ISBN. Copyright by Wydawnictwo BTC Legionowo 2010

Transkrypt

1

2 Książka jest praktycznym przewodnikiem po rodzinie mikrokontrolerów LPC2000 (rdzeń ARM7TDMI) oraz sposobach ich programowania w języku C. Omówiono w niej zarówno budowę i działanie bloków peryferyjnych, jak i sposoby obsługi elementów oraz urządzeń peryferyjnych dołączanych do mikrokontrolera, np.: wyświetlaczy LCD, klawiatury matrycowej, interfejsów komunikacyjnych, przetworników A/C i C/A, generatorów PWM itp. Przedstawiono także dziesięć kompletnych projektów w języku C pokazujących wzajemną współpracę bloków peryferyjnych mikrokontrolerów LPC2000 oraz ich współpracę z typowymi urządzeniami zewnętrznymi. W książce przedstawiono także zestaw narzędzi programowych i sprzętowych, niezbędnych do skompilowania i ewentualnego modyfikowania przykładowych opisanych programów. Książka jest przeznaczona dla inżynierów, studentów kierunków technicznych wyższych uczelni, a także amatorów chcących poznać od strony praktycznej możliwości mikrokontrolerów LPC2000 firmy NXP (dawniej Philips Semiconductor). Sekretarz redakcji: mgr Katarzyna Kempista Redaktor merytoryczny: mgr Anna Kubacka Redaktor techniczny: mgr Delfina Korabiewska ISBN Copyright by Wydawnictwo BTC Legionowo 2010 Wydawnictwo BTC ul. Lwowska Legionowo fax: (22) redakcja@btc.pl Wydanie I Wszystkie znaki występujące w tekście są zastrzeżonymi znakami firmowymi bądź towarowymi ich właścicieli. Autor oraz wydawnictwo BTC dołożyli wszelkich starań, by zawarte w tej książce informacje były kompletne i rzetelne. Nie biorą jednak żadnej odpowiedzialności ani za ich wykorzystanie, ani za związane z tym ewentualne naruszenie praw patentowych lub autorskich. Autor oraz wydawnictwo BTC nie ponoszą również żadnej odpowiedzialności za ewentualne szkody wynikłe z wykorzystania informacji zawartych w książce. Wszelkie prawa zastrzeżone. Nieautoryzowane rozpowszechnianie całości lub fragmentów niniejszej publikacji w jakiejkolwiek postaci jest zabronione. Wykonywanie kopii metodą kserograficzną, fotograficzną, a także kopiowanie książki na nośniku filmowym, magnetycznym lub innym powoduje naruszenie praw autorskich niniejszej publikacji. Druk i oprawa: Drukarnia Narodowa S.A.

3 Spis treści 3 Wstęp Mikrokontrolery z rodziny LPC2100 wprowadzenie Budowa i działanie mikrokontrolerów z serii LPC214x Programowanie w języku asembler Sprzętowa platforma ewaluacyjna Eksperymentalny mikrokomputer diparm214x Obsługa programu Flash Magic Środowisko uruchomieniowe Keil µvision Proste przykłady w języku C Obsługa linii I/O Sterowanie diody LED Generacja dźwięków Licznik zliczający w kodzie binarnym Licznik zliczający w kodzie 1 z n Licznik zliczający w kodzie Johnsona Interfejs komunikacjny UART Interfejs UART w mikrokontrolerach LPC214x Przykładowy program obsługi interfejsu UART System przerwań Kontroler VIC Przerwania zewnętrzne Szybkie przerwania FIQ Przerwania wektorowe IRQ Przerwania niewektorowe Przerwania programowe Programowalne liczniki Timer0 i Timer Budowa liczników Timer0 i Timer Generowanie sygnału prostokątnego Zliczanie impulsów zewnętrznych Pomiar szerokości impulsów Generacja impulsów PWM Wbudowany generator-modulator PWM Generacja sygnału PWM z regulowanym położeniem jednego zbocza Generacja sygnału PWM z regulowanym położeniem dwóch zboczy Przetwornik analogowo-cyfrowy ADC Budowa przetworników ADC Obsługa przetwornika ADC w trybie odpytywania Obsługa przetwornika ADC w trybie przerwań Przetwornik cyfrowo-analogowy DAC Obsługa przetwornika DAC

