哈工大嵌入式系统设计

微电子科学与技术系 n6.1 GPIO中断 n6.2 定时器 n6.3 模拟-数字转换器 n6.4 通用异步收发器 第六章 LPC1100外设模块 微电子科学与技术系 nLPC1110 系列 Cortex-M0 微控制器的 GPIO 具有以下特性： q 数字端口可以由软件配置为输入/输出； q 所有 GPIO 引脚默认为输入； q 端口引脚的读/写操作是可屏蔽的； q 每个单独引脚可被用作外部中断输入引脚； q 每个 GPIO 中断可配置为低电平、高电平、下降 沿、上升沿或双边沿触发； q 可对单独端口的中断级别进行编程。 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nLPC1100具有4个功能相同的GPIO 控制器，每个作为一个外设模块 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 n所有 GPIO 寄存器都为 32 位，可以以字节、 半字和字的形式访问。 nGPIO端口 0 寄存器的基址为 0x50000000； nGPIO端口 1 的基址为 0x50010000； nGPIO端口 2 的基址为 0x50020000； nGPIO端口 3 的基址为 0x50030000。 LPC1100的GPIO编程 微电子科学与技术系 LPC1100的GPIO编程 微电子科学与技术系 nGPIO中断触发寄存器：GPIOnIS （GPIO interrupt sense register） nGPIOnIS 寄存器相对于 GPIO 基地址的偏移量为 0x8004 ，因此 GPIO0IS 寄存器地址为 0x50008004； GPIO1IS 寄存器地址为 0x50018004； GPIO2IS 寄存器地址为 0x50028004； GPIO3IS 寄存器地址为 0x50038004 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nGPIO中断双边沿触发寄存器：GPIOnIBE （GPIO interrupt both edges sense register） nGPIOnIBE 寄存器相对于 GPIO 基地址的偏移量为 0x8008，因此 GPIO0IBE 寄存器地址为 0x50008008； GPIO1IBE 寄存器地址为 0x50018008； GPIO2IBE 寄存器地址为 0x50028008； GPIO3IBE 寄存器地址为 0x50038008 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nGPIO中断事件寄存器：GPIOnIEV （GPIO interrupt event register） GPIOnIEV 寄存器相对于 GPIO 基地址的偏移量为 0x800C ，因此 GPIO0IEV 寄存器地址为 0x5000800C； GPIO1IEV 寄存器地址为 0x5001800C； GPIO2IEV 寄存器地址为 0x5002800C； GPIO3IEV 寄存器地址为 0x5003800C 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nGPIO中断屏蔽寄存器：GPIOnIE （GPIO interrupt mask register） 如果 GPIOnIE 寄存器中的某一位设为 1，对应的引脚就会触 发各自的中断和对应的GPIOnINTR。清除该位就会禁止对应 管脚的中断触发。 GPIOnIE 寄存器相对于 GPIO 基地址的偏移量为 0x8010， 因此 GPIO0IE 寄存器地址为0x50008010； GPIO1IE 寄存 器地址为 0x50018010； GPIO2IE 寄存器地址为 0x50028010；GPIO3IE寄存器地址为 0x50038010 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nGPIO原始中断状态寄存器：GPIO0IRS （GPIO raw interrupt status register） GPIOnlRS 寄存器的某一位读出为 1 时反映了对应管脚上的 原始（屏蔽之前）中断状态，表示在触发 GPIOIE 之前所有的 要求都满足。位读出为 0 时表示对应的输入管脚还未启动中 断。该寄存器为只读。 GPIOnIRS 寄存器的偏移量为0x8014，GPIO0IRS 寄存器地 址为0x50008014； GPIO1IRS 寄存器地址为 0x50018014； GPIO2IRS 寄存器地址为 0x50028014；GPIO3IRS 寄存器地 址为 0x50038014。 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nGPIO屏蔽中断状态寄存器：GPIO0MIS （GPIO masked interrupt status register） GPIOnMIS 寄存器中的某一位读为 1 反映了输入引脚的状态 触发中断。