ARM秒表设计.docx

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ARM秒表设计

EasyARM2131开发板实验报告

实验名称：

秒表

系部：

物理与机电工程学院

专业班级：

07电子信息工程

（2）班

学生姓名：

阙开灿

学号：

2006050427

指导教师：

涂二生老师

完成时间：

2010年5月6日

报告成绩：

秒表

（结合UART0、定时器0设计的实验）

一、实验目的：

1）结合UART0和定时器0，设计一个秒表

2）复习UART0和定时器0的工作原理和应用

3）熟悉掌握ARM中的程序应用，将理论结合实际

4）通过本次实验，将以前学的进行结合使用，以检验自己的学习质量

5）更加熟练了ARM的实验环境

二、实验仪器：

硬件：

Easy-ARM实验开发板一套

计算机一台（内装有ADS1.2及EasyJTAG仿真器）

软件：

Windowsxp系统，ADS1.2集成开发环境

三、实验原理：

1.中断:

LPC2131通过向量中断控制器（VIC）管理中断。

外设中断信号需要经过2个开关才能到达ARM内核，真正产生异常，逻辑示意图如图4.129所示。

如果在VIC中使能了相应外设的中断，外设中断才能到达VIC并向内核发送中断请求；只有使能了内核中断IRQ或者FIQ，内核才能真正产生异常。

使用VIC的IRQ中断处理过程如图4.130所示：

●用户程序首先要初始化VIC使能相关中断，然后正常运行用户程序（如图4.130中的①）；

●当有IRQ中断产生时，VIC将会根据中断源设置VICVectAddr寄存器为相应中断服务程序的地址（如图4.130中的②），

●切换处理器工作模式为IRQ模式，并跳转到异常向量表的IRQ中断入口0x00000018处（如图4.130中的③）；

●读取VICVectAddr寄存器的值然后放入PC程序指针，跳转到相应中断服务程序（如图4.130中的④）；

●中断服务中执行相应的中断处理，清除中断标志，（如图4.130中的⑤）；

●中断服务完成后，切换回原来的模式，并返回原中断点（如图4.130中的⑥）。

2.UART0查询：

（1）特性：

●16字节收发FIFO；

●寄存器位置符合16C550工业标准；

●接收器FIFO触发点可为1,4,8和14字节；

●内置波特率发生器；

●LPC2131包含使能实现软件流控制的机制。

（2）结构：

UART接收器模块UxRx监视串行输入线RxD的有效输入。

UARTRx移位寄存器（UxRSR）通过RxD接收有效的字符。

当UxRSR接收到一个有效字符时，它将该字符传送到UARTRx缓冲寄存器FIFO中，等待CPU或主机通过主机接口进行访问。

UART发送器模块UxTx接收CPU或主机写入的数据并将数据缓存到UARTTx保持寄存器FIF（UxTHR）中。

UARTTx移位寄存器（UxTSR）读取UxTHR中的数据并将数据通过串行输出管脚TxD发送。

UART波特率发生器模块UxBRG产生UARTTx模块所使用的定时。

UxBRG模块时钟源为VPB时钟（pclk）。

主时钟与UxDLL和UxDLM寄存器所定义的除数相除得到UARTTx模块使用的时钟。

该时钟为16倍过采样时钟NBAUDOUT。

中断接口包含寄存器UxIER和UxIIR。

中断接口接收几个由UxTx和UxRx发出的单时钟宽度的使能信号。

●UxTx和UxRx的状态信息保存在UxLSR中。

●UxTx和UxRx的控制信息保存在UxLCR中。

UART的结构如图4.16所示:

VPB接口提供CPU或主机与UART之间的通信连接。

3.定时器:

（1）概述:

