第5章嵌入式系統(tǒng)底層驅(qū)動(dòng)開發(fā)嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院5.1嵌入式C語言程序設(shè)計(jì)5.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境5.5S5PV210應(yīng)用電路設(shè)計(jì)5.4S5PV210驅(qū)動(dòng)仿真調(diào)試實(shí)驗(yàn)本章內(nèi)容淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)

在2016年6月排名使用著名的搜索引擎（諸如Google、MSN、Yahoo!、Wikipedia、YouTube以及Baidu等）進(jìn)行計(jì)算的TIOBE編程語言社區(qū)排行榜上，Java、C和C++仍然穩(wěn)定保持在前三甲。5.1嵌入式C語言程序設(shè)計(jì)

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10名編程語言長(zhǎng)期走勢(shì)圖嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院C語言的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行速度快、編譯效率高、移植性好和可讀性強(qiáng)。C語言支持模塊化程序設(shè)計(jì)，支持自頂向下的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。因此在嵌入式程序設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)用到C語言程序設(shè)計(jì)。嵌入式C語言程序設(shè)計(jì)是利用基本的C語言知識(shí)，面向嵌入式工程實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。也就是說它首先是C語言程序設(shè)計(jì)，因此必須符合C語言基本語法，只是它是面向嵌入式的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的程序。5.1.1C語言嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

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C語言特性

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電子信息工程學(xué)院“=”和“==”復(fù)合賦值運(yùn)算符其它容易誤寫數(shù)組下標(biāo)break關(guān)鍵字八進(jìn)制數(shù)增量運(yùn)算符“++”和減量運(yùn)算符“--”邏輯與’&&’和邏輯或’||’的陷阱結(jié)構(gòu)體的填充5.1.2編譯器

對(duì)編譯器應(yīng)有如下認(rèn)識(shí)：·嵌入式程序開發(fā)跟硬件密切相關(guān)，需要使用C語言來讀寫底層寄存器、存取數(shù)據(jù)、控制硬件等，C語言和硬件之間由編譯器來聯(lián)系，一些C標(biāo)準(zhǔn)不支持的硬件特性操作，由編譯器提供?！R編可以很輕易的讀寫指定RAM地址、可以將代碼段放入指定的Flash地址、可以精確的設(shè)置變量在RAM中分布等等，所有這些操作，在深入了解編譯器后，也可以使用C語言實(shí)現(xiàn)?！語言標(biāo)準(zhǔn)并非完美，有著數(shù)目繁多的未定義行為，這些未定義行為完全由編譯器自主決定，了解你所用的編譯器對(duì)這些未定義行為的處理，是必要的。·

嵌入式編譯器對(duì)調(diào)試做了優(yōu)化，會(huì)提供一些工具，可以分析代碼性能，查看外設(shè)組件等，了解編譯器的這些特性有助于提高在線調(diào)試的效率?！ご送?，堆棧操作、代碼優(yōu)化、數(shù)據(jù)類型的范圍等等，都是要深入了解編譯器的理由?；搓幑W(xué)院

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電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)5.1.5未定義行為

C語言標(biāo)準(zhǔn)特別的規(guī)定某些行為是未定義的，編寫未定義行為的代碼，其輸出結(jié)果由編譯器決定。

C語言的未定義行為，使得C極度高效靈活并且給編譯器實(shí)現(xiàn)帶來了方便，但這并不利于優(yōu)質(zhì)嵌入式C程序的編寫。因?yàn)樵S多C語言中看起來有意義的東西都是未定義的，并且這也容易使你的代碼埋下隱患，并且不利于跨編譯器移植。5.1.4進(jìn)一步了解編譯器

1）

默認(rèn)情況下，char類型的數(shù)據(jù)項(xiàng)是無符號(hào)的，所以它的取值范圍是0～255；

2）

在所有的內(nèi)部和外部標(biāo)識(shí)符中，大寫和小寫字符不同；

5）通常局部變量保存在寄存器中，但當(dāng)局部變量太多放到棧里的時(shí)候，它們總是字對(duì)齊的。

4）壓縮類型的自然對(duì)齊方式為1。使用關(guān)鍵字__packed來壓縮特定結(jié)構(gòu)，將所有有效類型的對(duì)齊邊界設(shè)置為1；

