ARM Cortex-M3嵌入式系统设计和典型实例 基于LM3S811PDF电子书下载

第1章 ARM Cortex-M3处理器内核结构概述 1

1.1嵌入式系统概述 1

1.1.1嵌入式系统概念 1

1.1.2嵌入式系统的应用 4

1.1.3嵌入式系统的分类及其发展 6

1.2 ARM Cortex-M3内核 7

1.2.1 ARM Cortex处理器技术特点 8

1.2.2 ARM Cortex-M3处理器技术特点 9

1.3 ARM Cortex-M3内核结构 10

1.4 Thumb-2指令集架构 13

1.5嵌套向量中断控制器（NVIC） 15

1.6存储器保护单元（MPU） 16

1.7调试和跟踪 17

1.8总线矩阵和接口 18

1.9 Luminary Micro的Stellaris系列LM3S811简介 19

1.9.1 Stellaris系列ARM Cortex-M3简介 19

1.9.2 LM3S811简介 20

1.9.3 1.M3S811内部结构图和引脚图 25

习题 29

第2章 ARM Cortex-M3 LM3S811的开发过程 30

2.1 Keil μVision4的安装和使用 30

2.1.1 Keil μVision4简介 30

2.1.2 Keil μVision4的安装 31

2.1.3 Keil μVision4的使用 33

2.2 ARM Cortex-M3 LM3S811实验工具及器材 38

2.2.1本书实例所用部分器件和模块介绍 38

2.2.2实验板电路原理 39

2.2.3驱动软件、工具软件和库软件简介 46

2.2.4 LM Flash Programmer的安装 49

2.2.5 Keil软件的设置 50

2.2.6基于ARM Cortex-M3微处理器的编程方法 54

2.3项目1：流水灯的实现 56

2.3.1功能实现 56

2.3.2硬件电路连接 56

2.3.3 C程序分析和设计 58

2.3.4 LM3S811程序调试快速入门 61

2.4项目2：对角灯的实现 63

2.4.1功能实现 63

2.4.2硬件电路连接 63

2.4.3 C程序分析和设计 63

2.4.4程序调试和运行 65

习题 65

第3章 LM3S811的存储器和系统控制 66

3.1 1.M3S811的存储器 66

3.1.1 SRAM存储器 67

3.1.2 ROM存储器 67

3.1.3 Flash存储器 67

3.1.4有关Flash存储器的常用库函数 69

3.2项目3： Flash存储器的简单擦写 71

3.2.1 Flash存储器简单擦写的功能 71

3.2.2程序分析 71

3.3 JTAG简介 76

3.3.1 1.M3S811的JTAG模块结构 76

3.3.2 J TAG口失效的可能原因 77

3.3.3预防JTAG口失效的解决方法 77

3.4系统控制（SysCtl） 78

3.4.1 LDO控制 78

3.4.2时钟控制系统结构 81

3.4.3主振荡器（MOSC）的晶体配置 82

3.4.4 PLL频率配置 82

3.4.5 PLL模式 82

3.5 PLL的初始化和配置 83

3.6 ARM Cortex-M3内核的工作模式 89

3.7复位控制 91

3.7.1 LM3S811的复位源 91

3.7.2复位控制库函数 92

3.8外设控制 94

3.9其他功能 98

3.10中断操作 101

3.11项目4：变调的蜂鸣器 102

3.11.1任务要求与分析 102

3.11.2硬件电路设计 102

3.11.3程序设计 104

3.11.4程序调试和运行 107

习题 108

第4章 通用输入／输出（GPIO）模块结构和使用 109

4.1项目5：按键控制LED灯亮灭 109

4.1.1任务要求和分析 109

4.1.2硬件电路设计 109

4.1.3程序设计 109

4.1.4程序调试和运行 113

4.2 LM3S811的GPIO口结构 115

4.2.1 GPIO概述 115

4.2.2 GPIO口结构 116

4.3 GPIO库函数及应用 118

4.3.1 GPIO库函数概述 118

4.3.2 GPIO端口的使用 119

4.3.3 GPIO库函数的使用方法 119

4.3.4 GPIO基本设置函数 120

4.3.5 GPIO引脚类型设置函数 122

4.3.6 GPIO引脚读／写函数 125

4.3.7 GPIO中断函数 126

4.4项目6：用GPIO端口驱动数码管 128

4.4.1任务要求和分析 128

4.4.2硬件电路设计 128

4.4.3程序设计 130

4.4.4程序调试和运行 133

习题 135

第5章 LM3S811的中断系统 136

5.1项目7：用按键控制LED灯闪烁花样 136

5.1.1任务要求和分析 136

5.1.2硬件电路设计 136

5.1.3程序设计 138

5.1.4程序调试和运行 140

5.2 LM3S811的中断系统概述 142

5.3 LM3S811的中断库函数 143

5.3.1中断使能与禁止函数 143

5.3.2中断优先级函数 145

5.3.3中断服务函数注册与注销函数 146

5.4中断函数的设置和使用 147

5.4.1中断函数的使能、配置和使用 147