4 4 Spis treści 12. Dobór częstotliwości taktowania Plik startowy Startup.s Działanie pętli PLL Dzielnik częstotliwości taktowania układów peryferyjnych Działanie układu MAM Szybki dostęp do układów wejścia-wyjścia GPIO Tryby obniżonego poboru prądu Obsługa alfanumerycznego wyświetlacza LCD Sterowanie alfanumerycznego wyświetlacza LCD Biblioteka modułów sterujących wyświetlacza LCD Zegar i kalendarz RTC Układ dozorujący watchdog Interfejs szeregowy SPI Interfejs I 2 C Komunikacja po magistrali I 2 C Interfejsy I 2 C w mikrokontrolerach LPC214x Obsługa transmisji I 2 C bez korzystania z przerwań Obsługa transmisji I 2 C z przerwaniami Obsługa pamięci Flash Programowanie ISP pamięci Flash Programowanie IAP pamięci Flash Obsługa klawiatur matrycowych Procedura _getkey dla klawiatury skaningowej Bufor danych w obsłudze klawiatury skaningowej Obsługa klawiatury telefonu komórkowego Programy przykładowe Odtwarzanie melodii z zapisu nutowego Programowe odmierzanie czasu Sterowanie multipleksowanego wyświetlacza LED Zegar i kalendarz z systemu Linux Programowy generator szumu Programowa weryfikacja CRC Bufory kołowe w transmisji szeregowej Transmisja danych w standardzie MODBUS Obsługa magistrali 1-Wire Odtwarzanie dźwięku z karty MMC Dodatki Dodatek A. Opis budowy interfejsu USB<->RS232 na przykładzie modułu ZL1USB Dodatek B Dodatek C. Zestaw ZL9ARM + ZL10ARM

5 10 Wstęp Wraz z rozwojem nauki wciąż pojawiają się nowe technologie elementów wyświetlających. Dawniej technika lampowa, następnie LED i LCD, a obecnie technologie OLED i PLED wyznaczają nowe drogi rozwoju. Malejące ceny, zwiększające się wymiary i rozdzielczość oraz wyższy kontrast i niezawodność matryc wyświetlających to niewątpliwie najważniejsze osiągnięcia w tej dziedzinie. Za rozwojem technologii matryc podążać musi także technika sterowania nimi. Typowym rozwiązaniem problemu sterowania są scalone sterowniki, przystosowane do obsługi matryc w danej technologii. Automatyzują one funkcje związane z odświeżaniem obrazu, a często oferują wiele funkcji dodatkowych, ułatwiających obsługę wyświetlacza. Zależnie od typu, sterowniki mają najczęściej interfejs pamięciowy lub jeden ze standardowych interfejsów szeregowych. Interfejsy te czynią układy łatwymi do wbudowania w system mikroprocesorowy. W wizualny interfejs HMI (ang. Human-Machine Interface interfejs człowiek- -maszyna) wyposażana jest coraz szersza grupa urządzeń obsługiwanych przez człowieka. Coraz częściej interfejs ten przyjmuje także postać graficzną. Zjawisko to wynika nie tylko z potrzeby większej funkcjonalności i łatwości obsługi urządzenia, ale często jest podyktowane zwiększającymi się wymaganiami klienta, względami estetycznymi i konkurencją. W przypadku urządzeń produkowanych na dużą skalę kwestię wizualizacji często rozwiązuje się wykonywaną na specjalne zamówienie matrycą, a czasem nawet dedykowanym sterownikiem. W przypadku aplikacji, w których ilość przekazywanej informacji jest niska (ang. low information content applications), oraz przy produkcji na małą i średnią skalę najbardziej opłacalnym rozwiązaniem pozostają jednak moduły wyświetlające. Urządzenia te są zwykle zintegrowane ze sterownikami przystosowanymi do współpracy z systemem mikroprocesorowym lub mikrokontrolerem. Niniejsza książka ma na celu przybliżyć tematykę sterowników zintegrowanych w powszechnie dostępnych modułach wyświetlających. Pierwszy rozdział traktuje o współczesnych technologiach matryc wyświetlających. Przedstawiano w nim ich zasadę działania, podstawowe parametry oraz przeprowadzono dyskusję nad zaletami i wadami wybranych technologii. W dalszych dwóch rozdziałach opisano własności funkcjonalne najpopularniejszych sterowników dla wyświetlaczy alfanumerycznych i graficznych. Ilustracją książki jest przedstawiona w ostatnim rozdziale biblioteka programistyczna uniwersalne narzędzie, pozwalające na obsługę szerokiej gamy modułów wyświetlających bez dogłębnej wiedzy o sposobie działania sterowników.