5）整數(shù)以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式表示；浮點(diǎn)量按IEEE格式存儲(chǔ)；

6）整數(shù)除法的余數(shù)的符號(hào)于被除數(shù)相同，由ISOC90標(biāo)準(zhǔn)得出；

7）如果整型值被截?cái)酁槎痰挠蟹?hào)整型，則通過放棄適當(dāng)數(shù)目的最高有效位來得到結(jié)果。如果原始數(shù)是太大的正或負(fù)數(shù)，對(duì)于新的類型，無法保證結(jié)果的符號(hào)將于原始數(shù)相同?；搓幑W(xué)院

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5.1.4進(jìn)一步了解編譯器

8)整型數(shù)超界不引發(fā)異常；像unsignedchartest;test=1000;這類是不會(huì)報(bào)錯(cuò)的；

9）在嚴(yán)格C中，枚舉值必須被表示為整型。

10）對(duì)于結(jié)構(gòu)體填充，根據(jù)定義結(jié)構(gòu)的方式，keilMDK編譯器用以下方式的一種來填充結(jié)構(gòu)：定義為static或者extern的結(jié)構(gòu)用零填充；棧或堆上的結(jié)構(gòu)。

11）編譯器不對(duì)聲明為volatile類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化；

12）

__nop()：延時(shí)一個(gè)指令周期，編譯器絕不會(huì)優(yōu)化它。

15）__align(n)：指示編譯器在n字節(jié)邊界上對(duì)齊變量。對(duì)于局部變量，n的值為1、2、4、8；

14）__attribute__((at(address)))：可以使用此變量屬性指定變量的絕對(duì)地址；

15）__inline：提示編譯器在合理的情況下內(nèi)聯(lián)編譯C或C++函數(shù)。嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院5.1.5防御性編程

嵌入式產(chǎn)品的可靠性自然與硬件密不可分，但在硬件確定、并且沒有第三方測(cè)試的前提下，使用防御性編程思想寫出的代碼，往往具有更高的穩(wěn)定性。防御性編程首先需要認(rèn)清C語言的種種缺陷和陷阱，C語言對(duì)于運(yùn)行時(shí)的檢查十分弱小，需要程序員謹(jǐn)慎的考慮代碼，在必要的時(shí)候增加判斷；防御性編程的另一個(gè)核心思想是假設(shè)代碼運(yùn)行在并不可靠的硬件上，外接干擾有可能會(huì)打亂程序執(zhí)行順序、更改RAM存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等等。嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院5.1.6編程思想嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院1）整潔的樣式2）清晰的命名5）恰當(dāng)?shù)淖⑨?）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

《計(jì)算機(jī)程序結(jié)構(gòu)與說明》一書在開篇寫到：程序?qū)懗鰜硎墙o人看的，附帶能在機(jī)器上運(yùn)行。

5.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境

根據(jù)開發(fā)目標(biāo)平臺(tái)的不同，ARM提供不同的工具解決方案。（1）MDK-ARM

RealViewMicrocontrollerDevelopmentKit(簡(jiǎn)稱MDK)主要是為終端客戶提供價(jià)格低廉、功能強(qiáng)大的開發(fā)工具，集成了RealView編譯工具、KeiluVision開發(fā)環(huán)境，支持Atmel、Freescale、Luminary、NXP、OKI、Samsung、Sharp、ST、TI等廠家的基于ARM7、ARM9、Cortex-M1、Cortex-M5微控制處理器的仿真，提供非常高效的RTOSKernel。嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院5.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境（2）RVDS

