32-битные микроконтроллеры NXP с ядром CORTEX-M3 семейства LPC17XX. Полное руководство (3000,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

Стр.9

Стр.10

Стр.11

УДК 004.31(035.3) ББК 32.973-04я81 Р33 Р33 32-битные микроконтроллеры NXP с ядром CORTEX-M3 семейства LPC17XX. Полное руководство / П. П. Редькин ; М. : Додэка-XXI, 2015. — 766 c. : (Мировая электроника). — ISBN 978-5-97060-306-2. Редькин, П. П. ил. — рекомендации производителя по программированию и применению отдельных узлов МК, информация по существующим аппаратным и программным инструментальным средствам Важной особенностью книги является то, что она не только содержит сведения справочного что позволяет в короткие сроки овладеть навыками работы с этими устройствами даже начинающим разработчикам. На сайте издательства w w w .дмк.рф выложены бесплатные демоверсии описанного в ней инструментального программного обеспечения, исходные коды свободно распространяемых другие информационные и справочные материалы. Книга предназначена для специалистов в области разработки электронной аппаратуры, студентов технических ВУЗов и других лиц, интересующихся электроникой. Необходимый уровень подготовки читателей предполагает знание основ цифровой и аналоговой схемотехники, а также основ программирования на языке C. Редькин Павел Павлович 32-битные микроконтроллеры NXP с ядром CORTEX-M3 семейства LPC17XX. Полное руководство Главный редактор Мовчан Д. А. dmkpress@gmail.com Веб-сайт издательства: www.дмк.рф Формат 70х100/16. Бумага офсетная. Гарнитура «NewtonC». Печать офсетная. Усл. печ. л. 71,81. ISBN 9785941202591 (Додэка) ISBN 9785970603062 (ДМК Пресс) © Издательский дом «ДодэкаXXI» © Издание, ДМК Пресс, 2015

Стр.3

ПРЕДИСЛОВИЕ Содержание ■ III СОДЕРЖАНИЕ Предисловие автора ..................................................................... 1 Глава 1. Общее описание LPC17xx ............................................. 3 1.1. Номенклатура и типовые характеристики ............................................................ 3 1.2. Архитектура и программная модель процессорного ядра Cortex-M3 микроконтроллера LPC17xx ..................................................................................... 8 1.3. Встроенная флэш-память и RAM ........................................................................... 9 1.4. Карта памяти и адресация периферии .................................................................. 9 1.5. Исключение отказа шины ...................................................................................... 14 Глава 2. Процессор ARM Cortex-M3 .........................................15 2.1. Классификация ........................................................................................................ 15 2.2. Сравнение процессоров ARM7TDMI-S и Cortex-M3 ......................................... 17 2.3. Особенности архитектуры Cortex-M3 .................................................................. 17 2.4. Энергопотребление процессора Cortex-M3 ......................................................... 29 Глава 3. Управление системой ..................................................31 3.1. Общее описание ....................................................................................................... 31 3.2. Пользовательский интерфейс ............................................................................... 31 3.3. Сброс .......................................................................................................................... 32 3.4. Обнаружение кратковременных провалов напряжения питания ................. 34 3.5. Входы внешних прерываний ................................................................................. 34 3.6. Прочие функции управления системой и флаги состояния ............................ 38 Глава 4. Управление тактовыми сигналами и питанием ....... 40 4.1. Общее описание ....................................................................................................... 40 4.2. Генераторы ................................................................................................................ 40 4.3. Пользовательский интерфейс ............................................................................... 43 4.4. Мультиплексор выбора источника тактового сигнала ..................................... 45 4.5. Модуль PLL0 ............................................................................................................. 45 4.6. Модуль PLL1 ............................................................................................................. 56 4.7. Делители тактовой частоты ................................................................................... 62