读出为 0 则表示对应的输入管脚没有中断产生， 或者中断被屏蔽。 GPIOMIS 是屏蔽后的中断状态。该寄存器 为只读。 GPIOnMIS 寄存器相对于 GPIO 基地址的偏移量为 0x8018， 因此 GPIO0MIS 寄存器地址为0x50008018； GPIO1MIS 寄 存器地址为 0x50018018； GPIO2MIS 寄存器地址为 0x50028018；GPIO3MIS 寄存器地址为 0x50038018。 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nGPIO中断清除寄存器：GPIOnIC （GPIO interrupt clear register） nGPIOnIC 寄存器相对于 GPIO 基地址的偏移量为 0x801C ，因此 GPIO0IC 寄存器地址为0x5000801C；GPIO1IC 寄 存器地址为 0x5001801C；GPIO2IC 寄存器地址为 0x5002801C；GPIO3IC寄存器地址为 0x5003801C 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nGPIO中断产生与控制流程 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nCortex-M0 集成了NVIC (Nested Vectored Interrupt Controller) 中断（Interrupt） 微电子科学与技术系 nNVIC 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nLPC1100 系列Cortex-M0 微控制器的所有端口 均具有中断功能，当引脚电平变化符合设置 值时，就会触发中断。 nGPIO中断占用 4 个NVIC中断通道 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nNVIC 对中断通断的控制寄存器 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nNVIC 对中断通断的控制寄存器 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nNVIC 对中断通断的控制寄存器 n中断优先级： q每个中断可以配置为03级，数值越小优先级越高 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nNVIC 对中断通断的控制寄存器 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nCortex Microcontroller Software Interface Standard (CMSIS) nCMSIS是ARM公司与多家不同的芯片和软件 供应商一起紧密合作定义的，提供了内核与外 设、实时操作系统和中间设备之间的通用接口 n使用CMSIS，可以为处理器和外设实现一致且 简单的软件接口，从而简化软件的重用、缩短 微控制器新开发人员的学习过程，并缩短新设 备的上市时间。 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nCortex Microcontroller Software Interface Standard (CMSIS) 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nCortex Microcontroller Software Interface Standard (CMSIS) 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nPRIMASK：中断屏蔽 特殊寄存器 n只有一个有效位，置位 后屏蔽所有异常（除了 NMI和硬件错误异常） 专用寄存器 微电子科学与技术系 n通过CMSIS函数开关中断 6.1 GPIO中断 微电子科学与技术系 nLPC1100 系列 Cortex-M0 微控制器拥有 2 个 32 位和 2 个 16 位可编程定时器/计数器 n定时器用来对外设时钟（ PLCK）进行计数， 而计数器对外部脉冲信号进行计数 n可控制在规定的时刻产生中断或执行其他操 作。 n每个定时器/计数器还包含 1 个捕获输入，用 来在输入信号变化时捕获定时器瞬时值和产生 中断 6.2 定时器 微电子科学与技术系 预分频器（PR、PC） 定时器、计数器（TC） PCLK 使能 0x0000 0000 定时器控制寄存器 （TCR） 复位 捕获寄存器0（CR0） 捕获控制寄存器（CCR ） 捕获功能 匹配功能 匹配控制寄存器（MCR ） MAT3:0 CAP0 中断标志寄存器（IR） 比 较 器 定时器计数值 匹配寄存器0（MR0 ） 匹配寄存器1（MR1 ） 匹配寄存器2（MR2 ） 匹配寄存器3（MR3 ） 外部匹配寄存器（EMR ） 定时器结构图 微电子科学与技术系 6.2 定时器 n预分频器结构描述 微电子科学与技术系 6.2 定时器 n预分频器 q32 位预分频计数器用某个常量值(PR)来控制 PCLK 的分频，再使其输入到定时器计数器(TC)。 