RVDS是ARM公司繼SDT與ADS1.2之后主推的新一代開發(fā)工具，目前為RVDS4.1標(biāo)準(zhǔn)版和專業(yè)版2種版本。RVDS是專為SOC、FPGA以及ASIC用戶開發(fā)復(fù)雜嵌入式應(yīng)用程序或者和操作系統(tǒng)平臺(tái)組件接口而設(shè)計(jì)的開發(fā)工具。RVDS支持器件設(shè)計(jì)，支持多核調(diào)試，支持基于所有ARM和Cortex系列CPU的程序開發(fā)。RVDS還可以和第三方軟件進(jìn)行很好的連接?；搓幑W(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)5.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境（5）ARMDS-5ARMDS-5從以下工具發(fā)展而來：DS-5<RVDS<ADS<SDT。目前RVDS、ADS和SDT都已經(jīng)停止更新，新項(xiàng)目推薦使用向后兼容的DS-5。ARMDS-5支持裸機(jī)程序、u-boot、Linux和AndroidKernel、驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用程序開發(fā)，以及FreescaleMQX、MicriumμC/OS、KeilRTX、ENEAOSE、FreeRTOS、ExpressLogicThreadX等實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院5.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境（4）EclipseEclipse最初由OTI和IBM兩家公司的IDE產(chǎn)品開發(fā)組創(chuàng)建，起始于1999年4月。IBM提供了最初的Eclipse代碼基礎(chǔ)，由IBM發(fā)起的Eclipse項(xiàng)目已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)龐大的Eclipse聯(lián)盟，有150多家軟件公司參與到Eclipse項(xiàng)目中，其中包括Borland、RationalSoftware、RedHat、Sybase及Oracle等。Eclipse是著名的開放源代碼、跨平臺(tái)的自由集成開發(fā)環(huán)境?；搓幑W(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)5.2Eclipse集成開發(fā)環(huán)境（5）AndroidStudio工具在GoogleI/O2015開發(fā)者大會(huì)上，谷歌隆重推出了全新的AndroidIDE——AndroidStudio。AndroidStudio基于Jetbrains公司的標(biāo)志性JavaIDE——IntelliJ（開發(fā)者社區(qū)開源版本）開發(fā)，該產(chǎn)品在功能和設(shè)計(jì)上別具匠心，可以讓開發(fā)者更容易地處理開發(fā)和布局設(shè)計(jì)工作。嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院5.2.1Eclipse開發(fā)環(huán)境的安裝打開光盤下的目錄，如下表5-2所示。表5-2Eclipse開發(fā)環(huán)境配套軟件嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院5.2.1Eclipse開發(fā)環(huán)境的安裝1.安裝gcc編譯器

打開yagarto-bu-2.21_gcc-4.6.2-c-c++_nl1.19.0_gdb7.5.1_eabi_20111119.exe，這個(gè)工具為交叉編譯器。這里的安裝目錄需要記住，因?yàn)樵诤竺娴木幾g過程中，需要使用對(duì)應(yīng)的交叉編譯器。安裝過程如下圖5-4所示。圖5-4交叉編譯器安裝目錄安裝完成后，對(duì)應(yīng)的編譯器存放目錄為：D:\ProgramFiles\yagarto\bin?；搓幑W(xué)院

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5.2.1Eclipse開發(fā)環(huán)境的安裝

2.安裝GNUmake工具打開yagarto-tools-20100705-setup.exe，并安裝。

5.安裝FS-JTAG工具打開Setup.exe。安裝過程如下圖5-5所示。圖5-5JTAG調(diào)試工具安裝步驟安裝完成后，桌面有如下圖標(biāo)。這個(gè)工具主要是用來仿真器連接目標(biāo)A8實(shí)驗(yàn)箱。嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

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5.2.1Eclipse開發(fā)環(huán)境的安裝

4.安裝JAVA開發(fā)包打開jre-6u7-windows-i586-p-s.exe。如果電腦上已經(jīng)安裝過JAVA此類的工具，則不需要再次安裝。

5.安裝Eclipse解壓05.Eclipse-cpp-helios-SR1-win52.zip壓縮包，解壓完成后，找到當(dāng)中的Eclipse.exe發(fā)送到桌面快捷方式，改名為Eclipse_c（這里的改名主要為區(qū)別Android高版本的Eclipse）。打開Eclipse_c，設(shè)置過程如下圖5-6所示，確定你的工程安裝目錄。如圖5-7所示，點(diǎn)擊最右邊的工作區(qū)按鈕，就進(jìn)入Eclipse_c主界面。嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

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5.2.1Eclipse開發(fā)環(huán)境的安裝