Стр.4

IV ■ Содержание 4.8. Управление питанием ............................................................................................. 66 4.9. Таймер «пробуждения» .......................................................................................... 71 4.10. Выход тактовой частоты ....................................................................................... 73 Глава 5. Акселератор флэш-памяти .........................................75 5.1. Общее описание ....................................................................................................... 75 5.2. Аппаратное построение флэш-акселератора ...................................................... 77 5.3. Конфигурирование флэш-акселератора .............................................................. 77 Глава 6. Контроллер векторных вложенных прерываний (NVIC) ..........................................................................79 6.1. Общее описание ....................................................................................................... 79 6.2. Источники прерываний ......................................................................................... 79 6.3. Переотображение таблицы векторов прерываний ........................................... 82 6.4. Пользовательский интерфейс ............................................................................... 82 Глава 7. Типы корпусов и конфигурация выводов ................ 92 7.1. Типы корпусов .......................................................................................................... 92 7.2. Конфигурация выводов ......................................................................................... 92 Глава 8. Блок коммутации выводов .......................................107 8.1. Общее описание ..................................................................................................... 107 8.2. Регистр выбора функции вывода ....................................................................... 107 8.3. Регистр выбора режима работы вывода ............................................................ 108 8.4. Пользовательский интерфейс ............................................................................. 109 Глава 9. Блок ввода/вывода общего назначения (GPIO) .......126 9.1. Общее описание ..................................................................................................... 126 9.2. Прерывания от цифровых портов ввода/вывода ............................................ 127 9.3. Пользовательский интерфейс ............................................................................. 127 9.4. Примеры использования GPIO ........................................................................... 146 9.5. Особенности записи данных в порты GPIO ...................................................... 147 9.6. Базовая конфигурация ......................................................................................... 147 Глава 10. Модуль Ethernet MAC ................................................148 10.1. Общее описание ................................................................................................... 148 10.2. Основные особенности модуля Ethernet .......................................................... 150 10.3. Архитектура и операции модуля Ethernet ....................................................... 151 10.4. Функции механизма DMA .................................................................................. 152 10.5. Краткий обзор операций DMA .......................................................................... 152 10.6. Пакет Ethernet ....................................................................................................... 153 10.7. Особенности работы ............................................................................................ 154

Стр.5

Содержание ■ V 10.8. Описание выводов ............................................................................................... 155 10.9. Пользовательский интерфейс ............................................................................ 155 10.10. Форматы дескриптора и элемента состояния ................................................ 182 10.11. Функциональное описание модуля Ethernet ................................................. 188 10.12. Прерывания от модуля Ethernet ...................................................................... 189 10.13. Пропускная способность шины AHB ............................................................. 217 10.14. Методика вычисления CRC .............................................................................. 219 10.15. Базовая конфигурация ..................................................................................... 220 Глава 11. Контроллер USB-устройства .....................................221 11.1. Общее описание .................................................................................................... 221 11.2. Основные особенности контроллера USB-устройства................................... 222 11.3. Конфигурация фиксированных конечных точек .......................................... 223 11.4. Архитектура и состав контроллера USB-устройства ...................................... 224 11.5. Краткий обзор операций .................................................................................... 225 11.6. Описание выводов ............................................................................................... 226 11.7. Управление синхронизацией и питанием ........................................................ 226 11.8. Пользовательский интерфейс............................................................................ 228 11.9. Обработка прерываний ...................................................................................... 253 11.10. Описание команд механизма последовательного интерфейса (SIE) .......... 255 11.11. Инициализация контроллера USB-устройства ............................................. 267 11.12. Операции режима Slave .....................................................................................268 11.13. Операции DMA ................................................................................................... 269 11.14. Операции конечных точек с двойной буферизацией .................................. 279 11.15. Базовая конфигурация ..................................................................................... 281 Глава 12. Контроллер USB-хоста ..............................................282 12.1. Общее описание ................................................................................................... 282 12.2. Архитектура ......................................................................................................... 282 12.3. Описание выводов ............................................................................................... 283 12.4. Пользовательский интерфейс ........................................................................... 283 12.5. Базовая конфигурация .......................................................................................286 Глава 13. Контроллер USB-OTG ................................................287 13.1. Общее описание ................................................................................................... 287 13.2. Архитектура .......................................................................................................... 287 13.3. Режимы работы ....................................................................................................288 13.4. Описание выводов ............................................................................................... 289 13.5. Пользовательский интерфейс ........................................................................... 290 13.6. Обработка прерываний ...................................................................................... 301 13.7. Поддержка HNP .................................................................................................... 301 13.8. Управление питанием и синхронизацией ....................................................... 309 13.9. Инициализация контроллера USB-OTG ...........................................................311 13.10. Базовая конфигурация ..................................................................................... 312

