ARM------硬件程序开发

硬件程序开发流程

1. 相关硬件的工作原理

   • 理解硬件的工作原理，明确硬件的功能和用途。

2. 硬件连接

   • 将硬件设备正确连接到开发板上。

3. 编写程序

   • 根据硬件功能编写相应的程序代码。

4. 调试验证

   • 通过调试工具验证程序的正确性，确保硬件功能正常。

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控制LED的步骤

1. 找到LED对应的丝印

   • 在开发板（PCB）上找到LED对应的丝印标识。

2. 找到对应的器件

   • 在原理图中根据丝印找到对应的LED器件。

3. 找到连接的处理器引脚

   • 确定LED连接到处理器的哪个引脚（如GPB5）。

4. 控制引脚输出高低电平

   • 配置引脚功能为输出，并通过寄存器控制引脚输出高低电平。

一、LED灯点亮

寄存器配置

端口B控制寄存器（GPBCON, GPBDAT, GPBUP）

寄存器	地址	R/W	描述	复位值
GPBCON	0x56000010	R/W	配置端口B的引脚	0x0
GPBDAT	0x56000014	R/W	端口B的数据寄存器	-
GPBUP	0x56000018	R/W	端口B的上拉使能寄存器	0x0

GPBCON寄存器位配置

位	描述	初始状态
GPB5[11:10]	00 = 输入，01 = 输出，10 = nXBACK，11 = 保留	0

GPBDAT寄存器位配置

位	描述	初始状态
GPB5	当端口配置为输出时，控制引脚输出高低电平	-

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代码实现

1. 初始化LED

void led1_init(void)
{// 配置GPB5引脚功能为输出gpio_cfg(GPB5, OUT);// 使GPB输出高电平（LED灭）GPBDAT |= (0xF << 5);
}

2. LED亮灯

void led1_on(void)
{// 输出低电平（LED亮）GPBDAT &= ~(0xF << 5);
}

3. LED灭灯

void led1_off(void)
{// 输出高电平（LED灭）GPBDAT |= (0xF << 5);
}

4. 流水灯效果

void led1_flow(void)
{for (int i = 0; i < 4; i++){// 依次点亮不同的LEDGPBDAT |= (0xF << 5);          // 所有LED灭GPBDAT &= ~(1 << (5 + i));     // 第i个LED亮delay(100000);                 // 延时}
}

5. 按键控制LED

void buttons(void)
{int eint4 = GPGDAT & 1;        // 检测EINT4按键状态int eint5 = (GPFDAT >> 4) & 0x1; // 检测EINT5按键状态int eint6 = (GPFDAT >> 5) & 0x1; // 检测EINT6按键状态int eint8 = (GPFDAT >> 6) & 0x1; // 检测EINT8按键状态// 根据按键状态控制对应的LEDif (eint4 == 0) GPBDAT &= ~(1 << 5);  // EINT4按下，LED5亮else            GPBDAT |= (1 << 5);   // EINT4松开，LED5灭if (eint5 == 0) GPBDAT &= ~(1 << 6);  // EINT5按下，LED6亮else            GPBDAT |= (1 << 6);   // EINT5松开，LED6灭if (eint6 == 0) GPBDAT &= ~(1 << 7);  // EINT6按下，LED7亮else            GPBDAT |= (1 << 7);   // EINT6松开，LED7灭if (eint8 == 0) GPBDAT &= ~(1 << 8);  // EINT8按下，LED8亮else            GPBDAT |= (1 << 8);   // EINT8松开，LED8灭
}

二、时钟配置

1. 时钟分频寄存器 (CLKDIVN)

• 地址: 0x4C000014

• 功能: 控制HCLK和PCLK的分频比例。

• 位域定义:

  • HCLK分频器: 位1 (HDIVN)，用于设置HCLK的分频比例。

  • PCLK分频器: 位0 (PDIVN)，用于设置PCLK的分频比例。

• 配置方法:

  CLKDIVN = (0x2 << 1) | 0x1;  // 设置 HCLK 分频器为 2，PCLK 分频器为 1

  • HCLK 分频器: 2 (HCLK = PCLK * 3)