圖5-6Eclipse工作目錄

圖5-7Eclipse操作界面淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)5.2.1Eclipse開發(fā)環(huán)境的安裝6.ARM仿真器驅(qū)動(dòng)的安裝如圖5-8所示，實(shí)驗(yàn)選用Cortex-A8ARM仿真器，該款仿真器可以仿真Cortex-M5、ARM7、ARM9、ARM11、Cortex-A8等多個(gè)ARM處理器系列。它是一款基于開源的OpenOcd接口的仿真器，外觀和JLINK相同，并且提供良好的交互界面，有著很全的調(diào)試功能，再加上Eclipse這樣強(qiáng)大的集成開發(fā)環(huán)境，使得它同樣能成為工程師的首選。它既有USB特性，USB2.0全速接口、USB電源供電；又有JTAG特性，IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)；支持燒寫NOR/NANDFlash。圖5-8仿真器實(shí)物嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院5.2.2Eclipse的調(diào)試方法1）指定一個(gè)工程存放目錄2）創(chuàng)建一個(gè)工程5）新建一個(gè)MakeFile文件4）新建一個(gè)腳本文件5）新建一個(gè)匯編源文件6）編譯工程淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)5.3S5PV210應(yīng)用電路設(shè)計(jì)S5PV210又名“蜂鳥”，是三星推出的一款適用于智能手機(jī)和平板電腦等多媒體設(shè)備的應(yīng)用處理器，S5PV210采用了ARMCortex-A8內(nèi)核，ARMv7指令集，主頻可達(dá)1GHz，52/52KB的數(shù)據(jù)/指令一級(jí)緩存，512KB的二級(jí)緩存，CortexA8核通過AHB/AXI總線和存儲(chǔ)器、多媒體、系統(tǒng)外設(shè)及連接接口進(jìn)行交互，可實(shí)現(xiàn)每秒運(yùn)算2億條指令集的高性能運(yùn)算能力。如圖5-18所示為S5PV210芯片系統(tǒng)框圖，圖5-19所示為S5PV210底層引腳分布。嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

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5.3S5PV210應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

圖5-18S5PV210芯片系統(tǒng)框圖淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)5.3S5PV210應(yīng)用電路設(shè)計(jì)圖5-19S5PV210底層引腳分布（584pin，F(xiàn)CFBGA）嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院5.3.1S5PV210芯片軟硬件資源S5PV210芯片數(shù)據(jù)及圖形圖像處理能力強(qiáng)，通信接口豐富。具備以下特點(diǎn)：（1）CortexA8內(nèi)核，NEON?SIMD協(xié)處理器、CPU主頻1GHz。（2）采用45nm低功率制程，CPU典型功耗：11mW。（5）支持1GBDDR2。（4）0.65mm引腳間距，17×17mm2FBGA封裝。（5）支持USBHOST2.0、USBOTG2.0。（6）4個(gè)SDIO/HS-MMC接口。嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院5.3.1S5PV210芯片軟硬件資源

（7）支持MPEG-4/2/1、H.264/H265、VC-1、DivX的視頻編解碼1080p@50fps（1080P是指分辨率，1920×1080像素，兩者相乘就知道約等于200萬像素（8）支持2D圖形加速，最大支持8000×8000分辨率。（9）支持5D圖形加速（PowerVRSGX540），OpenGL-1.1&2.0、OpenVG1.0（10）支持SD/MMC/SDIO接口存儲(chǔ)卡，最高支持52GB。（11）支持JPEG硬件編解碼，最大支持65556×65556分辨率。（12）視頻硬件編解碼，支持1080p@50fps。（15）HDMI、TV-OUT、CAMERA×2?；搓幑W(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)5.3.2CVT-S5PV210教學(xué)平臺(tái)1．CVT-S5PV210教學(xué)平臺(tái)硬件資源CVT-S5PV210教學(xué)平臺(tái)硬件主要由三個(gè)部分組成：核心板、底板和邊板組成。1）核心板核心板是嵌入式系統(tǒng)的最重要的組成部分，它由處理器、內(nèi)存、閃存、電源電路、時(shí)鐘電路、CPU擴(kuò)展接口組成。核心板嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

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5.3.2CVT-S5PV210教學(xué)平臺(tái)

