读书笔记| （三）ARM9 嵌入式学习：ARM实验篇

读书笔记| ARM9 嵌入式学习

1. GPIO实验

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1.1 应用：点亮LED

1.2 GPIO

• 通用输入/输出端口
• 本质是引脚，通过高低电平控制

1.3 相关寄存器

1.3.1 控制寄存器GPxCON

• 控制引脚的功能
• 00：输入；01：输出

1.3.2 数据寄存器GPxDAT

• 输入状态，读取该寄存器值，即可判断引脚状态
• 输出状态，写值入该寄存器，可令引脚输出高、低电平

1.3.3 上拉电阻使能寄存器GPxUP

• 置1，相应引脚上拉电阻无效
• 置0，相应引脚上拉电阻使能

1.4 应用操作方法

• 写GPBCON寄存器，将GPB5设为输出功能
• 写GPBUP,上拉电阻使能
• 写GPBDAT,输出低电平

2. 定时器实验

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2.1 应用

使用定时器定时功能，使Led灯每秒闪烁一次

2.2 定时器功能

间隔一定时间发生中断

2.3 定时器相关寄存器

• TCON: 控制定时器的开和关
• TCMPBN、TCNTBn: 存储比较值和初始值
• TCMPn、TCNTn: 内部寄存器，用户无需读、写
• TCNTOn: 减1计数过程中，通过它读取当前计数值
• TCFG0、TCFG1
  
  • 0：一级分频，控制一级分频器分频系数
  • 1:二级分频，控制多路开关

2.4 定时器工作原理

• 将比较值、初始值转入TCMPBn、TCNTBn中
• 设置TCON,启动定时器，将A中寄存器的值加载到TCMPN、TCNTn
• 定时器开始减1计数
• 比较值和初始值相等时，TOUTn引脚输出取反，发生中断
• TCNTBn中的值自动转入TCNTn，进行新一轮计数