q可以控制定时器精度和定时器溢出前所能达到的最 大值之间的关系。 q预分频计数器在每个PCLK 周期加 1。当它达到预 分频寄存器(PR)中存储的值时，定时器计数器加 1 ，预分频计数器将在下一个 PCLK 复位 微电子科学与技术系 名称描述访问复位值 PR预分频控制寄存器。用于设定预分频值，为32位寄存 器。 读写0 PC预分频计数器。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1。 读写0 TC定时器计数器。为32位计数器，计数频率为PCLK经过预 分频计数器后频率值。 读写0 分频器寄存器描述 微电子科学与技术系 匹配功能 匹配控制寄存器（MCR ） MAT3:0 比 较 器 定时器计数值 匹配寄存器0（MR0 ） 匹配寄存器1（MR1 ） 匹配寄存器2（MR2 ） 匹配寄存器3（MR3 ） 外部匹配寄存器（EMR ） 名称描述访问复位值 MCR匹配控制寄存器，用于控制在匹配时是否产生中断或复位TC读写0 MR0匹配寄存器0，通过MCR寄存器可以设置匹配发生时的动作读写0 MR1匹配寄存器1，通过MCR寄存器可以设置匹配发生时的动作读写0 MR2匹配寄存器2，通过MCR寄存器可以设置匹配发生时的动作读写0 MR3匹配寄存器3，通过MCR寄存器可以设置匹配发生时的动作读写0 EMR外部匹配寄存器，EMR控制外部匹配管脚MATx.0MATx.3读写0 匹配功能 微电子科学与技术系 匹配寄存器(MR0 MR3)值与定时器计数值 相比较，当两个值相等时 自动触发在MCR寄存器 中设置的动作。 位31 : 0复位值 功能匹配值0 匹配功能 匹配控制寄存器（MCR ） MAT3:0 比 较 器 定时器计数值 匹配寄存器0（MR0 ） 匹配寄存器1（MR1 ） 匹配寄存器2（MR2 ） 匹配寄存器3（MR3 ） 外部匹配寄存器（EMR ） 匹配功能寄存器描述匹配寄存器 微电子科学与技术系 匹配功能寄存器描述匹配控制寄存器 匹配控制寄存器 用于控制在发生匹配 时定时器所执行的操 作。 位功能描述复位值 0中断 (MR0) 为1时，MR0与TC值的匹配将产生中断。为0时禁止。0 1复位 (MR0) 为1时，MR0与TC值的匹配将使TC复位。为0时禁止。0 2停止 (MR0) 为1时，MR0与TC值的匹配将清零TCR的bit0位，使TC 和PC停止。为0时该特性被禁止。 0 5 : 3MR1与匹配0(MR0)对应位功能相同（略）0 8 : 6MR20 11 : 9MR30 匹配功能 匹配控制寄存器（MCR ） MAT3:0 比 较 器 定时器计数值 匹配寄存器0（MR0 ） 匹配寄存器1（MR1 ） 匹配寄存器2（MR2 ） 匹配寄存器3（MR3 ） 外部匹配寄存器（EMR ） 微电子科学与技术系 外部匹配寄存器提供 外部匹配管脚MATn.0 MATn.3(n为0或1)的控制 和状态。 匹配功能 匹配控制寄存器（MCR ） MAT3:0 比 较 器 定时器计数值 匹配寄存器0（MR0 ） 匹配寄存器1（MR1 ） 匹配寄存器2（MR2 ） 匹配寄存器3（MR3 ） 外部匹配寄存器（EMR ） 匹配功能寄存器描述外部匹配寄存器 微电子科学与技术系 管脚名称管脚方向管脚描述 MAT0.3MAT0.0 MAT1.3MAT1.0 输出 外部匹配输出0/1。当匹配寄存器0/1（MR3:0）等于 定时器计数器（TC）时，该输出可翻转、变为低电 平、变为高电平或不变。外部匹配寄存器（EMR）控 制该输出的功能。可选择多个管脚并行用作匹配输出 功能。例如，同时选择2个管脚并行提供MAT1.3功 能。 定时器匹配输出引脚描述 信号输出 MCR TC MRx = 当定时器值等于预设 的匹配值时，从引脚 输出特定的信号 EMR= 微电子科学与技术系 位功能描述复位值 0外部匹配0反映相应外部匹配的状态，而不管是 否连接到管脚。发生匹配时该位的动 作由EMR中相应的控制位决定。 0 1外部匹配10 2外部匹配20 3外部匹配30 5 : 4外部匹配控制0决定相应外部匹配的功能。 00:不执行任何动作； 01:将对应的外部匹配输出设置为0； 10:将对应的外部匹配输出设置为1； 11:使对应的外部匹配输出翻转。 0 7 : 6外部匹配控制10 9 : 8外部匹配控制20 11 : 10 外部匹配控制30 外部匹配寄存器EMR 微电子科学与技术系 捕获寄存器0（CR0） 捕获控制寄存器（CCR ） 捕获功能 CAP0 定时器计数值 名称描述访问复位值 CCR捕获控制寄存器，用于设置捕获信号的触发特征，以及捕 获发生时是否产生中断。 读写0 CR0捕获寄存器0，在捕获0引脚上产生捕获时间时，CR0装载 TC的值。 