2）底板底板作為CVT-S5PV210教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)常用外設(shè)的擴(kuò)展板。它依托核心板，進(jìn)行相應(yīng)的功能擴(kuò)展，引申出不同的外設(shè)功能，如音頻、視頻、網(wǎng)絡(luò)、攝象頭、WIFI、指示及控制、數(shù)據(jù)采集等。底板上模塊包括7寸TFT真彩液晶顯示器，7寸電阻式或電容式觸摸屏；雙SD卡/MMC卡接口；視頻TV-OUT、VGA、HDMI高清輸出接口；視頻AV輸入接口；底板模塊淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)5.3.2CVT-S5PV210教學(xué)平臺(tái)

5）邊板邊板作為嵌入式相關(guān)接口的擴(kuò)展板，讓用戶可學(xué)習(xí)ARM+DSP雙處理器的方法，了解常用的控制單元如模擬電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)的控制，常用指示單元跑馬燈、7段數(shù)碼管、點(diǎn)陣LED等的控制，常用傳感器采集等。也可選配GPS/GPRS模塊、RFID模塊。嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

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5.3.2CVT-S5PV210教學(xué)平臺(tái)

（1）邊板電源電路設(shè)計(jì)邊板的大部分電路需要用到5.5V電源，GPRS模塊需要用到4V電源，我們采用從底板傳過來的12V電源和5V電源，利用DC-DC轉(zhuǎn)換芯片，分別轉(zhuǎn)換為4V和5.5V電源。12V轉(zhuǎn)換為4V電源電路如圖5-52所示。5V轉(zhuǎn)換為5.5V電源電路如圖5-55所示。圖5-5212V轉(zhuǎn)換為4V電源電路

圖5-555V轉(zhuǎn)換為5.5V電源電路淮陰工學(xué)院

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5.3.2CVT-S5PV210教學(xué)平臺(tái)

（2）邊板矩陣LED擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)①地址譯碼電路：用于產(chǎn)生控制步進(jìn)電機(jī)、矩陣LED、7段數(shù)碼管、跑馬燈的不同的片選信號(hào)。

②矩陣LED控制電路如下圖所示。上面的電路建議學(xué)生采用PROTEL或者AltiumDesigner軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。

地址譯碼電路矩陣LED控制電路嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院5.4S5PV210驅(qū)動(dòng)仿真調(diào)試實(shí)驗(yàn)5.4.1GPIO接口

GPIO(GeneralPurposeIOPorts)，即通用IO接口。在嵌入式系統(tǒng)中常常有數(shù)量眾多、結(jié)構(gòu)卻比較簡(jiǎn)單的外部設(shè)備/電路，有的需要CPU為之提供控制手段，有的則需要被CPU用做輸入信號(hào)。而且，只要有開/關(guān)兩種狀態(tài)就夠了。比如控制某個(gè)LED燈的亮與滅，或者通過獲取某個(gè)引腳的電平狀態(tài)來達(dá)到判斷外圍設(shè)備的狀態(tài)。對(duì)這些設(shè)備/電路的控制，使用傳統(tǒng)的串口或并口都不合適。所以在微控制器芯片上一般都會(huì)提供一個(gè)“通用可編程IO接口”，即GPIO。GPIO接口淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)GPIO端口的輸入輸出類型I/O類型I/O端口描述AGPA0、GPA1、GPC0、GPC1、GPD0、GPD1、GPE0、GPE1、GPF0、GPF1、GPF2、GPF5、GPH0、GPH1、GPH2、GPH5、GPI、GPJ0、GPJ1、GPJ2、GPJ5、GPJ4標(biāo)準(zhǔn)I/O(5.5V)BGPB、GPG0、GPG1、GPG2、GPG5、MP0快速I/O(5.5V)CMP1、MP2DRAMI/O(1.8V)表5-5GPIO端口的輸入輸出類型嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院GPIO常用寄存器（1）GPA0控制寄存器在S5PV210中，大多數(shù)的引腳都可復(fù)用，所以必須對(duì)每個(gè)引腳進(jìn)行配置。端口控制寄存器（GPnCON）定義了每個(gè)引腳的功能。如表5-4所示。表5-4GPA0CON控制寄存器淮陰工學(xué)院

