行相关的管脚连接模块（PINSEL0、PINSEL1、PINSEL2）选择连接GPIO，然后通过IODIR进行输入/输出属性设置后才能操作。
当管脚选择GPIO功能时，有IOSET、IOCLR和IOPIN3个寄存器用于控制GPIO的使用。
IOSET用于口线置位，而IOCLR则用于口线清零，IOPIN则反映当前IO口的状态，读回IOSET则反映当前IO口设定状态。
（2）GPIO的特性和应用
特性：
单个位的方向控制；
单独控制输出的置位和清零；
所有I/O口在复位后默认为输入。
应用：
通用I/O口
驱动LED或其它指示器
控制片外器件
检测数字输入
（3）GPIO引脚描述
GPIO管脚描述见表4.1。
表4.1GPIO管脚描述
管脚连接设置
将相应管脚的PINSELn位设置为00，即选择GPIO功能；大部分管脚复位后默认为GPIO。
3、GPIO寄存器
LPC2138有2个32位的通用I/O口。
PORT0使用了30个管脚，PORT1有多达16个管脚可用GPIO功能。
PORT0和PORT1由2组（4个）寄存器控制，如表4.2所示。
表4.2GPIO寄存器映射
4.GPIO输出实验——流水灯实验
EasyARM2131开发板上的8路LED（LED8~LED1）分别可选择P1[25:
18]进行控制，电路如图1所示。
图1
当跳线JP12全部选择LED8～LED1后，P1.25～P1.18分别控制这8路LED，就可以进行流水灯实验。
流水灯显示花样可以通过数组人为定义，亦可通过一定的算法计算，流程图如图2所示。
图2
流水灯程序：
/
#include"config.h"
/*LED8~LED18个LED分别由P1.25~P1.18控制*/
constuint32LEDS8=（0xFF<<18）;//P1[25:
18]控制LED8~LED1，低电平点亮
/*
*********************************************************************************************************
**函数名称：
DelayNS（）
**函数功能：
长软件延时
**入口参数：
dly延时参数，值越大，延时越久
**出口参数：
无
*********************************************************************************************************
*/
voidDelayNS（uint32dly）
{
uint32i;
for（;dly>0;dly--）
for（i=0;i<100000;i++）;
}
/*
*********************************************************************************************************
**函数名称：
main（）
**函数功能：
流水灯显示实验。
**调试说明：
连接跳线JP12至LED8~LED1。
*********************************************************************************************************
*/
/*流水灯花样，低电平点亮，注意调用时候用了取反操作*/
constuint32LED_TBL[]={
0x00,0xFF,//全部熄灭后，再全部点亮
0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80,//依次逐个点亮
0x01,0x03,0x07,0x0F,0x1F,0x3F,0x7F,0xFF,//依次逐个叠加
0xFF,0x7F,0x3F,0x1F,0x0F,0x07,0x03,0x01,//依次逐个递减
0x81,0x42,0x24,0x18,0x18,0x24,0x42,0x81,//两个靠拢后分开
0xA0,0x50,0x7e,0x28,0x14,0x0A,0x05,0x82,
0x81,0xC3,0xE7,0xFF,0xFF,0xE7,0xC3,0x81//从两边叠加后递减
};
intmain（void）
{
uint8i;
//PINSEL1=0x00000000;//设置管脚连接GPIO
PINSEL2=PINSEL2&（~0x08）;//P1[25:
16]连接GPIO
IO1DIR=LEDS8;//设置LED1控制口为输出
while
（1）
{
for（i=0;i<42;i++）
{/*流水灯花样显示*/
IO1SET=~（（LED_TBL[i]）<<18）;
DelayNS（20）;
IO1CLR=（（LED_TBL[i]）<<18）;
DelayNS（20）;
}
}
return0;
}
2.SPI主机实验－7段数码管显示
实验使用LPC2131的SPI接口作为主机向74HC595发送数据，数据内容由7段数码管显示，同时SPI主机接收74HC595的移位输出数据，即接收回前一个显示数据。
实验硬件连接如图3所示
图3 SPI接口控制74HC595硬件连接图
图中已经将最高位输出（SQH）连接到LPC2131的SPI接口的MISO0，可用来读回74HC595移位输出的数据。
该实验演示在7段数码管上显示一些字符，字符的字模表存于一数组中，流程图如图4所示。
图4 LED数码管显示实验流程图
SPI程序：
#include"config.h"
voidDelayNS（uint32dly）
{
uint32i;
for（;dly>0;dly--）
{
for（i=0;i<50000;i++）;
}
}
voidSSP_Init（void）
{
SSPCR0=（0x01<<8）|//SCR设置SPI时钟分频
（0x00<<7）|//CPHA时钟输出相位,仅SPI模式有效
（0x01<<6）|//CPOL时钟输出极性,仅SPI模式有效
（0x00<<4）|//FRF帧格式00=SPI,01=SSI,10=Microwire,11=保留
（0x07<<0）;//DSS数据长度,0000-0010=保留,0011=4位,0111=8位,1111=16位
SSPCR1=（0x00<<3）|//SOD从机输出禁能,1=禁止,0=允许
（0x00<<2）|//MS主从选择,0=主机,1=从机
（0x01<<1）|//SSESSP使能,1=允许SSP与其它设备通信
（0x00<<0）;//LBM回写模式
SSPCPSR=0x52;//PCLK分频值
//SSPIMSC=0x07;//中断屏蔽寄存器
SSPICR=0x03;//中断清除寄存器
}
uint8SSP_SendData（uint8data）