Стр.6

VI ■ Содержание Глава 14. Модули UART0/2/3 .....................................................313 14.1. Общее описание ................................................................................................... 313 14.2. Описание выводов ............................................................................................... 313 14.3. Пользовательский интерфейс ........................................................................... 313 14.4. Архитектура UART0/2/3 ...................................................................................... 334 14.5. Базовая конфигурация ....................................................................................... 336 Глава 15. Модуль UART1 ...........................................................337 15.1. Общее описание ................................................................................................... 337 15.2. Описание выводов ............................................................................................... 337 15.3. Пользовательский интерфейс ........................................................................... 337 15.4. Архитектура UART1 ............................................................................................ 338 Глава 16. Контроллеры CAN1/2 ................................................340 16.1. Общее описание ...................................................................................................340 16.2. Описание выводов ...............................................................................................342 16.3. Архитектура ..........................................................................................................342 16.4. Самотестирование CAN-контроллера .............................................................. 345 16.5. Карта памяти модуля CAN .................................................................................346 16.6. Пользовательский интерфейс ...........................................................................346 16.7. Операции CAN-контроллера .............................................................................. 374 16.8. Центральные регистры CAN ............................................................................. 376 16.9. Глобальный приемный фильтр ......................................................................... 378 16.10. Примеры таблиц приемного фильтра и значений индексов ID ................. 395 16.11. Программирование Lookup-таблицы ID ........................................................ 399 16.12. Базовая конфигурация .....................................................................................400 Глава 17. Модуль SPI .................................................................401 17.1. Общее описание .................................................................................................... 401 17.2. Описание выводов ............................................................................................... 401 17.3. Архитектура .......................................................................................................... 402 17.4. Передача данных через SPI ................................................................................. 403 17.5. Операции ведущего .............................................................................................405 17.6. Операции ведомого..............................................................................................406 17.7. Исключения, связанные с SPI .............................................................................406 17.8. Пользовательский интерфейс ............................................................................ 407 17.9. Базовая конфигурация .......................................................................................408 Глава 18. Интерфейсы SSP0/1 ...................................................409 18.1. Общее описание ...................................................................................................409 18.2. Описание выводов ...............................................................................................409 18.3. Пользовательский интерфейс ........................................................................... 410 18.4. Базовая конфигурация ....................................................................................... 411

Стр.7

Содержание ■ VII Глава 19. Интерфейсы I²C0/1/2 .................................................412 19.1. Общее описание .................................................................................................... 412 19.2. Описание выводов ............................................................................................... 413 19.3. Архитектура и функционирование .................................................................. 414 19.4. Пользовательский интерфейс............................................................................ 417 19.5. Базовая конфигурация .......................................................................................420 Глава 20. Интерфейс I²S ............................................................421 20.1. Общее описание ................................................................................................... 421 20.2. Особенности функционирования .................................................................... 421 20.3. Описание сигналов .............................................................................................. 423 20.4. Пользовательский интерфейс ........................................................................... 423 20.5. Приемный и передающий интерфейсы I²S ..................................................... 433 20.6. Операционные режимы I²S ............................................................................... 434 20.7. Контроллер FIFO-буферов ................................................................................. 439 20.8. Базовая конфигурация....................................................................................... 439 Глава 21. Универсальные таймеры/счетчики 0/1/2/3 ..............441 21.1. Общее описание .................................................................................................... 441 21.2. Описание сигналов ..............................................................................................442 21.3. Пользовательский интерфейс............................................................................442 21.4. Примеры операций таймера/счетчика ............................................................. 450 21.5. Операции DMA .................................................................................................... 451 21.6. Архитектура .......................................................................................................... 451 21.7. Базовая конфигурация ....................................................................................... 451 Глава 22. Таймер периодических прерываний (RIT) ..............453 22.1. Общее описание ................................................................................................... 453 22.2. Пользовательский интерфейс ........................................................................... 453 22.3. Архитектура и операции RIT ............................................................................ 455 Глава 23. Системный таймер SysTick ........................................457 23.1. Общее описание ................................................................................................... 457 23.2. Архитектура и операции SysTick ....................................................................... 457 23.3. Пользовательский интерфейс ........................................................................... 458 23.4. Конфигурирование SysTick ................................................................................460 23.5. Базовая конфигурация ....................................................................................... 461 Глава 24. Широтно-импульсный модулятор (PWM) ..............462 24.1. Общее описание ................................................................................................... 462 24.2. Архитектура и операции .................................................................................... 463 24.3. Описание сигналов ..............................................................................................466