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GPIO常用寄存器

（2）GPA0數(shù)據(jù)寄存器如果端口被配置成了輸入端口，可以從GPnDAT的相應(yīng)位讀出數(shù)據(jù)；如果端口被配置成了輸出端口，可以向GPnDAT的相應(yīng)位寫數(shù)據(jù)（1：高電平，0：低電平）；如果端口被配置成了其他功能引腳，則未定義的值將被讀取。表5-5GPA0DAT數(shù)據(jù)寄存器GPA0DAT位初始狀態(tài)GPA0DAT[7:0][7:0]0x00（5）GPA0上/下拉寄存器GPA0PUD位說明初始狀態(tài)GPA0PUD[n][2n+1:2n]，n=0~700=上拉/下拉禁止01=下拉使能10=上拉使能11=保留0x5555

表5-6GPA0PUD寄存器嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

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GPIO常用寄存器

（4）GPA0驅(qū)動(dòng)能力控制寄存器當(dāng)接口需要輸出外接發(fā)光二極管等器件時(shí)，可選用此功能增大接口的驅(qū)動(dòng)能力，如不同驅(qū)動(dòng)能力(1mA、2mA、4mA、8mA)的IO驅(qū)動(dòng)。表5-7GPA0DRV寄存器GPA0DRV位說明初始狀態(tài)GPA0DRV[n][2n+1:2n]，n=0~700=1×01=2×10=5×11=4×0x0000（5）GPA0掉電模式配置寄存器表5-8GPA0CONPDNGPA0CONPDN位說明初始狀態(tài)GPA0[n][2n+1:2n]，n=0~700=輸出001=輸出110=輸入11=以前狀態(tài)0x00淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)GPIO常用寄存器（6）GPA0掉電上/下拉寄存器

表5-9GPA0PUDPDNGPA0CONPDN位說明初始狀態(tài)GPA0[n][2n+1:2n]，n=0~700=上拉/下拉禁止01=下拉使能10=上拉使能11=保留0x00（7）GPIO中斷控制寄存器GPIO中斷有22組，分別為GPA0、GPA1、GPB、GPC0、GPC1、GPD0、GPD1、GPE0、GPE1、GPF0、GPF1、GPF2、GPF5、GPG0、GPG1、GPG2、GPG5、GPJ0、GPJ1、GPJ2、GPJ5和GPJ4。表5-10GPA0中斷控制寄存器（讀/寫）寄存器地址描述復(fù)位值GPA0_INT_CON0xE0200700中斷配置寄存器0x0GPA0_INT_MASK0xE0200900中斷屏蔽寄存器0x000000FFGPA0_INT_PEND0xE0200A00中斷掛起寄存器0x0嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院5.4.2串口通信1、串行通信接口規(guī)范串行通信接口電路一般由可編程的串行接口芯片、波特率發(fā)生器、EIA與TTL電平轉(zhuǎn)換器以及地址譯碼電路組成。采用的通信協(xié)議有兩類：異步協(xié)議和同步協(xié)議。串行通信字符格式嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院串口通信參數(shù)a）波特率：RS-252-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、75、100、150、500、600、1200、2400、4800、9600、119200波特。b）數(shù)據(jù)位：標(biāo)準(zhǔn)的值是5、7和8位，如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。比如，標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是0～127（7位）；擴(kuò)展的ASCII碼是0～255（8位）。c）停止位：用于表示單個(gè)包的最后一位，典型的值為1、1.5和2位。由于數(shù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。d）奇偶校驗(yàn)位：在串口通信中一種簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)方式。對(duì)于偶和奇校驗(yàn)的情況，串口會(huì)設(shè)置校驗(yàn)位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個(gè)值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個(gè)或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù)據(jù)是011，那么對(duì)于偶校驗(yàn)，校驗(yàn)位為0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個(gè)。如果是奇校驗(yàn)，校驗(yàn)位位1，這樣就有5個(gè)邏輯高位。

串口通信的傳輸格式

串行通信字符格式淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)串行通信中，線路空閑時(shí)，線路的TTL