只读0 捕获功能 微电子科学与技术系 捕获寄存器0（CR0） 捕获控制寄存器（CCR ） 捕获功能 CAP0 定时器计数值 捕获功能寄存器描述捕获控制寄存器 在发生捕获事件时 ，捕获控制寄存器用于 控制是否将定时器计数 值装入寄存器。同时还 可以设置捕获信号的特 征。 微电子科学与技术系 信号过滤 CCR TC CR0 管脚名称管脚方向管脚描述 CAP0输入 捕获信号，用来捕获管脚的跳变，可配置为将定时器 值装入一个捕获寄存器，并可选择产生一个中断。 定时器捕获引脚描述 如果输入信号满 足设定的要求， 将触发捕获动作 微电子科学与技术系 位功能描述复位值 0CAP0RE 上升沿捕获 为1时，CAPn.0引脚上0到1的跳变将导致 TC的内容装入CR0。为0时，该特性被禁 止。 0 1CAP0FE 下降沿捕获 为1时，CAPn.0引脚上1到0的跳变将导致 TC的内容装入CR0。为0时，该特性被禁 止。 0 2CAP0I 捕获中断 为1时，CAPn.0的捕获事件将产生一个中 断。为0时该特性被禁止。 0 31 : 3-保留0 捕获功能寄存器描述捕获控制寄存器 微电子科学与技术系 当发生捕获事件时， 可将定时器计数值装入 该寄存器。 位31 : 0复位值 功能捕获值0 捕获功能寄存器描述捕获寄存器 捕获寄存器0（CR0） 捕获控制寄存器（CCR ） 捕获功能 CAP0 定时器计数值 微电子科学与技术系 定时器控制寄 存器TCR用于控制 定时器计数器的操 作。 TCR功能描述复位值 0计数器使能1:定时器计数器和预分频计数器使能计数； 0:定时器计数器和预分频计数器停止计数。 0 1计数器复位 为1时定时器计数器和预分频计数器在PCLK 的下一个上升沿同步复位。计数器在TCR的 bit1恢复为0之前保持复位状态。 0 31:2-保留 预分频器（PR、PC） 定时器、计数器（TC） PCLK 使能 0x0000 0000 定时器控制寄存器 （TCR） 复位 控制寄存器TCR 微电子科学与技术系 中断标志寄存器（IR） 捕获功能匹配功能 中断寄存器包含4个位用 于匹配中断，另外1个位用于 捕获中断。如果有中断产生 ，IR中的对应位会置位。向 对应的IR位写入1会清除中断 ，写入0无效。 位功能描述 0MR0中断匹配0中断 1MR1中断匹配1中断 2MR2中断匹配2中断 3MR3中断匹配3中断 4CR0中断捕获0中断 31:5-保留 中断标志寄存器IR 微电子科学与技术系 n定时器中断 定时器 0 占用 NVIC 的通道 18，定时器 1 占用 NVIC 的通道 19 。中断使能寄存 ISER 用来控制 NVIC 通道的中断使能。中断优 先级寄存器 IPR 用来设定 NVIC 通道中断的优先级。 微电子科学与技术系 n定时器中断 当 B0TC = B0MR0 时发生匹配事件 0，若 B0MCR0 = 1,则 T0IR0置位； 微电子科学与技术系 n定时器中断 捕获控制寄存器CCR用来设置定时器的捕获功能，包括捕获 信号和中断使能等。若 CCR0 = 1，捕获引脚 CAP0 上出现“上 升沿”信号时，发上捕获事件；若CCR1 = 1，捕获引脚 CAP0 上出现“下降沿”信号时，发生捕获事件。发生捕获事件时，若 T0CCR2 = 1，则捕获中断使能。 微电子科学与技术系 n定时器的计数功能 计数控制寄存器（ CTCR）用于在定时器模式和计数器模式之 间进行选择，且选择进行计数的边沿。当选用计数器模式时， CAP0下面其中一种事件：上升沿、下降沿、上升/下降沿或所选 CAP0输入的电平不变。如果识别出的事件与 CTCR 寄存器中 位 1:0 选择的一个事件相对应，则定时器计数器寄存器的值将 增加 1。 微电子科学与技术系 n定时器的PWM功能 PWM 控制寄存器（PWMC）用于将匹配输出配置为 PWM 输 出。每个匹配输出均可分别设置，以决定匹配输出是作为 PWM 输出还是作为功能受外部匹配寄存器（ EMR）控制的匹配输 出。 对于各定时器， MATn.2:0 输出最多可选择 3 个单边沿控制的 PWM输出。一个附加的匹配寄存器决定PWM的周期长度。当任 何其它匹配寄存器出现匹配时， PWM输出置为高电平。用于设 置PWM周期长度的匹配寄存器负责将定时器复位。 微电子科学与技术系 nLPC1100 系列 Cortex-M0 微控制器拥有1个 10 位模拟-数字转换器（ADC） q在 8 个管脚间实现输入多路复用； q测量范围： 03.6V，不超出 VDD(3V3)的电压； q 10 位转换时间2.44s； q 一个或多个输入的突发转换模式； q 可选择由输入跳变或定时器匹配信号触发转换； 6.3 AD转换器 微电子科学与技术系 6.3 A/D转换器 nA/D转换器描述 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Vdd引脚。 