3. UART实验

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3.1 应用：在2440和pc间传输数据

3.2 UART接口概述

• Tx: 数据发送
• Rx: 数据接收
• GND: 双方地线，提供双方参考电平

3.3 UART组成

• 波特率发生器
• 发送器
• 接收器
• 控制单元

3.4 UART收发原理

3.4.1 FIFO模式

• 发：
  
  • 数据写入发送FIFO
  • 从发送FIFO复制到发送移位寄存器
  • 数据从数据引脚（TxDn）移出
• 收：
  
  • 从RXDn引脚将数据一位一位传到接收移位寄存器
  • 将数据从接收移位寄存器复制到接收FIFO
  • CPU读取接收FIFO数据

3.4.2 非FIFO模式

• 与FIFO区别： 将发送FIFO/接收FIFO替换为 发送/接收保持寄存器

3.5 相关寄存器

• ULCONn
  
  • 设置数据的长度、停止位、校验位等信息
• UCONn
  
  • 设置发送、接收模式(中断方式 / 查询方）
• UBRDIVn
  
  • 设置波特率
• UTRSTATn
  
  • 发送和接收是否完成的状态位
• URXHn
  
  • 接收数据缓冲区寄存器
  • cpu从该寄存器读取接受到的数据
• UTXHN
  
  • 发送数据缓冲区寄存器
  • 将要发送的数据放入该寄存器

4. NAND实验

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4.1 NAND基本结构

4.1.2 页（page）

• 每页有2K+64字节
• 2k存储数据
• 64字节存储控制信息
  
  • 管理该页2k数据
  • 控制2k数据中某一位是否满

4.1.3 块（block）

• 每块大小64页
• 整个nand由2k个块组成

4.2 NAND FLASH访问操作

• 读
• 写
• 擦除

4.3 访问操作步骤

4.3.1 通用步骤

• 发送命令
  
  • 采取哪种操作
• 发送地址
  
  • 对哪一页进行操作
• 发送数据
  
  • 该期间要检测nandflash的内部状态

4.3.2 页写入操作流程

• 发送页写入命令0x80
• 发送页地址
• 发送要写入的数据
• 发送页写入确认命令0x10
  
  • 写入数据都传入寄存器后，进行写入确认
• 检测忙信号
  
  • 忙信号：低电平 –> 正在写入数据
  • 忙信号：高电平 –> 写入数据完毕
• 页读取、擦除等操作类似，不再赘述，详见《arm机制》

4.4 相关寄存器

• GPACON寄存器
  
  • 设置NANDFLASH控制器信号模式
• NFCONF寄存器
  
  • 确定TACLS/TWRPH0/TWRPH1的值
• NFCONT
  
  • 开启NANDFLASH控制器
• NFCMD
  
  • 要实现什么命令，就写入该寄存器
• NFADDR
  
  • 将要访问的地址写入该寄存器
• NFDATA
  
  • 数据读写
• NFSTAT
  
  • 检测nand是否处于忙状态

5、LCD实验

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5.1 LCD接口信号

• VSYNC
  
  • 垂直同步信号
  • 显示新一帧图像数据的开始
• HSYNC
  
  • 水平同步信号
  • 显示一行的开始
• VCLK
  
  • 像素时钟
  • 每个周期显示一个像素
• LEND
  
  • 行结束信号
  • 表示一行的结束
• VD
  
  • 表示像素数据输入
  • 数据输入信号

5.2 LCD显示原理

• LCD左上角开始，逐行将数据取出并显示在屏幕上
• 显示到一行末尾时，自动跳到下一行最左边显示
• 显示完最后一行数据后，跳到屏幕左上角
• 像素颜色是三原色的混合，三原色表示模式有
  
  • 5:6:5
  • 5:5:5:1
• 数据从帧内存中读取
  
  • 帧内存：图像在内存中的存储地址

5.3 相关寄存器

• LCDCON1
  
  • 设置LCD的类型，像素时钟VCLK
  • 使能LCD
• LCDCON2
  
  • 产生垂直方向的时序参数
• LCDCON3
  
  • 产生水平方向的时序参数
• LCDCON4
  
  • 初始化一个参数HSPW
• LCDCON5
  
  • 对信号的极性进行初始化
• LCDSADDR1
  
  • 告诉LCD控制器帧内存起始地址
• LCDSADDR2
  
  • 告诉LCD控制器视口内存地址
  • 视口地址和帧内存地址是重合的
  • 设置OFFSIZE和PAGEWIDTH
• LCDSADDR3

5.4 LCD显示流程

• LCD初始化相应寄存器、函数
• 向帧内存写入相应数据
• 将帧内存地址告诉处理器
• LCD控制器自动将数据从帧内存中取出，显示在屏幕上

5.5 LCD汉字显示

• 编码
  
  • 区位码
  • 机内码： 存储汉字是采用的是机内码
• 汉字显示本质
  根据汉字的区位码到字库中查找该汉字的点阵数据

6、ADC/触摸屏实验

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6.1 ADC

• 应用：通过可调电位器，产生模拟信号，再通过通道进行A/D转换
• 功能：模拟信号转数字信号的方法
• 步骤：采样、保持、量化、编码

6.2 ADC操作流程

• 设置ADCCON
  
  • 选择输入信号通道
  • 设置A/D转换器的时钟
• 设置ADCTSC
  
  • 设为普通转换模式
• 设置ADCCON,启动A/D转换
• 判断转换是否结束
  
  • 方法一：查询方式
  • 轮询读取ADCCON的ECFLG位，确定转换是否结束
  • 方法二：中断方式
  • 发生INC_ADC中断表示转换结束
• 转换结束，读取ADCDAT0寄存器获得数值

6.3 触摸屏

7、RTC实验

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7.1 RTC功能

• 提供可靠的系统时间
• 关机状态照常工作

7.2 RTC特点

• 时钟数据采用BCD编码或二进制表示
• 提供毫秒级时钟中断

7.3 相关寄存器

7.3.1 RTCCON

• 实时时钟控制寄存器
• 关键位：RTCEN
  
  • 使能RTC模块时间寄存器的读写
  • 置1，使能读写，电源关闭时，置0

7.3.2 TICNT

• Tick时钟计数寄存器
• 控制实时时钟中断的频率

7.3.3 RTCALM

• 使能定时功能

7个BCD时间寄存器

6个定时时间寄存器

8、IIS实验

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8.1 IIS原理

• 音频ADC/DAC

8.2 IIS传输模式

• 普通传输模式
• DMA传输模式

8.3 IIS总线的4根信号线

• 串行数据输入：IISDI
• 串行数据输出:IISDO
• 左/右声道选择:IISRCK
• 串行数据时钟:IISCLK

8.4 相关寄存器

• IISCON
  
  • IIS总线控制寄存器
• IISMOD
  
  • IIS总线模式寄存器
• IISPSR
  
  • 总线预分频器寄存器
• IISFCON
  
  • IIS总线FIFO接口寄存器
• IISFIFO
  
  • IIS总线FIFO寄存器

8.5 步骤

疑问篇

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• 协处理器之功能、原理？
• beq&bne(见云笔记2_9)
• LTORG文字池
  
  • ldr取伪指令时要在适当地址加入LTORG文字池
  • 加入文字池原因
    
    • 伪指令汇编期间要用相应指令替代
    • 详见《arm机制》
• 前后4k范围内，编译器会帮忙声明文字池
• arm中断处理程序属于中断的上半部还是下半部？
• 声明irq、swi，编译器的处理机制
• 《arm 机制》P208、P232*