{
//IOCLR=SLAVE_CS;//选择从机
SSPDR=data;
while（（SSPSR&0x01）==0）;//等待TFE置位，即发送FIFO空
//IOSET=SLAVE_CS;
return（SSPDR）;
}
uint8constDISP_TAB[16]={
//0123456789
0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,
//AbCdEF
0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E};
volatileuint8rcv;
intmain（void）
{
uint8i;
PCONP|=1<<10;
//PINSEL1=0x000002A8;//设置SSP管脚连接
//PINSEL1=0xAA<<2;
PINSEL1=（PINSEL1&（~（0xFF<<2）））|（0xAA<<2）;
//IO0DIR=SLAVE_CS;
//IO0SET=SLAVE_CS;
SSP_Init（）;//初始化SSP接口
while
（1）
{
for（i=0;i<16;i++）
{
rcv=SSP_SendData（DISP_TAB[i]）;//发送显示数据
DelayNS（80）;//延时
}
}
return（0）;
}
3、定时器
（1）LPC2131具有2个32位可编程定时/计数器，均具有4路捕获、比较路匹配并输出电
路。
定时器对外设时钟（pclk）周期进行计数，可选择产生中断或根据4个匹配寄存器的设定，在到达指定的定时值时执行其它动作（输出高/低电平、翻转或者无动作）。
它还包括4个捕获输入，用于在输入信号发生跳变时捕获定时器值，并可选择产生中断。
可用于对内部事件进行计数的间隔定时器，或者通过捕获输入实现脉宽调制，亦可作为
自由运行的定时器。
定时器0和定时器1除了外设基地址以外，其它都相同。
（2）定时器0定时实验——查询方式
用定时器0实验0.5秒定时，查询标志位等待定时时间到达，对蜂鸣器进行控制，让蜂鸣器每秒钟响一次。
程序在T0MR0中设定定时常数，在T0MCR中设置定时器0匹配后复位TC并产生中断标志，接下来程序查询等待中断标志置位。
若定时时间到，先清除Timer0中断标志，然后取反BEEP控制口的输出状态，流程图如图5所示。
图5定时器0定时实验流程图
定时器程序：
/
#include"config.h"
#defineBEEP1<<7/*P0.7控制蜂鸣器，低电平蜂鸣*/
/*
*********************************************************************************************************
**函数名称：
main（）
**函数功能：
使用定时器实现0.5秒钟定时，控制蜂鸣器鸣叫。
**调试说明：
需要将跳线JP11连接BEEP。
*********************************************************************************************************
*/
intmain（void）
{
PINSEL1=0x00000000;/*设置管脚连接GPIO*/
IO0DIR=BEEP;/*设置BEEP控制口输出*/
/*定时器0初始化*/
T0TC=0;/*定时器设置为0*/
T0PR=0;/*时钟不分频*/
T0MCR=0x03;/*设置T0MR0匹配后复位T0TC，并产生中断标志*/
T0MR0=Fpclk/2;/*0.5秒钟定时*/
T0TCR=0x01;/*启动定时器*/
while
（1）
{
while（（T0IR&0x01）==0）;/*等待定时时间到*/
T0IR=0x01;/*清除中断标志*/
if（（IO0SET&BEEP）==0）
IO0SET=BEEP;/*BEEP停止蜂鸣*/
else
IO0CLR=BEEP;/*BEEP蜂鸣*/
}
return0;
}
4、实时时钟
（1）实时时钟（RTC，RealTimeClock）提供一套计数器在系统上电和关闭操作时对时间进行测量，RTC消耗的功率非常低。
LPC2131的RTC时钟可由独立的32.768KHz振荡器或基于VPB时钟的可编程预分频器来提供。
另外，RTC还具有专用的电源管脚Vbat，可连接到电池或其它器件使用的相同的3.3V电压上。
要使RTC中断能够唤醒掉电的CPU，必须选择外部时钟源。
RTC功能结构图如图6所示：
图6RTC方框图
（2）LPC2131的实时时钟，可用来进行定时报警，日期及时分秒计时等等。
RTC具有独立的电源和时钟源，电源消耗很低，特别适合于电池供电，CPU不连续工作（掉电模式）的系统。
通过设置中断唤醒寄存器（INTWAKE），RTC中断还能将CPU从掉电模式下唤醒。
设置时钟控制寄存器（CCR）可以选择RTC的计数时钟，由独立的32.769KHz振荡器提供或将Fpclk进行分频得到。
当使用Fpclk作为时钟源时，它的基准时钟分频器允许调节任何频率高于65.536KHz的外设时钟源产生一个32.768KHz的基准时钟，实现准确计时操作。
RTC寄存器功能框图如图7所示：
图7RTC寄存器功能框图
（3）万年历显示实验
实验需要使用提供的EasyARM.exe软件。
程序读取RTC内部的时钟，送到上位机在EasyARM.exe的万年历终端上显示，流程图见图8
图8万年历显示实验流程图
万年历程序：
#include"config.h"
//定义串口模式设置的数据结构
typedefstructUartMode
{
uint8datab;//字长度5/6/7/8
uint8stopb;//停止位1/2
uint8parity;//奇偶校验0－无校验，1－奇校验，2－偶校验
}UARTMODE;
uint8UART0_Init（uint32baud,UARTMODEset）
{
uint32bak;
//参数过滤
if（（0==baud）||（baud>115200））return（0）;
if（（set.datab<5）||（set.datab>8））return（0）;
if（（0==set.stopb）||（set.stopb>2））return（0）;
if（set.parity>4）return（0）;
//设置串口波特率
U0LCR=0x80;//DLAB=1
bak=（Fpclk>>4）/baud;
U0DLM=bak>>8;
U0DLL=bak&0xff;
//设置串口模式
bak=set.datab-5;
if（2==set.stopb）bak|=0x04;
if（0!