微电子科学与技术系 STARTCLOCK EOC OE 控制与定时 逐次逼近寄存器 D/A转换器 输 出 缓 冲 器 比较器 VREF . . . D7 D0 输入的 模拟量 微电子科学与技术系 STARTCLOCK EOC OE 控制与定时 逐次逼近寄存器 D/A转换器 输 出 缓 冲 器 比较器 VREF=5.0V . . . D7 D0 3.4375V 1000 0000 2.5V 微电子科学与技术系 STARTCLOCK EOC OE 控制与定时 1000 0000 D/A转换器 输 出 缓 冲 器 比较器 VREF=5.0V . . . D7 D0 3.4375V 2.5V 低 1100 0000 3.75V 微电子科学与技术系 STARTCLOCK EOC OE 控制与定时 1100 0000 D/A转换器 输 出 缓 冲 器 比较器 VREF=5.0V . . . D7 D0 3.4375V 3.75V 高 3.125V 1010 0000 微电子科学与技术系 STARTCLOCK EOC OE 控制与定时 1010 0000 D/A转换器 输 出 缓 冲 器 比较器 VREF=5.0V . . . D7 D0 3.4375V 3.125V 低 3.4375V 1011 0000 微电子科学与技术系 STARTCLOCK EOC OE 控制与定时 1011 0000 D/A转换器 输 出 缓 冲 器 比较器 VREF=5.0V . . . D7 D0 3.4375V 3.4375V 相等 微电子科学与技术系 STARTCLOCK EOC OE 控制与定时 1011 0000 D/A转换器 输 出 缓 冲 器 比较器 VREF=5.0V . . . D7 D0 3.4375V 3.4375V 相等 1 0 1 1 0 0 0 0 微电子科学与技术系 6.3 A/D转换器 nA/D转换器描述 引脚名称类型引脚描述 AIN7AIN0输入模拟输入。A/D转换器单元可分时测量这8个引脚上的输 入信号电压。即使这些引脚设置为GPIO功能，仍可以使 用A/D转换器部件。 Vdd,VSS电源模拟电源和地。它们分别与标称的V3和VSSD的电压相同 ，但为了降低噪声和出错几率，两者应当隔离。转换器 的VrefP和VrefN信号在内部与这两个电源信号相连。 A/D引脚描述 微电子科学与技术系 6.3 A/D转换器 nA/D转换器结构示意图 ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 微电子科学与技术系 A/D转换器寄存器描述 ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 名称描述访问复位值 ADCR A/D控制寄存器。A/D转换开始前，必须设置 ADCR寄存器来选择工作模式。 读写0x0000001 ADDR A/D数据寄存器。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）。 读写NA 微电子科学与技术系 A/D转换器寄存器描述控制寄存器 ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 ADCR 位2726:2423:2019:171615:87:0 功能EDGESTART-CLKSBURSTCLKDIVSEL SEL：从AIN3AIN0(LPC2114/2124)或AIN7AIN0(LPC2212/2214)中 选择采样和转换输入引脚。Bit0控制AIN0，bit1控制AIN1，依此类 推。 1:对应输入端被选中； 0:对应输入端未选中； 注意：软件模式下只能置位其中一位，硬件模式下可以是任意组合。 微电子科学与技术系 ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 ADCR 01234567 00000000 位 值 AIN0AIN1AIN2AIN3AIN4AIN5AIN6AIN7 A/D转换器寄存器描述控制寄存器 位2726:2423:2019:171615:87:0 功能EDGESTART-CLKSBURSTCLKDIVSEL 微电子科学与技术系 位2726:2423:2019:171615:87:0 功能EDGESTART-CLKSBURSTCLKDIVSEL ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 ADCR CLKDIV：将VPB时钟（PCLK）进行分频，得到AD转换时钟。分频后 的时钟必须小于或等于4.5MHz。通常将CLKDIV编程为允许的最小值 ，以获得4.5MHz或稍低于4.5MHz的时钟。 A/D转换器时钟 PCLK / ( CLKDIV + 1) CLKDIV ( PCLK / AD转换时钟)-1 A/D转换器寄存器描述控制寄存器 微电子科学与技术系 位2726:2423:2019:171615:87:0 功能EDGESTART-CLKSBURSTCLKDIVSEL ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 ADCR BURST：BURST/软件方式控制。当该位为0时，选择软件方式启动AD 转换，需要11个时钟才能完成。当该位为1时，选择BURST(突发)模式 启动AD转换，所需时钟数由CLK字段控制。 