  • PCLK 分频器: 1 (PCLK = MPLLCLK / 2 / 2)

2. 主PLL寄存器 (MPLLCON)

• 地址: 0x4C000004

• 功能: 配置主PLL的输出时钟频率。

• 位域定义:

  • M值: 位15-12 (MDIV)，用于设置主分频器。

  • P值: 位11-8 (PDIV)，用于设置预分频器。

  • S值: 位7-4 (SDIV)，用于设置后分频器。

• 计算公式:

  • MPLL输出频率: (M + 8) * Fin / (P * S)

  • 其中:

    • M = MDIV + 8

    • P = PDIV + 2

    • S = SDIV + 2

    • Fin = 外部时钟输入频率 (通常为 12 MHz)

• 配置方法:

  MPLLCON = (127 << 12) | (2 << 4) | 1;  // 设置 M=127, P=2, S=1

  • M值: 127 + 8 = 135

  • P值: 2 + 2 = 4

  • S值: 1 + 2 = 3

  • 计算结果: MPLL 输出频率 = (135) * 12 MHz / (4 * 3) = 135 MHz

3. 时钟频率计算

• MPLL输出频率: 135 MHz

• HCLK频率: 135 MHz / (HCLK分频器 + 1) = 135 MHz / 3 = 45 MHz

• PCLK频率: 135 MHz / (2 * (PCLK分频器 + 1)) = 135 MHz / (2 * 2) = 33.75 MHz

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代码实现

#include "clk.h"
#include <s3c2440.h>// 初始化时钟配置
void clk_init(void)
{// 配置时钟分频寄存器 (CLKDIVN)// 设置 HCLK 分频器为 2，PCLK 分频器为 1CLKDIVN = (0x2 << 1) | 0x1;// 配置主PLL寄存器 (MPLLCON)// 设置 M=127, P=2, S=1MPLLCON = (127 << 12) | (2 << 4) | 1;
}

三、定时器配置

1. 配置 GPIO 引脚为 PWM 模式

GPBCON &= ~(0x03 << 0);  // 清除 GPB0 和 GPB1 的配置
GPBCON |= (0x02 << 0);   // 将 GPB0 配置为 nPWM0 功能

