2019年10月12日 | LPC2000系列Proteus仿真+代码 菜鸟的ARM学习笔记

下面就是我学习ARM的第一阶段的记录，这段时间的学习基本上是使用Proteus配合KEIL做简单的实验（最后有实验的目录以及下载地址）。通过该阶段的学习，算是对ARM的基本结构有了了解。

该阶段主要学习资料是《基于PROTEUS的ARM虚拟开发技术》，以及另外一本ARM体系结构的书籍，感觉这类书都差不多。

学习ARM前需要的基础

• 前辈学习ARM的经验！ （我是在嵌入式开发联盟的新人区看的帖子。）

• 掌握C语言编程。

• 了解简单的微机算计原理知识，例如二进制，计算机程序的执行过程，总线（数据、地址、控制），软件系统（系统软件与应用软件）。

• 听说过RISC与CISC，高级语言与低级语言的区别。

• 最好听说过串行传输与并行传输。

• 普林斯顿（ARM7）和哈佛结构（ARM9、10、11—）。

  
  

什么是ARM？

学ARM，自然要理解ARM是什么，也好明确学习目标。网上的资料很多，“ARM是一家公司，也是一个处理器体系”……我将学ARM分为以下几类：

• 做ARM的核心研发。也就是进ARM公司做IP核，应该是学电子之类的东西吧。

• 买ARM的IP核，做具体的嵌入式处理器、核心板，例如三星和NXP。

• 买ARM核心板，连接外围电路制作教育用或开发用的开发板，或者直接开发其它中断产品。

• 买ARM开发板做产品，要做系统软件和应用软件。

  
  

3和4基本并列了。

ARM基础

任何一本介绍ARM体系结构书籍都应该有这些内容。

处理器模式

用户模式、特权模式又分为系统模式、管理模式、快中断模式、中断模式、终止模式、未定义指令终止模式。

2. 寄存器

R0-R7、R15和CPSR是所有模式共享的。
R8-R12出快中断模式有RX-fiq外所有模式共享。
R13、R14和SPSR只有用户模式和系统模式共享，其它都有似有SPSR。

R15（PC）程序计数器
R16（CPSR）程序转台寄存器
R13（SP）堆栈指针
P14（LR）链接寄存器

ARM指令集 汇编程序设计

略了，我看了，但是做Proteus仿真实验没用上，两天就忘了。

LPC2000

我买的3本ARM入门书籍中有两本都是以LPC2000系列为例的，其实从网上可以下载到具体LPC2XXX处理器的datasheet，上面的资料是最权威和详尽的。

引脚选择

PINSEL0、PINSEL1设置各个引脚的功能。

中断

中断的寄存器太多了，没记。

GPIO

做输入输出。以P0口为例，寄存器有IO0PIN、IO0SET、IO0DIR、IO0CLR。

存储器

• LPC2000可用地址为4GB，内部2GB（0~0x7FFFFFFF），外部2GB（0x80000000~0xDFFFFFFF），高0.5GB是I/O设备地址空间（0xE0000000~0xFFFFFFFF）。

• 内部最低128KB或256KB为Flash。

• 高1GB（0x40000000~0x7FFFFFFF）为SRAM。其中0x40000000~0x40001FFF为片内SRAM。

• I/O部分，低2MB（0xE0000000~0xE001FFFFF）为VPB外设空间，高2MB（0xFFE00000~0xFFFFFFFF）为AHB外设空间。

• FLASH加速模块。
  

MAMCR设置是否允许加速、MAMTIM设置预取处理器时钟。

时钟

cclk、pclk
分振荡器模式和从属模式，振荡器Fosc经PLL升频为cclk，cclk经过VPB分频后为pclk。
设置cclk
PLLCFG 设置PLL倍频M，PLL分频器值P
PLLCON PLL的允许与连接
PLLSTAT 读取PLL状态
PLLFEED 使PLL设置生效
例Fosc=12MHz，cclk=60MHz，则M=60/12-1=4，因为Fcco=P*cclk*2（要求156M~320MHz）。
设置pclk
由VPBDIV设置00为4分频、01为不分频、10为二分频。