BURST模式下，对所有在SEL字段中置1的位对应的输入端进行转换， 首先转换的是最低有效位。然后是更高的位。如此周而复始，直至该 位清零。 A/D转换器寄存器描述控制寄存器 微电子科学与技术系 ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 ADCR 01234567 00110110 位 值 AIN0AIN1AIN2AIN3AIN4AIN5AIN6AIN7 首先转换最 低有效位 再转换更高 的有效位 AIN2AIN3AIN5AIN6 A/D转换器寄存器描述控制寄存器 位2726:2423:2019:171615:87:0 功能EDGESTART-CLKSBURSTCLKDIVSEL 微电子科学与技术系 位2726:2423:2019:171615:87:0 功能EDGESTART-CLKSBURSTCLKDIVSEL ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 ADCR CLKS：控制BURST模式下每次转换需要使用的时钟数和所得ADDR转 换结果的LS位中可确保精度的位的数目，CLKS可在11个时钟（10位） 4个时钟（3位）之间选择：000=11个时钟/10位，001=10个时钟/9 位，111=4个时钟/3位。 A/D转换器寄存器描述控制寄存器 微电子科学与技术系 位2726:2423:2019:171615:87:0 功能EDGESTART-CLKSBURSTCLKDIVSEL ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 ADCR START：该字段用于控制AD转换的启动方式，该字段只有在BURST为 0时有效。 000:不启动；001:立即启动转换； 010:P0.16引脚出现预置的电平时，启动AD转换。以下值也具有相同特 性；011:P0.22引脚；100:MAT0.1引脚；101:MAT0.3 引脚；110:MAT1.0引脚；111:MAT1.1引脚； A/D转换器寄存器描述控制寄存器 微电子科学与技术系 位2726:2423:2019:171615:87:0 功能EDGESTART-CLKSBURSTCLKDIVSEL ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 ADCR EDGE：当START字段的值为010111时，该位的设置有效。 0:在所选CAP/MAT信号的下降沿启动转换 1:在所选CAP/MAT信号的上升沿启动转换 A/D转换器寄存器描述控制寄存器 微电子科学与技术系 A/D转换器寄存器描述控制寄存器 微电子科学与技术系 ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 位313029:2726:2423:1615:65:0 功能DONEOVERUN0CHN0V/VddA0 0：这些位读出时为0。用于未来扩展功能更强大的AD转换 器。 ADDR A/D转换器寄存器全局数据寄存器 微电子科学与技术系 ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 位313029:2726:2423:1615:65:0 功能DONEOVERUN0CHN0V/VddA0 V/VddA：当DONE位为1时，该字段包含对SEL字段选中的Ain 脚的转换结果，为一个二进制数。 转换结果为0时，表示Ain引脚电平小于、等于或接近于VSSA 。为0x3FF时，表示Ain引脚电平等于、大于或接近于VddA。输 入电压计算公式为： Vin = 结果(VSSA / 0x3FF) ADDR A/D转换器寄存器全局数据寄存器 微电子科学与技术系 ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 位313029:2726:2423:1615:65:0 功能DONEOVERUN0CHN0V/VddA0 0：这些位读出时为0。它们允许连续A/D值的累加，而不需要 屏蔽处理，使得至少有256个值不会溢出到CHN字段。 ADDR A/D转换器寄存器全局数据寄存器 微电子科学与技术系 ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 位313029:2726:2423:1615:65:0 功能DONEOVERUN0CHN0V/VddA0 CHN：该字段包含的是LS位的转换通道。 ADDR A/D转换器寄存器全局数据寄存器 微电子科学与技术系 ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 位313029:2726:2423:1615:65:0 功能DONEOVERUN0CHN0V/VddA0 0：这些位读出为0。用于未来CHN字段的扩展，使之兼容更 多通道的转换值。 