LPC2131具有2个32位可编程定时/计数器，均具有4路捕获、4比较路匹配并输出电路。

定时器对外设时钟（pclk）周期进行计数，可选择产生中断或根据4个匹配寄存器的设定，在到达指定的定时值时执行其它动作（输出高/低电平、翻转或者无动作）。

它还包括4个捕获输入，用于在输入信号发生跳变时捕获定时器值，并可选择产生中断。

可用于对内部事件进行计数的间隔定时器，或者通过捕获输入实现脉宽调制，亦可作为自由运行的定时器。

定时器0和定时器1除了外设基地址以外，其它都相同。

（2）定时器特性：

●带可编程32位预分频器的32位定时器/计数器；

●具有多达4路32位的捕获通道－当输入信号跳变时可取得定时器的瞬时值，也可选择使捕获事件产生中断；

●4个32位匹配寄存器：

Ø匹配时定时器继续工作，可选择产生中断；

Ø匹配时停止定时器，可选择产生中断；

Ø匹配时复位定时器，可选择产生中断。

●多达4个对应于匹配寄存器的外部输出，具有下列特性：

Ø匹配时设置为低电平；

Ø匹配时设置为高电平；

Ø匹配时翻转；

Ø匹配时无动作。

（3）结构:

定时器0和定时器1的方框图，如下图所示：

（注：

捕获寄存器3不能用于定时器0）

（4）定时器基本操作方法：

●计算定时器的时钟频率，设置PR寄存器进行分频操作；

●设置比较匹配通道的初值及其工作模式，若是使用捕获功能，则设置捕获方式；

●若使用定时器的相关中断，则设VIC，使能中断；

●设置TCR，启动定时器。

如前所述，定时计数器时钟频率计算如下：

其中，N为PR的值。

四、实验内容：

结合了UART0和定时器，自编程序设计的一个可以记录20个时间值的秒表。

五、实验步骤：

1）按照开发板说明连接计算机，打开ADS1.2和H-JTAG软件，给开发板上电、调试。

2）载入编好的程序，运行ADS.12软件；

3）观察实验现象，看程序是否正常运作，有没有达到实验预计的功能。

六、实验程序流程图：

七、程序：

1.程序说明:

本程序是结合了UART0和定时器，自编程序设计的一个可以记录20个时间值的秒表。

2.实验程序（表格内和字体加粗部分为增加修改的程序）:

#include"config.h"

#include"stdio.h"

#defineUART_BPS115200//串口通讯波特率

uint32K1=<<16;

uint32K2=<<17;

uint32K3=<<18;

uint32h=0,m=0,s=0,ss=0,i=1;

charstr[20],strr[30]

/******************************************************************************************函数名称：

IRQ_Timer0（）

**函数功能：

定时器0中断服务程序，取反LED9控制口。

**入口参数：

无

**出口参数：

无

****************************************************************************************/

void__irqIRQ_Timer0（void）

{

s++;

if（ss==100）{ss=0;s++;}

if（s==60）{s=0;m++;}

if（m==60）{m=0;h++;}

if（h==24）{h=0;}

T0IR=0x01;/*清除中断标志*/

VICVectAddr=0x00;/*通知VIC中断处理结束*/

}

/******************************************************************************************函数名称：

DelayNS（）

**函数功能：

长软件延时。

**入口参数：

dly延时参数，值越大，延时越久

**出口参数：

无

****************************************************************************************/

voidDelayNS（uint32dly）

{

uint32i;

for（;dly>0;dly--）

for（i=0;i<50000;i++）;

}

/******************************************************************************************函数名称：

UART0_Init（）

**函数功能：

串口初始化，设置为8位数据位，1位停止位，无奇偶校验，波特率115200。

**入口参数：

无

**出口参数：

无

****************************************************************************************/

voidUART0_Init（void）

{

uint16Fdiv;

U0LCR=0x83;//DLAB=1,允许设置波特率

Fdiv=（Fpclk/16）/UART_BPS;//设置波特率

U0DLM=Fdiv/256;

U0DLL=Fdiv%256;

U0LCR=0x03;

}

/******************************************************************************************函数名称：

UART0_SendByte（）

**函数功能：

向串口发送字节数据，并等待发送完毕，查询方式。

**入口参数：

dat要发送的数据

**出口参数：

无

****************************************************************************************/

voidUART0_SendByte（uint8dat）

{

U0THR=dat;

while（（U0LSR&0x40）==0）;//等待数据发送完毕

}

voidPC_DispChar（uint8x,uint8y,uint8chr,uint8color）

{

UART0_StendByte（0xff）;

UART0_StendByte（x）;

UART0_StendByte（y;