=set.parity）
{
set.parity=set.parity-1;
bak|=0x08;
}
bak|=set.parity<<4;
U0LCR=bak;
return（0）;
}
voidSendByte（uint8data）
{
U0THR=data;
while（（U0LSR&0X20）==0）;//等待数据发送
}
voidPC_DispChar（uint8no,uint8chr）
{
SendByte（0xff）;
SendByte（0x81）;
SendByte（no）;
SendByte（chr）;
SendByte（0x00）;
}
uint8constSHOWTABLE[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
voidSendTimeRtc（void）
{
uint32datas;
uint32times;
uint32bak;
times=CTIME0;//读取完整的时钟寄存器
datas=CTIME1;
bak=（datas>>16）&0xfff;//获取年
PC_DispChar（0,SHOWTABLE[bak/1000]）;
bak=bak%1000;
PC_DispChar（1,SHOWTABLE[bak/100]）;
bak=bak%100;
PC_DispChar（2,SHOWTABLE[bak/10]）;
PC_DispChar（3,SHOWTABLE[bak%10]）;
bak=（datas>>8）&0x0f;//获取月
PC_DispChar（4,SHOWTABLE[bak/10]）;
PC_DispChar（5,SHOWTABLE[bak%10]）;
bak=datas&0x1f;//获取日
PC_DispChar（6,SHOWTABLE[bak/10]）;
PC_DispChar（7,SHOWTABLE[bak%10]）;
bak=（times>>24）&0x07;//获取星期
PC_DispChar（8,SHOWTABLE[bak]）;
bak=（times>>16）&0x1f;//获取小时
PC_DispChar（9,SHOWTABLE[bak/10]）;
PC_DispChar（10,SHOWTABLE[bak%10]）;
bak=（times>>8）&0x3f;//获取分钟
PC_DispChar（11,SHOWTABLE[bak/10]）;
PC_DispChar（12,SHOWTABLE[bak%10]）;
bak=times&0x3f;//获取秒钟
PC_DispChar（13,SHOWTABLE[bak/10]）;
PC_DispChar（14,SHOWTABLE[bak%10]）;
}
voidRTCInit（void）
{
PREINT=Fpclk/32768-1;//设置基准时钟分频器
PREFRAC=Fpclk-（Fpclk/32768）*32768;
CCR=0x00;//禁止时间计数器
YEAR=2005;
MONTH=01;
DOM=10;
DOW=4;
HOUR=8;
MIN=30;
SEC=59;
CIIR=0x01;//设置秒值的增量产生1次中断
CCR=0x01;//启动RTC
}
intmain（void）
{
UARTMODEuart0_set;
PINSEL0=0x00000005;//连接IO到UART0
PINSEL1=0x00000000;
uart0_set.datab=8;
uart0_set.stopb=1;
uart0_set.parity=0;
UART0_Init（115200,uart0_set）;
U0FCR=0x01;//FIFO使能
RTCInit（）;
while
（1）
{
while（0==（ILR&0x01））;//等待RTC增量中断
ILR=0x01;//清除中断标志
SendTimeRtc（）;
}
return（0）;
}
三、实验仪器
1、2138开发板2、ARM软件3、微型计算机
四、EasyARM2131开发套件功能介绍
定位
选用LPC213x系列ARM开发产品的工程师；
组建嵌入式系统教学与开发实验室；
有购买能力的个人。
概述
EasyARM2131开发板是广州周立功公司设计的EasyARM系列开发套件之一，采用了PHILIPS公司基于ARM7TDMI-S核、单电源供电、LQFP64封装的LPC2131，具有JTAG仿真调试、ISP编程等功能。
开发板上提供了一些键盘、LED、蜂鸣器等常用功能部件，还具有RS232接口电路、I2C存储器电路。
另外，用户也可以更换兼容的CPU进行仿真调试，如LPC2132、LPC2138、LPC2142等。
灵活的跳线组合（开发板内使用的所有I/O均可断开连接），还有用户I/O接口，极大地方便了用户进行
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