ADDR A/D转换器寄存器全局数据寄存器 微电子科学与技术系 ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 位313029:2726:2423:1615:65:0 功能DONEOVERUN0CHN0V/VddA0 OVERUN：在BURST模式下，如果在转换产生最低位之前， 以前转换的结果丢失或被覆盖，该位将置位。读ADDR寄存器 时，该位清零。 ADDR A/D转换器寄存器全局数据寄存器 微电子科学与技术系 ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 位313029:2726:2423:1615:65:0 功能DONEOVERUN0CHN0V/VddA0 DONE：AD转换完成标志位。当AD转换结束时该位置位。在 读取ADDR或ADCR被写入时，该位清零。如果在转换过程中 ，设置了ADCR，那么该位将置位，并启动一次新的转换。 ADDR A/D转换器寄存器全局数据寄存器 微电子科学与技术系 A/D转换器寄存器全局数据寄存器 微电子科学与技术系 ADDR A/D 转换控制电路 A/D数据寄存器 ADCR A/D控制寄存器 Fpclk AD转换时钟 VIC AIN0 AIN1 AIN7 位313029:1615:65:0 功能DONEOVERUN-V/VddA0 ADDR A/D转换器寄存器（通道）数据寄存器 微电子科学与技术系 A/D转换器寄存器（通道）数据寄存器 微电子科学与技术系 A/D转换器寄存器中断使能寄存器（AD0INTEN ） n用来控制转换完成时哪个 A/D 通道产生中断。 微电子科学与技术系 A/D转换器寄存器状态寄存器（D0STAT ） n状态寄存器的低 8 位来判断是否转换结束，比如 第 5 通道转换结束，则 AD0STAT 的第5 位 Done5 会置 1。 n读取相应的结果寄存器 AD0DRn 后会把 AD0STAT 低八位中相应的Done 位清零。 微电子科学与技术系 nADC处于NVIC的通道24， IPR67:0用来设定 通道 24 的优先级， 即 ADC 中断的优先级。 ADC中断 微电子科学与技术系 ADC中断说明 ADC中断 ADC转换时间 NVICDONE = 1 ADC启动转换 （软件、硬件） 启动A/D转换，A/D转换后，DONE置位，触发中断。 微电子科学与技术系 6.3 A/D转换器 n当 A/D 转换器用来测量 AIN 脚的电压时，引 脚在引脚选择寄存器中的设置不会影响功能， 但是通过选择 AD 功能(即禁能引脚的数字功 能)，可以提高转换精度。 微电子科学与技术系 6.3 A/D转换器 n使用A/D转换器的注意要点 AD转换器的时钟不能大于4.5MHz； 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； 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； 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。 微电子科学与技术系 A/D转换器操作示例 操作流程 计算ADC 部件时钟 设置 引脚连接模块 设置 AD工作模式 启动AD转换 等待转换结束 读取转换结果 微电子科学与技术系 A/D转换器操作示例 #define ADCLK 4500000 / 定义AD部件时钟频率，单位：Hz #define ADBIT 10 / 定义BURST模式下的转换精度 #define ADBIT2 (10 - ADBIT) . PINSEL1 = (PINSEL1 ADCR = (0x01 6) . 使用软件方式对Ain0转换： 设置引脚连接模块 硬件触发边沿设置 AD启动设置 测试模式设置 AD部件上电设置 BURST模式精度 BURST模式禁止 启动AD转换 等待转换结束 读取转换结果 转换通道选择 ADC部件时钟 微电子科学与技术系 6.4 通用异步收发器 n串行通讯：一条信息的各位数据被逐位按顺序传送 的通讯方式称为串行通讯。 n串行通讯的特点是：数据传送按位顺序进行，最少 只需一根传输线即可完成， n成本低但送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到 几千米。 n根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单 工、半双工和全双工三种。 微电子科学与技术系 串口通讯-接口电路 能够完成上述“串并”转换功能的电路，通常称为“通用异步 收发器”（UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）,典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550。 