電平總是高，經(jīng)反向RS252

的電平總是低。一個(gè)數(shù)據(jù)的開始RS252

線路為高電平，結(jié)束時(shí)Rs252

為低電平。數(shù)據(jù)總是從低位向高位一位一位的傳輸。示波器讀數(shù)時(shí)，左邊是數(shù)據(jù)的高位。傳送數(shù)據(jù)為二進(jìn)制數(shù)、文本文件（ASCii碼）數(shù)據(jù)舉例傳輸字節(jié)型文件0X55對(duì)應(yīng)二進(jìn)制位01010101就是一個(gè)字節(jié)，串口從低位開始10101010這樣高低電平即可傳輸出去。文本文件“0A”“0”對(duì)應(yīng)ASCLL碼48，即二進(jìn)制00110000一個(gè)字節(jié)，“A”對(duì)應(yīng)ASCLL碼65，即二進(jìn)制01000001一個(gè)字節(jié)；將這個(gè)文本文件傳輸出去共發(fā)送兩個(gè)字節(jié)。串口數(shù)據(jù)舉例例如，對(duì)于16進(jìn)制數(shù)據(jù)55aaH，當(dāng)采用8位數(shù)據(jù)位、1位停止位傳輸時(shí)。55H=01010101B，取反后10101010B，加入一個(gè)起始位1，一個(gè)停止位0，55H的數(shù)據(jù)格式為1010101010B；aaH=10101010B，取反后01010101B，加入一個(gè)起始位1，一個(gè)停止位0，55H的數(shù)據(jù)格式為1101010100B；

5.4.2串口通信

2）串行接口的物理層標(biāo)準(zhǔn)通用的串行I/O接口有許多種，現(xiàn)就最常見的兩種標(biāo)準(zhǔn)作簡(jiǎn)單介紹。（1）RS-252C下圖分別給出了DB-25和DB-9的引腳定義。DB-25和DB-9引腳定義嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院9芯信號(hào)方向來自縮寫描述1調(diào)制解調(diào)器CD載波檢測(cè)2調(diào)制解調(diào)器RXD接收數(shù)據(jù)5PCTXD發(fā)送數(shù)據(jù)4PCDTR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好5

GND信號(hào)地6調(diào)制解調(diào)器DSR通訊設(shè)備準(zhǔn)備好7PCRTS請(qǐng)求發(fā)送8調(diào)制解調(diào)器CTS允許發(fā)送9調(diào)制解調(diào)器RI響鈴指示器

5.4.2串口通信

（2）信號(hào)電平規(guī)定RS-252C規(guī)定了雙極性的信號(hào)邏輯電平,它是一套負(fù)邏輯定義：-5V到-15V之間的電平表示邏輯“1”；+5V到+15V之間的電平表示邏輯“0”。以上標(biāo)準(zhǔn)稱為EIA電平。PC/XT系列使用的信號(hào)電平是-12V和+12V，符合EIA標(biāo)準(zhǔn)，但在計(jì)算機(jī)內(nèi)部流動(dòng)的信號(hào)都是TTL電平，高電平為5.5～5.0V，低電平為0.4V，因此兩者之間需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。常用專門的RS-252接口芯片，如SP5252、SP5220、MAX252、MC1488/1489等，在TTL電平和EIA電平之間實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換。PC/XT系列以這種方式進(jìn)行串行通信時(shí)，在波特率不高于9600bps的情況下，理論上通信線的長(zhǎng)度限制為15米?；搓幑W(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)串口電路串口的電氣特性：1）RS-252串口通信最遠(yuǎn)距離是

50英尺（15.24m）；2）RS252可做到雙向傳輸，全雙工通訊，最高傳輸速率

20kbps；5）RS-252C上傳送的數(shù)字量采用負(fù)邏輯，且與地對(duì)稱。5.4.3中斷系統(tǒng)

中斷是計(jì)算機(jī)中的一個(gè)十分重要的概念，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中毫無例外地都要采用中斷技術(shù)。

在計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的過程中，由于出現(xiàn)某個(gè)特殊情況(或稱為"事件")，使得CPU中止現(xiàn)行程序，而轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理該事件的處理程序(俗稱中斷處理或中斷服務(wù)程序)，待中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢，再返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行原來的程序，這個(gè)過程稱為中斷。嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

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ARM中斷系統(tǒng)