定时器

pclk定时，定时器为32位，从0计数到0xFFFFFFFF。以T0为例
T0TC，计数器初值
T0PR，定时计数器分频，pclk/(PR+1)
T0MR0~3，匹配值，当计数带到时候，按照T0MCR的设置触发不同动作。
T0MCR，计数器到达匹配值的动作（复位、中断、停止）
T0EMR，外部匹配寄存器，到达匹配值时候外部引脚的操作（MAT0.0~3）
T0CCR，外部引脚有特定动作时候，计数值存入T0CR0~3，设置是否触发中断
T0CR0~3，在T0CCR控制下存TC值。
T0TCR，复位与使能
T0IR，对应MR与CR中断

PWM

看门狗

Pclk四分频后控看门狗的32为计数器减一。
WDTC，看门狗计数器初值。
WDMOD，看门狗工作模式，可以开启和复位看门狗。
WDFEED，喂狗寄存器。
WDTV，看门狗计数器当前值。

UART

引脚RxD0，TxD0
U0RBR，暂存接受数据。
U0THR，暂存发送数据。访问它时，U0LCR的DLAB位为0。
U0IER，串口个状态的中断允许。
U0IIR，中断标志。
U0FCR，控制UART的FIFO（暂时没明白）。
U0LCR，传输模式。
U0LSR，当前状态（错误指示）。
U0DLL、U0DLM，pclk/( U0DLL U0DLM)，访问时UOLCR的DLAB位为1。

SPI

全双工同步串行接口
引脚：
SCK0，串行时钟。
SSEL0，从机选择。
MISO，主机输入，从机输出。
MOSI，主机输出，从机输入。
寄存器：
S0SPCR，SPI控制。
S0SPSR，SPI状态。
S0SPDR，SPI数据。
S0SPCCR，控制SCK的频率。必须为偶数且大于等于8。（指示一个SCK周期中的pclk周期）
S0SPINT，SPI中断。

I2C

引脚：SDA，SCL
寄存器：
I2CONSET
I2CONCLR
I2CON
上面三个寄存器控制应答标志位，中断标志、停止和起始以及I2C使能。
I2STAT，I2C状态。
I2DAT，I2C数据。
I2ADR，I2C从模式地址。
I2STAT，I2C状态。
I2SCLH，高电平占空比占pclk周期个数。
I2SCLL，低电平占空比占pclk周期个数。
分频fpclk/( I2SCLH+I2SCLL)。

AD转换

引脚：AIN0~3
寄存器：
ADCR，工作模式选择。
ADDR，转换数据以及标志的暂存。

1、LED闪烁——ARM的Proteus实验

实验原理

ARM（LPC21XX）的一个I/O口接LED，通过给它送0和1来设置LED的亮和灭。

Proteus仿真电路图

步骤

KEIL

• 创建新工程

• 选择ARM型号（KEIL会自动生成启动代码startup.s）

• 添加源文件，编写程序

• 设置项目选项（是否输出hex、lst文件，设置linker script）
  

Proteus

• 绘制电路图

• 载入程序

• 仿真
  

C语言源程序

/******************************************************************************/
/*                                                                            */
/*               led.c:  用ARM点亮一个led并闪烁,有点浪费……                    */
/*                                                                            */
/******************************************************************************/
#include                         
/*******************************************************************************
**函数名: delay()
**描述: 软件延时
********************************************************************************/
void delay (void)  {                         
  unsigned volatile long i,j;
  for(i=0;i<60000;i++)
  for(j=0;j<5;j++)
  ;
}
int main(void) {
  PINSEL0 = 0;              /*设置引脚为GPIO */
  IO0DIR = 0x000001;              /*将P0.0设置为输出 */
  IO0SET = 0x000001;              /*将P0.0置1，也就是让led灭 */
  while (1)  {
                IO0CLR = 0x000001;
              delay();
                IO0SET = 0x000001;
              delay();
  }
}