• 功能：将 GPB0 引脚配置为 PWM 功能（nPWM0）。

• 逻辑：

  • GPBCON 是 GPIO 控制寄存器，低两位控制 GPB0 和 GPB1 的功能。

  • 使用位操作清除低两位（0x03 << 0），然后设置为 0x02 << 0，将 GPB0 配置为 PWM 功能。

2. 配置定时器预分频器和分频器

TCFG0 = 24;  // 设置定时器0的预分频值为24

• 功能：设置定时器 0 的预分频值。

• 逻辑：

  • TCFG0 是定时器配置寄存器，Prescaler0 决定定时器 0 和 1 的预分频值。

  • 预分频值设置为 24，定时器输入时钟频率计算公式为：

    定时器输入时钟频率=(预分频值+1)PCLK​

  • 分频值默认为 1（未显式设置）。

3. 配置定时器时钟源选择

TCFG1 &= ~(0xf);  // 清除 MUX0 的低4位，选择默认时钟源

• 功能：选择定时器 0 的时钟源。

• 逻辑：

  • TCFG1 是定时器时钟源选择寄存器，MUX0 控制定时器 0 的时钟源。

  • 清除 MUX0 的低 4 位（0xf），选择默认时钟源（内部时钟源，分频值为 1/2 PCLK）。

4. 设置定时器计数值和比较值

TCNTB0 = 2000;  // 设置定时器0的计数值
TCMPB0 = 1000;  // 设置定时器0的比较值（占空比50%）

• 功能：设置定时器 0 的计数值和比较值。

• 逻辑：

  • TCNTB0 是定时器 0 的计数缓冲寄存器，设置计数值为 2000。

  • TCMPB0 是定时器 0 的比较缓冲寄存器，设置比较值为 1000。

  • PWM 周期计算公式：

    PWM 周期=(TCNTB0+1)×(预分频值+1)×分频值

  • 占空比计算公式：

    占空比=TCNTB0TCMPB0​×100%

  • 本例中占空比为 50%（1000/2000 = 0.5）。

5. 配置定时器控制寄存器 TCON

TCON &= ~(1 << 4);  // 禁用死区功能
TCON |= (1 << 3);   // 启用自动重载模式
TCON |= (1 << 2);   // 启用输出变相功能
TCON |= (1 << 1);   // 手动更新定时器寄存器
TCON &= ~(1 << 1);  // 清除手动更新位（必须在下次写操作前清零）

• 功能：配置定时器 0 的控制寄存器。

• 逻辑：

  • 死区功能：清除 TCON 的第 4 位（bit4=0），禁用死区功能。

  • 自动重载模式：设置 TCON 的第 3 位（bit3=1），启用自动重载模式。

  • 输出变相功能：设置 TCON 的第 2 位（bit2=1），启用输出变相功能。

  • 手动更新：设置 TCON 的第 1 位（bit1=1），手动更新定时器寄存器。

  • 清除手动更新位：必须在下次写操作前清零 bit1。

6. 启动定时器 0

TCON |= (1 << 0);   // 启动定时器0

• 功能：启动定时器 0。

• 逻辑：

  • 设置 TCON 的第 0 位（bit0=1），启动定时器 0。

四、ADC配置

1. ADC 初始化函数 adc_init

void adc_init(void)
{ADCCON = (1 << 14) | (49 << 6);
}

• 功能：初始化 ADC 控制寄存器 ADCCON。

• 逻辑：

  • 使能预分频器：

    • 设置 ADCCON 的第 14 位（PRSCEN）为 1，使能预分频器。

  • 设置预分频值：

    • 设置 ADCCON 的第 13:6 位（PRSCVL）为 49，调整 ADC 频率。

    • 注意：ADC 频率应低于 PCLK 的 1/5。

  • 其他配置：

    • 默认选择模拟输入通道为 AIN0（未显式设置）。

    • 默认设置为正常工作模式（未显式设置）。

2. ADC 启动函数 adc_start

void adc_start(unsigned char ch)
{ADCCON &= ~(0x7 << 3);  // 清除 SEL_MUX 位ADCCON |= (ch << 3);    // 设置 SEL_MUX 位为指定通道// 使能读启动操作ADCCON |= (1 << 0); // ENABLE_START = 1
}

• 功能：启动 ADC 转换。

• 逻辑：

  • 选择模拟输入通道：

    • 清除 ADCCON 的第 5:3 位（SEL_MUX），然后设置为指定的通道 ch。

    • ch 的取值范围为 0-7，对应不同的模拟输入通道（AIN0 到 XP）。

  • 启动 ADC 转换：

    • 设置 ADCCON 的第 0 位（ENABLE_START）为 1，启动 ADC 转换。

    • 注意：启动后该位会被硬件清零。

3. ADC 数据读取函数 adc_read

short adc_read(void)
{short value = 0;int i = 100;// 等待转换结束while (!(ADCCON & (1 << 15)) && i--);if (i <= 0)return -1;// 读取转换结果value = ADCDAT0 & 0x3ff;return value;
}