5.4.2使用外部中断INT0的程序流程 149

5.5项目8：有等级高低的LED灯 149

5.5.1任务要求与分析 149

5.5.2硬件电路设计 149

5.5.3程序设计 151

5.5.4程序调试和运行 153

习题 154

第6章 通用定时器 155

6.1项目9：精确时钟信号发生器 155

6.1.1任务要求和分析 155

6.1.2硬件电路设计 155

6.1.3程序设计 157

6.1.4程序调试和运行 158

6.2通用定时器的功能和配置 160

6.2.1定时器的功能和工作模式 160

6.2.2定时器的设置和使能 162

6.3通用定时器库函数 163

6.3.1配置与控制函数 163

6.3.2计数值的装载与获取函数 167

6.3.3运行控制函数 168

6.3.4匹配与预分频函数 169

6.3.5中断控制函数 170

6.4项目10：按键控制的16位计数器 172

6.4.1任务要求和分析 172

6.4.2硬件电路设计 172

6.4.3程序设计 173

6.4.4程序调试和运行 174

习题 176

第7章 通用异步串行通信（UART）的结构和功能 177

7.1通用异步串行通信概述 177

7.1.1通信与串口的概念 177

7.1.2异步通信 178

7.1.3串行数据通信的波特率 178

7.2 LM3S811 UART的特性和内部结构原理 178

7.2.1 LM3S811 UART的特性 178

7.2.2 LM3S811 UART的内部结构原理和功能 179

7.3 LM3S811的UART与电脑COM端口连接 183

7.4 UART模块常用库函数 184

7.4.1配置与控制函数 184

7.4.2使能与禁止函数 187

7.4.3数据收／发函数 188

7.4.4中断控制函数 191

7.5项目11： LM3S811的RS - 232通信 193

7.5.1任务要求和分析 193

7.5.2硬件电路设计 193

7.5.3程序设计 193

7.5.4程序调试和运行 196

习题 197

第8章 同步串行通信接口（SSI）的结构和功能 198

8.1同步串行通信接口概述 198

8.1.1同步通信概念 198

8.1.2 LM3S811的同步串行通信接口的性能 198

8.2同步串行通信接口的通信协议 199

8.2.1 Texas Instruments同步串行帧格式 200

8.2.2 Freescale SPI帧格式 201

8.2.3 Micro Wire帧格式 205

8.3 SSI功能概述 206

8.3.1位速率和帧格式 207

8.3.2 FIFO操作 207

8.3.3 SSI中断 208

8.4 SSI库函数 208

8.4.1配置与控制函数 208

8.4.2数据收／发函数 210

8.4.3中断控制函数 211

8.5项目12：利用同步串口动态扫描8位数码管 212

8.5.1任务要求和分析 212

8.5.2硬件电路设计 212

8.5.3程序设计 215

8.5.4程序调试和运行 217

习题 217

第9章 I2C接口的结构和功能 218

9.1 I2 C通信概述 218

9.1.1 I2C总线特征和术语 218

9.1.2 I2C总线原理简介 219

9.2 I2C通信规则 220

9.2.1 I2 C总线的数据传输格式 220

9.2.2数据有效性（data validity） 222

9.2.3起始和停止条件（START and STOP conditions） 222

9.2.4 字节格式（byte format） 222

9.2.5应答（acknowledge） 223

9.2.6仲裁（arbitration） 223

9.3 LM3S811的I2 C功能 224

9.3.1 SCL时钟速率 224

9.3.2中断控制 224

9.3.3回环操作（loopback operation） 225

9.3.4 主机命令序列 225

9.3.5从机状态控制 225

9.4 I2 C库函数 226

9.4.1主机模式收／发控制函数 226

9.4.2主机模式中断控制函数 230

9.4.3从机模式收／发控制函数 231

9.4.4从机模式中断控制函数 232

9.4.5中断的注册与注销函数 233

9.5项目13：基于I2C总线的实时时钟控制系统 234

9.5.1任务要求和分析 234

9.5.2硬件电路设计 234

9.5.3程序设计 236

9.5.4程序调试和运行 243

习题 243

第10章 电压比较器（COMP）和模／数转换器（ADC） 244

10.1电压比较器概述 244

10.2电压比较器的功能 245

10.3常用电压比较器库函数 245

10.3.1配置与设置函数 246

10.3.2中断控制函数 248

10.4项目14：模拟比较器实验 251

10.4.1任务要求和分析 251

10.4.2硬件电路设计 251

10.4.3程序设计 253

10.4.4程序调试和运行 254

10.5模／数转换器概述 255

10.6 1.M3S811的ADC功能描述 256

10.6.1采样序列发生器 256

10.6.2模块控制 256

10.6.3中断 257