2、开关控制LED——ARM的Proteus实验

实验原理

ARM的P0.1口接按钮，再通过P0.0控制LED的亮、灭。本实验的电路图以及实验均在上一个实验基础之上修改。其中电路图只多了一个开关。

Proteus仿真电路图

实验步骤略（与上一实验相同）

C语言源程序

/******************************************************************************/
/*                                                                            */
/*           led.c:  用ARM实现开关控制led并亮灭,还是有点浪费……                */
/*                                                                            */
/******************************************************************************/
#include
#define P0_1 0x02;                                                                     /*P0.1*/                        
/*******************************************************************************
**函数名: delay()
**描述: 软件延时
********************************************************************************/
void delay (void)  {                         
  unsigned volatile long i;
  for(i=0;i<10000;i++)
  ;
}
int main(void) {
  int p01State;
  PINSEL0 = 0;              /*设置引脚为GPIO */
  IO0DIR = 0x000001;              /*将P0.0设置为输出 */
  IO0SET = 0x000001;              /*将P0.0置1，也就是让led灭 */
  while (1)  {
    p01State = IO0PIN&P0_1;              /*读取开关状态*/
              if(p01State == 0){
                            IO0CLR = 0x000001;
                            delay();
              }
                else{
                            IO0SET = 0x000001;
                            delay();
              }               
  }
}

3、LCD——ARM的Proteus实验

实验原理

ARM的P0.0口到P0.10口接LCD，P0.11接LED。每过一段时间LED状态改变，LCD显示LED的状态。

Proteus仿真电路图

C语言源程序

#include  
#define rs (1<<8)
#define rw (1<<9)
#define en (1<<10)
#define busy (1<<7)                 //P0.7
typedef unsigned char uint8; 
uint8 ledDown[]={"The LED is down!"};
uint8 ledUp[]={"The LED is up!"};
void waitLCD()                                                                      /*等待LCD*/
{
              IO0DIR=0xf00;
              while(1)
              {
                            IO0CLR=rs;
                            IO0SET=rw;
                            IO0SET=en;
                            if(!(IO0PIN & busy))break;
                            IO0CLR = en;
              }
              IO0DIR=0xfff;
}
void lcdOp(uint8 dat)/*送LCD控制码*/
{
              waitLCD();
              IO0CLR=rs;                            
              IO0CLR=rw;
              IO0CLR=0xff;              
              IO0SET=dat;                            
              IO0SET=en;
              IO0CLR=en;
}
void lcdData(uint8 dat)/*送LCD显示数据*/              
{
              waitLCD();
              IO0SET=rs;
              IO0CLR=rw;
              IO0CLR=0xff;              
              IO0SET=dat;                            
              IO0SET=en;
              IO0CLR=en;
}
void lcdInit(void)/*初始化LCD，DataSheet里有建议的初始化代码*/
{
              /* LCD配置为两行，5*7字体 */
              lcdOp(0x38);
              lcdOp(0x38);
              lcdOp(0x06);                                          
              lcdOp(0x0E);              
              lcdOp(0x01);
              /* LCD配置为一行，5*10字体
                            lcdOp(0x34);
                            lcdOp(0x34);
                            lcdOp(0x06);                                          
                            lcdOp(0x0E);              
                            lcdOp(0x01);
              */              
}
void lcdDisplay(uint8 addr,uint8 *p)/*LCD显示字符串*/
{
              lcdOp(addr);
              while(*p !=''){
                            lcdData(*(p++));
              }
}
void lcdClear(void)/*LCD清屏*/
{
              lcdOp(0x01);
}
void delay (void)  {                         
  unsigned volatile long i,j;
  for(i=0;i<60000;i++)
  for(j=0;j<10;j++)
  ;
}
int  main(void)
{   
    lcdInit();/*初始化LCD显示*/
              IO0DIR=0xfff;//设置为输出口
              IO0CLR=0xfff;
                while (1)  {
                              IO0CLR = 0x000800;
                            lcdDisplay(0x80,ledUp);
                            delay();
                            lcdClear();
                              IO0SET = 0x000800;
                            lcdDisplay(0x80,ledDown);
                            delay();
                            lcdClear();
                }              
}