UART0_StendByte（chr）;

UART0_StendByte（color）;

}

/******************************************************************************************函数名称：

UART0_SendStr（）

**函数功能：

向串口发送一字符串

**入口参数：

str要发送的字符串的指针

**出口参数：

无

****************************************************************************************/

voidUART0_SendStr（uint8x,uint8y,uint8color,char*str）

{

while

（1）

{

if（*str=='\0'）break;//遇到结束符，退出

PC_DispChar（x++,y,*str++,color）;//发送数据

if（x>=80）{x=0;y++;}

}

}

voidreset（）

{

h=0;m=0;s=0;ss=0;

for（i=1;i<21;i++）

{

spirntf（strr,"%2d--%2d:

%2d:

%2d:

%2d",i,h,m,s,ss）;

UART0_SendStr（0,i,0x30,strr）;

}

i=1;

}

voidxianshi（）

{

spirntf（str,"%2d:

%2d:

%2d:

%2d",i,h,m,s,ss）;

UART0_SendStr（1,0,0x30,str）;

}

/******************************************************************************************函数名称：

main（）

**函数功能：

使用定时器实现1秒钟定时，控制LED9闪烁。

中断方式。

**调试说明：

需要将跳线JP11连接BEEP。

****************************************************************************************/

intmain（void）

{

PINSEL0=0x00000005;/*设置管脚连接GPIO*/

IRQEnable（）;/*IRQ中断使能*/

/*定时器0初始化*/

T0TC=0;/*定时器设置为0*/

T0PR=0;/*时钟不分频*/

T0MCR=0x03;/*设置T0MR0匹配后复位T0TC，并产生中断标志*/

T0MR0=Fpclk/100;/*0.5秒钟定时*/

/*设置定时器0中断IRQ*/

VICIntSelect=0x00;/*所有中断通道设置为IRQ中断*/

VICVectCntl0=0x20|0x04;/*设置定时器0中断通道分配最高优先级*/

VICVectAddr0=（uint32）IRQ_Timer0;/*设置中断服务程序地址*/

VICIntEnable=1<<0x04;/*使能定时器0中断*/

rest（）

while（IO0PIN&K1）;

DelayNs（80）;

while（!

（IO0PIN&K1））;

T0TCR=0x01;/*启动定时器*/

while

（1）

{

if（（IO0PIN&K1）==0）

{

while（!

（IO0PIN&K1））;

DelayNs（80）;

T0TCR=0x00;

while（（IO0PIN&K1））

{

if（（IO0PIN&K3）==0）{rest（）;xianshi（）;}

}

while（!

（IO0PIN&K1））;

DelayNs（80）;

T0TCR=0x01;

}

if（（IO0PIN&K2）==0）

{

while（!

（IO0PIN&K2））;

DelayNs（80）;

if（i<21）

{

spirntf（str,"%2d--%2d:

%2d:

%2d:

%2d",i,h,m,s,ss）;

UART0_SendStr（0,i,0x30,str）;

i++;

}

}

xianshi（）;

}

return0;

}

/******************************************************************************************EndOfFile

****************************************************************************************/

七、实验现象：

在运行本实验程序后，实验现象如下：

打开DOS窗口:

1）当按下KEY1键时，秒表开始启动；

2）当按下KEY2键时，将计数到底时间记录下来；

3）当按下KEY3键时，秒表停止走动；

4）最多可以记录20个时间值。

八、实验心得体会：

通过本次实验，让我又复习了GPIO、SPI的7段数码管的应用；了解了实时时钟的工作原理及其应用；以及掌握了综合几个小实验实现一个新功能；更加熟练了ARM的实验环境。

通过这次实验也让我学会了如何不断地发现问题并解决问题。

比如，在定时10s时，定时不准，不能实现每倒计时一秒蜂鸣器就响一次、LED灯闪一下和数码管显示相应的数字。

后来想了很久并通过和同学讨论才解决这个问题。

还有就是在一些小细节上也遇到不少问题，不过这些小问题都通过一次又一次的运行仿真解决了。

总的来说，要做到每做一个实验，不但能实现该有的功能还要能学到不少的知识。

这样才能达到了做实验的目的。