10.6.4优先级设置 257

10.6.5采样事件 257

10.6.6硬件采样平均电路 257

10.6.7模／数转换器 257

10.6.8差分采样 258

10.6.9测试模式 259

10.6.10内部温度传感器 259

10.7 ADC应用注意事项 260

10.8 ADC库函数 262

10.8.1 ADC采样序列操作函数 262

10.8.2 ADC处理器触发函数 267

10.8.3 ADC过采样函数 268

10.8.4 ADC中断控制函数 269

10.9项目15： CPU温度监测系统 271

10.9.1任务要求和分析 271

10.9.2硬件电路设计 271

10.9.3程序设计 273

10.9.4程序调试和运行 275

习题 276

第11章 看门狗定时器的结构和配置 277

11.1看门狗定时器概述 277

11.1.1看门狗定时器的概念 277

11.1.2看门狗定时器的工作原理 277

11.1.3看门狗定时器的应用和编程 277

11.2 LM3S811的看门狗 278

11.2.1 LM3S811看门狗的结构和特征 278

11.2.2 LM3S811看门狗的功能 278

11.2.3看门狗定时器的正确使用方法 280

11.3看门狗定时器库函数 280

11.3.1运行控制函数 280

11.3.2装载与锁定函数 281

11.3.3中断控制函数 283

11.4项目16：用信号灯演示LM3S811的看门狗功能 284

11.4.1任务要求和分析 284

11.4.2硬件电路设计 284

11.4.3程序设计 285

11.4.4程序调试和运行 286

习题 287

第12章 脉冲宽度调制（PWM）模块 288

12.1项目17：利用PWM调节LED灯的亮度 288

12.1.1任务要求和分析 288

12.1.2硬件电路设计 288

12.1.3程序设计 288

12.1.4程序调试和运行 291

12.2脉冲宽度调制概述 291

12.2.1脉冲宽度调制的特点 291

12.2.2脉冲宽度调制的基本原理 291

12.2.3脉冲宽度调制的具体过程 293

12.2.4脉冲宽度调制的方法 294

12.2.5脉冲宽度调制的应用 294

12.3 LM3S811的PWM模块 295

12.3.1 PWM模块结构 295

12.3.2 Stellaris系列单片机的PWM特性 296

12.3.3 LM3S811的PWM功能 296

12.4 PWM库函数 299

12.4.1 PWM发生器配置与控制函数 299

12.4.2死区控制函数 303

12.4.3同步控制函数 304

12.4.4输出控制函数 305

12.4.5 PWM发生器中断和触发函数 308

12.4.6故障管理函数 311

12.4.7故障中断函数 314

12.4.8总中断控制函数 315

12.5项目18：利用PWM演奏《化蝶》（梁祝）乐曲 317

12.5.1任务要求和分析 317

12.5.2硬件电路设计 317

12.5.3程序设计 317

12.5.4程序调试和运行 323

习题 323

第13章 LM3S811典型应用实例精讲 324

13.1项目19：矩阵式键盘和12864液晶驱动 324

13.1.1键盘概述 324

13.1.2 1CD12864液晶显示模块介绍 326

13.1.3任务要求和分析 332

13.1.4矩阵式键盘和液晶显示驱动电路 332

13.1.5程序设计 334

13.2项目20：按键控制步进电机正反向变速 341

13.2.1步进电机介绍 341

13.2.2任务要求和分析 346

13.2.3硬件电路设计 346

13.2.4程序设计 346

13.3项目21：基于DS18B20的测温系统 352

13.3.1 DS18B20简介 352

13.3.2硬件电路设计 354

13.3.3程序设计 356

13.4项目22：基于SHT21的温度／湿度测控与万年历系统 362

13.4.1温湿度传感器SHT21 362

13.4.2日历芯片DS1302 365

13.4.3硬件电路设计 368

13.4.4程序设计 368

13.5项目23：超声波测距和频率测定系统 388

13.5.1超声波测距介绍 388

13.5.2数字频率计的设计基础 390

13.5.3液晶显示模块LCD1602简介 391

13.5.4硬件电路设计 397

13.5.5程序设计 397

习题 404

第14章 LM3S811的μC /OS-Ⅱ的移植 405

14.1 μC/OS-Ⅱ介绍 405

14.1.1 μC/OS操作系统的特点 405

14.1.2 μC/OS内核介绍 406

14.1.3 μC/OS-Ⅱ内核结构 407

14.2 μC/OS-Ⅱ的移植代码说明 409

14.2.1 μC/OS-Ⅱ的移植条件 410

14.2.2移植模板的层次结构 410

14.2.3各层文件说明 411

14.3项目24： μC/OS - Ⅱ在LM3S811上的移植实例 413

14.3.1软件工程介绍 413

14.3.2 Target.c的编写 414

14.3.3 Main.c的编写 421

14.3.4下载HEX文件 423

习题 424

参考文献 425