• 功能：读取 ADC 转换结果。

• 逻辑：

  • 等待转换结束：

    • 检查 ADCCON 的第 15 位（ECFLG），等待转换结束标志位为 1。

    • 如果超时（i 减到 0），返回错误值 -1。

  • 读取转换结果：

    • 从 ADCDAT0 寄存器读取转换结果，取低 10 位（0x3ff）作为有效数据。

    • 返回读取的值。

总结

1. 初始化 ADC：

   • 使能预分频器。

   • 设置预分频值为 49，调整 ADC 频率。

   • 默认选择 AIN0 通道和正常工作模式。

2. 启动 ADC 转换：

   • 根据传入的通道号选择模拟输入通道。

   • 启动 ADC 转换。

3. 读取 ADC 数据：

   • 等待转换结束。

   • 读取转换结果并返回。

五、中断配置

1. 外部中断 EINT8 初始化函数 eint8_init

void eint8_init(void)
{	//配置GPIO 引脚为外部中断模式GPGCON &= ~(0x3 << 0);GPGCON |= (0x2 << 0);//配置EINT8的触发方式EXTINT1 &= ~(0x7 << 0);EXTINT1 |= (0x2 << 0);	//设置EINT8的触发方式为下降沿触发//使能EINT8中断//EINTMASK 寄存器：这是一个外部中断屏蔽寄存器，用于控制外部中断是否被允许。//INTMSK 寄存器：这是一个中断屏蔽寄存器，用于控制内部中断是否被允许。EINTMASK &= ~(1 << 8); //使能EINT8中断INTMSK &= ~(1 << 5);   //使能EINT8_23中断
}

• 功能：初始化外部中断 EINT8。

• 逻辑：

  • 配置 GPIO 引脚：

    • 清除 GPGCON 的低两位（0x3 << 0），然后设置为 0x2 << 0，将 GPG0 配置为外部中断模式。

  • 配置触发方式：

    • 清除 EXTINT1 的低三位（0x7 << 0），然后设置为 0x2 << 0，将 EINT8 的触发方式设置为下降沿触发。

  • 使能中断：

    • 清除 EINTMASK 的第 8 位（1 << 8），使能 EINT8 中断。

    • 清除 INTMSK 的第 5 位（1 << 5），使能 EINT8_23 中断。

2. 处理 EINT8 中断的函数 deal_eint8_23

void deal_eint8_23(void)
{//检测EINT8是否发生了中断//EINTPEND 寄存器：这是一个外部中断挂起寄存器，用于指示当前有哪些外部中断请求正在等待处理。if(EINTPEND & (1 << 8)){// 清除EINT8的中断标志位 EINTPEND |= (1 << 8);//通过写1清除EINTPEND的第八位}	
}

• 功能：处理 EINT8 中断。

• 逻辑：

  • 检测中断：

    • 检查 EINTPEND 的第 8 位是否为 1，判断 EINT8 是否发生了中断。

  • 清除中断标志位：

    • 通过写 1 到 EINTPEND 的第 8 位，清除中断标志位。

3. 中断处理函数 c_deal_irq

void c_deal_irq(void)
{//获取中断源的偏移量unsigned int irq_num = INTOFFSET;// INTOFFSET 寄存器指示当前中断源的偏移量switch (INTPND){case EINT8_23: deal_eint8_23(); 	break;default:break;}	//清除中断标志位SRCPND |= (1 << irq_num);// 通过写 1 清除 SRCPND 中的相应位//INTPND 寄存器：这是一个中断挂起寄存器，用于指示当前有哪些中断请求正在等待处理。//中断标志位：当一个中断发生时，相应的标志位会被硬件自动置为 1。在中断处理完成后，需要手动清除这些标志位，否则中断系统会认为该中断仍然未处理，无法再次触发。//通过读取 INTPND 寄存器的值，并将其重新写回 INTPND 寄存器。//读取 INTPND 时，硬件会自动清除其中的中断标志位（即把标志位从 1 变为 0）。INTPND = INTPND;
}

• 功能：处理中断请求。

• 逻辑：

  • 获取中断源：

    • 读取 INTOFFSET 寄存器，获取当前中断源的偏移量。

  • 调用处理函数：

    • 根据 INTPND 寄存器的值，判断中断源并调用相应的处理函数（如 deal_eint8_23）。

  • 清除中断标志位：

    • 通过写 1 到 SRCPND 的相应位，清除源挂起标志位。

    • 通过读取 INTPND 并重新写回，清除中断挂起标志位。

4.注意事项

• 中断标志位清除：必须在中断处理完成后清除中断标志位，否则中断系统会认为该中断仍然未处理，无法再次触发。

• 中断优先级：INTOFFSET 寄存器指示当前中断源的偏移量，确保中断处理的优先级正确。

• 中断屏蔽：通过 EINTMASK 和 INTMSK 寄存器控制中断的使能和屏蔽。