在ARM體系結(jié)構(gòu)中，與中斷相關(guān)的硬件可以劃分為5類，它們分別是設(shè)備、中斷控制器和CPU。（1）設(shè)備：設(shè)備是發(fā)起中斷的源，當(dāng)設(shè)備需要請(qǐng)求某種服務(wù)的時(shí)候，它會(huì)發(fā)起一個(gè)硬件中斷信號(hào)，通常，該信號(hào)會(huì)連接至中斷控制器，由中斷控制器做進(jìn)一步的處理?；搓幑W(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)ARM中斷系統(tǒng)（2）中斷控制器：中斷控制器負(fù)責(zé)收集所有中斷源發(fā)起的中斷，現(xiàn)有的中斷控制器幾乎都是可編程的，通過對(duì)中斷控制器的編程，我們可以控制每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)、中斷的類型，還可以打開和關(guān)閉某一個(gè)中斷源。（5）CPU：CPU是最終響應(yīng)中斷的部件，它通過對(duì)可編程中斷控制器的編程操作，控制和管理者系統(tǒng)中的每個(gè)中斷，當(dāng)中斷控制器最終判定一個(gè)中斷可以被處理時(shí)，他會(huì)根據(jù)事先的設(shè)定，通知其中一個(gè)或者是某幾個(gè)CPU對(duì)該中斷進(jìn)行處理，嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院5.4.4AD轉(zhuǎn)換與觸摸屏控制1、AD轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(簡(jiǎn)稱a/d轉(zhuǎn)換器或adc,analogtodigitalconverter)，A/D轉(zhuǎn)換的作用是將時(shí)間連續(xù)、幅值也連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散、幅值也離散的數(shù)字信號(hào)，因此，A/D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過取樣、保持、量化及編碼4個(gè)過程。在實(shí)際電路中，這些過程有的是合并進(jìn)行的，例如，取樣和保持，量化和編碼往往都是在轉(zhuǎn)換過程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)換器嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院AD轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)

（1）分辨率指數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號(hào)的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。（2）轉(zhuǎn)換速率是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的倒數(shù)。（5）量化誤差是由于AD的有限分辯率而引起的誤差。（4）偏移誤差是輸入信號(hào)為零時(shí)輸出信號(hào)不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。（5）滿刻度誤差是滿度輸出時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)與理想輸入信號(hào)值之差。

（6）線性度是實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移，不包括以上三種誤差。淮陰工學(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)觸摸屏1、觸摸屏控制為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標(biāo)或鍵盤。觸摸屏應(yīng)用范圍非常廣闊，主要是公共信息的查詢，如電信局、稅務(wù)局、銀行、電力等部門的業(yè)務(wù)查詢，城市街頭的信息查詢；此外應(yīng)用于領(lǐng)導(dǎo)辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點(diǎn)歌點(diǎn)菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預(yù)售等。將來，觸摸屏還要走入家庭，進(jìn)入智能家居控制系統(tǒng)。嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

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觸摸屏

2、觸摸屏接口電路S5PV210芯片的觸摸屏接口與ADC接口是集成在一起的，使用一個(gè)共同的10位CMOSA/D轉(zhuǎn)換器。觸摸屏接口可以通過控制/選擇外部觸摸屏的XP/XM/YP/YM輸入端口得到X/Y位置坐標(biāo)，它主要由三個(gè)部分組成：觸摸屏控制部分、ADC和中斷控制器。S5PV210提供兩套touch接口，它們共享一個(gè)ADC。下圖所示為S5PV210的Touch接口功能框圖?；搓幑W(xué)院

電子信息工程學(xué)院嵌入式處理器及接口技術(shù)5.4.5PWM定時(shí)器控制脈寬調(diào)制(PWM)是指用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制，是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。許多微控制器內(nèi)都包含PWM控制器。PWM控制器嵌入式處理器及接口技術(shù)淮陰工學(xué)院

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5.4.5PWM定時(shí)器控制

5、S5PV210蜂鳴器實(shí)驗(yàn)1）實(shí)驗(yàn)原理蜂鳴器是通過I/O口的GPD0CON5來間接控制的，為了增加驅(qū)動(dòng)能力，增加了三級(jí)管驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)三極管的基極（B）為高電平即GPF15