Стр.8

VIII ■ Содержание 24.4. Пользовательский интерфейс ...........................................................................466 24.5. Базовая конфигурация....................................................................................... 476 Глава 25. Модуль ШИМ для управления двигателями (MCPWM) ...................................................................477 25.1. Общее описание ................................................................................................... 477 25.2. Архитектура ......................................................................................................... 477 25.3. Описание сигналов .............................................................................................. 479 25.4. Пользовательский интерфейс ........................................................................... 479 25.5. Операции MCPWM .............................................................................................. 493 25.6. Базовая конфигурация ....................................................................................... 499 Глава 26. Интерфейс квадратурного энкодера (QEI) ..............500 26.1. Общее описание ...................................................................................................500 26.2. Описание сигналов.............................................................................................. 502 26.3. Захват значения положения .............................................................................. 503 26.4. Захват значения скорости вращения ...............................................................504 26.5. Сравнение значения скорости вращения ........................................................ 505 26.6. Пользовательский интерфейс ........................................................................... 505 26.7. Базовая конфигурация ....................................................................................... 510 Глава 27. Часы реального времени (RTC) с резервными регистрами ................................................................. 511 27.1. Общее описание .................................................................................................... 511 27.2. Описание сигналов .............................................................................................. 512 27.3. Пользовательский интерфейс ............................................................................ 514 27.4. Прерывания от RTC ............................................................................................ 514 27.5. Группа регистров различного назначения ...................................................... 514 27.6. Регистры консолидированного времени ......................................................... 518 27.7. Регистры счетчиков времени ............................................................................. 520 27.8. Определение високосного года .......................................................................... 521 27.9. Калибровка модуля RTC ..................................................................................... 521 27.10. Регистры общего назначения ........................................................................... 522 27.11. Группа сигнальных регистров ......................................................................... 522 27.12. Замечания по использованию модуля RTC ................................................... 523 27.13. Базовая конфигурация ..................................................................................... 523 Глава 28. Сторожевой таймер (WDT) .......................................524 28.1. Общее описание ................................................................................................... 524 28.2. Пользовательский интерфейс ........................................................................... 526

Стр.9

Содержание ■ IX Глава 29. Аналого-цифровой преобразователь (ADC) ............530 29.1. Общее описание ................................................................................................... 530 29.2. Описание сигналов .............................................................................................. 531 29.3. Пользовательский интерфейс ........................................................................... 532 29.4. Операции модуля ADC ....................................................................................... 539 29.5. Базовая конфигурация .......................................................................................540 Глава 30. Цифро-аналоговый преобразователь (DAC) ...........541 30.1. Общее описание ................................................................................................... 541 30.2. Описание сигналов .............................................................................................. 541 30.3. Пользовательский интерфейс ........................................................................... 541 30.4. Операции DAC ..................................................................................................... 543 30.5. Базовая конфигурация .......................................................................................544 Глава 31. Контроллер DMA общего назначения (GPDMA) .....545 31.1. Общее описание .................................................................................................... 545 31.2. Архитектура и функционирование ..................................................................546 31.3. Пользовательский интерфейс ............................................................................ 550 31.4. Функционирование контроллера DMA ...........................................................564 31.5. Базовая конфигурация ....................................................................................... 570 Глава 32. Инструментальные средства разработки от компании Keil ..............................................................................572 32.1. Аппаратные инструментальные средства ....................................................... 572 32.2. Программные инструментальные средства .................................................... 577 Глава 33. Примеры пользовательских проектов от Keil ........625 33.1. Пример использования SysTick, ADC, UART — проект Blinky ..................... 625 33.2. Пример использования LCD — проект LCD_Blinky ...................................... 630 33.3. Проект RTX_Blinky.............................................................................................. 631 33.4. Пример использования внешнего прерывания INT — проект Exti ............ 632 33.5. Пример использования ADC, CAN — проект CAN ........................................ 632 33.6. Пример использования Ethernet MAC — проект EasyWEB .......................... 634 33.7. Пример использования USB HID-устройства — проект USBHID ................ 635 33.8. Пример использования USB-устройства памяти — проект USBMem ......... 637 Глава 34. Инструментальные средства разработки от компании IAR..............................................................................639 34.1. Аппаратные инструментальные средства ....................................................... 639 34.2. Программные инструментальные средства ....................................................643

Стр.10

X ■ Содержание Глава 35. Инструментальные средства разработки от компании NXP ............................................................................689 35.1. Общее описание ................................................................................................... 689 35.2. Аппаратные инструментальные средства ....................................................... 690 35.3. Программные инструментальные средства .................................................... 691 Приложение 1. Предельно допустимые параметры МК .........741 Приложение 2. Статические характеристики МК ..................743 Приложение 3. Статические характеристики МК ..................747 Приложение 4. Характеристики энергопотребления встроенной периферии МК ...........................751 Приложение 5. Чертежи корпусов ..........................................753 Список литературы ...................................................................756 Структура диска ........................................................................757

Стр.11