微电子科学与技术系 微电子科学与技术系 波特率 波特率波特率 (bps)(bps) 1 1 号号电缆传输电缆传输电缆传输电缆传输 距离（英尺距离（英尺 ） 2 2 号号电缆传输电缆传输电缆传输电缆传输 距离（英尺）距离（英尺） 1101105000500030003000 3003005000500030003000 120012003000300030003000 2400240010001000500500 4800480010001000250250 96009600250250250250 微电子科学与技术系 数据位与停止位 n起始位：1位 n数据位：5、6、7、8位 n校验位：1 n停止位：1位、1.5位、2位 微电子科学与技术系 流控制 .流控制在串行通讯中的作用 解决丢失数据的问题 .硬件流控制 硬件流控制常用的有RTS/CTS（请求发送/清除发送）流控制 和DTR/DSR（数据终端就绪/数据设置就绪）流控制 .软件流控制 一般通过XON/XOFF来实现软件流控制。 微电子科学与技术系 奇偶校验 n奇校验：所有传送的数位（含字符的各数位 和校验位）中，“1”的个数为奇数，如： n1 0110，0101 n0 0110，0001 n偶校验：所有传送的数位（含字符的各数位 和校验位）中，“1”的个数为偶数，如： n1 0100，0101 n0 0100，0001 微电子科学与技术系 电气特性 nEIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作 了规定。 n在TxD和RxD上：逻辑1(MARK) =-3V-15V n 逻辑0(SPACE)=+315V n在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上： n信号有效（接通，ON状态，正电压）+3V+15V n信号无效（断开，OFF状态，负电压) = -3V-15V 微电子科学与技术系 TTLRS232转换芯片 微电子科学与技术系 RS-232C的接口信号 -TxD RxD n数据发送与接收线： 发送数据(Transmitted data-TxD)通过TxD终端将串 行数据发送到MODEM 接收数据(Received data-RxD)通过RxD线终端接收 从MODEM发来的串行数据， n地线: 有两根线SG、PG信号地和保护地信号线，无方 向。 微电子科学与技术系 实际应用 A B 微电子科学与技术系 单工、半双工和全双工的定义 n如果在通信过程的任意时刻，信息只能由 一方A传到另一方B，则称为单工。 n如果在任意时刻，信息既可由A传到B，又 能由B传A，但只能由一个方向上的传输存 在，称为半双工传输。 n如果在任意时刻，线路上存在A到B和B到 A的双向信号传输，则称为全双工。 微电子科学与技术系 数据传输方向 - A-BA-BA-B PIO1_6 |= 0x01; LPC_IOCON-PIO1_7 |= 0x01; U0LCR = 0x83; Fdiv = (Fpclk / 16) / UART_BPS; U0DLM = Fdiv / 256; U0DLL = Fdiv % 256; U0LCR = 0x03; 定义表示波特率的宏，方便修改 设置引脚连接 置位除数锁存位 根据波特率计算分频值 设置除数寄存器 （除数锁存访问位必须置位） 清除除数锁存位，并设置工作模式 微电子科学与技术系 UART应用示例收发数据 void UART0_SendByte(uint8 data) U0THR = data; while(U0LSR uint8 UART0_RcvByte(void) uint8 rcv_data; while(U0LSR rcv_data = U0RBR; return(rcv_data); 查询方式发送一字节数据： 查询方式接收一字节数据： 将要发送的一字节数据写入U0THR 等待数据发送完毕 等待数据到达 从U0RBR中读出接收的数据 返回接收的数据 微电子科学与技术系 UART中断总结 接收中断接收超时中断（CTI） 当接收FIFO中的有效数据个数少于触发个数时（注： 接收FIFO中至少有一个字节），如果在3.5到4.5个字符的时 间内，没有收到其它数据，将触发CTI中断。 UnRBR 接收移位寄存器 触发点设置=8 接收FIFO 1 2 8 9 16 触发CTI中断 微电子科学与技术系 UART中断总结 发送中断 LPC1100系列ARM UART接口具有16字节的发送FIFO， 当发送FIFO由非空变为空时，便会触发“发送中断”。 发送移位寄存器 UnTHR 接收FIFO 1 2 8 9 16 触发发送中断 注意：前面对“发送中断”做了详细的描述，在 这里，为了描述方便，将发送中断简单表示 成“发送FIFO由非空变为空”。 微电子科学与技术系 UART中断总结 接收状态中断 在UART接收数据时，如果出现：溢出错误（OE）、 奇偶错误（PE）、帧错误（FE）和间隔中断（BI）中的任 意一个错误时，都会触发接收状态中断。 + 触发接收状态中断 溢出错误（OE） 奇偶错误（PE） 帧错误（FE） 间隔中断（BI） 微电子科学与技术系 UART中断总结 Modem中断 UART接口具有Modem中断，当引脚DCD、DSR或CTS上