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前言
第1章计算机系统基本工作原理1
1.1计算机的历史与分类1
1.1.1计算机的发展历程1
1.1.2计算机的分类2
1.2计算机系统2
1.2.1计算机基本组成部件3
1.2.2计算机常用体系结构4
1.2.3计算机基本工作结构4
1.2.4常用微处理器类型5
1.3存储器7
1.3.1存储器类型8
1.3.2半导体存储器分类10
1.3.3半导体存储器连接11
1.4输入/输出接口14
1.4.1输入/输出接口的功能14
1.4.2输入/输出接口的组成15
1.4.3输入/输出控制的方式16
第2章Tiva129概述20
2.1Tiva129体系结构20
2.1.1TivaC系列概述20
2.1.2TM4C1294NCPDT微控制器概览20
2.1.3TM4C1294NCPDT微控制器特性21
2.2Cortex-M4F处理器24
2.2.1框图25
2.2.2概览25
2.2.3编程模型27
2.2.4存储器模型29
2.2.5异常模型38
2.2.6故障处理41
2.2.7电源管理43
2.3系统控制44
2.3.1信号描述44
2.3.2功能描述45
2.3.3初始化和配置57
第3章ARM指令体系简介59
[TPMY.tif, 8mm。148mm〗〖1〗目录3.1寻址方式59
3.2ARM常用指令61
3.3Thumb指令63
第4章ARM程序开发64
4.1集成开发环境CCStudio介绍64
4.1.1CCStudio安装64
4.1.2CCStudio配置69
4.1.3CCStudio工程开发75
4.1.4StellarisICDI在线调试接口驱动程序的安装79
4.1.5CCStudio工程编译调试82
4.2函数库TivaWare介绍88
4.2.1TivaWare安装88
4.2.2TivaWare库函数89
4.2.3TivaWare应用92
第5章Tiva129内部存储器97
5.1框图97
5.2功能描述97
5.2.1SRAM97
5.2.2ROM99
5.2.3Flash存储器100
5.2.4EEPROM108
5.2.5总线矩阵存储器访问113
第6章Tiva129外设接口114
6.1通用输入/输出接口114
6.1.1信号描述114
6.1.2引脚性能115
6.1.3功能描述115
6.1.4初始化及配置120
6.1.5例程122
6.2外部外设接口123
6.2.1EPI框图124
6.2.2信号描述125
6.2.3功能描述126
6.2.4初始化及配置128
6.3通用定时器133
6.3.1模块框图134
6.3.2信号描述135
6.3.3功能描述136
6.3.4初始化及配置147
6.3.5例程150
6.4看门狗定时器151
6.4.1模块框图152
6.4.2功能描述152
6.4.3初始化及配置153
6.4.4例程154
6.5脉冲宽度调制器155
6.5.1模块框图156
6.5.2信号描述156
6.5.3功能描述158
6.5.4初始化及配置163
6.5.5例程164
6.6正交编码器接口165
6.6.1模块框图166
6.6.2信号描述166
6.6.3功能描述167
6.6.4初始化及配置169
第7章Tiva129通信接口170
7.1通用异步收发器170
7.1.1模块框图171
7.1.2信号描述171
7.1.3功能描述173
7.1.4初始化及配置179
7.1.5例程180
7.2四同步串行接口182
7.2.1模块框图183
7.2.2信号描述184
7.2.3功能描述185
7.2.4初始化及配置193
7.3通用串行总线控制器195
7.3.1模块框图195
7.3.2信号描述196
7.3.3例程197
7.4内部集成电路接口198
7.4.1模块框图198
7.4.2信号描述198
7.4.3功能描述200
7.4.4初始化及配置210
7.5控制器局域网模块211
7.5.1模块框图211
7.5.2信号描述211
第8章Tiva129模拟接口213
8.1模-数转换器215
8.1.1模块框图216
8.1.2信号描述216
8.1.3功能描述218
8.1.4初始化及配置229
8.1.5例程230
8.2模拟比较器231
8.2.1模块框图232
8.2.2信号描述232
8.2.3功能描述233
8.2.4初始化及配置236
8.2.5例程236
附录238
附录ACortex-M4F指令集简介238
附录BTM4C1294芯片引脚图及引脚信号244
附录CTM4C1294 Connected LaunchPad评估板简介259
参考文献2632100433B
本书从微处理器系统的基本组成和工作原理开始介绍,便于初学者了解基本的嵌入式系统的工作原理。本书以TI公司的Cortex-M4处理器TM4C1294NCPDT为核心,该芯片是TI公司目前的主力ARM芯片,详细介绍了该芯片的组成部件及结构特点,重点介绍了外设接口、常用通信接口及模拟接口,每部分都有相应的例程以供读者理解。所有例程均在TI公司的CCS开发环境中进行了实际运行测试,并且详细介绍了CCS的使用方法及开发步骤,对于读者学习使用TI公司的其他嵌入式产品也有很好的帮助。
嵌入式入门确实比较难。如果你有一定的基础(指单片机,C语言还不错的话),就可以开始学嵌入式了。想要学好嵌入式,C、C++肯定得扎实。如果还想深入驱动开发的话,那么你要会看汇编吧,当然电路原理图也得会看...
ARM嵌入式控制系统和PLC控制系统的比较?各有哪些优缺点?谢谢!
ARM的主要应用领域是在嵌入式系统中(算是电子控制方向吧),当然可以是嵌入式控制系统中,作为一个微型的控制器或者一个数据处理功能(一般情况会用DSP)。主要特点是功耗低,这也是嵌入式系统的一个特点。而...
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基于ARM嵌入式系统的通用LED图文显示系统
本文所设计的LED图文显示系统采用AM1808-456高速ARM内核芯片,引入了标准网络接口,设置了大容量的FLASH存储器,并采用了智能化的显示区域控制算法,上位机采用VC++6.0进行设计,调用各种函数和第三方插件,实现文本,图片、动画,视频等多种格式的信息显示,使得LED显示系统在通信、布线、群控、远程控制、卡卡通用等特性得到很好的结合,实用性强。
基于ARM嵌入式系统的LED点阵屏设计
传统LED点阵屏控制系统常常采用8位或l6位的控制器,这些微处理器系统的运行速度慢、寻址能力低、功耗高,难以满足显示区域较大时刷新频率和稳定显示等方面的要求。针对上述问题,提出了一种基于ARM嵌入式的大型LED点阵屏显示系统设计方案。该系统使用ARM芯片内部的DMA控制器进行数据的传输和控制,节省了处理器取指和译指时间,从而能够在连续的读写操作中完成数据的传输,提高了数据传输的速度和效率。
东京--(美国商业资讯) --作为Mbed(由ArmLtd开发的物联网平台设备管理解决方案)的硅芯片合作伙伴,东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)的微控制器获得了Mbed OS的认证。两款集成了该微控制器的评估板已在Arm Mbed网站发布。
Mbed为开发人员提供了一个免费易用的开发环境。Arm提供的在线编译器可与支持Mbed OS的评估板一起使用,可在通过USB连接到电路板的主机PC上通过简单拖放操作进行器件编程。开发人员还可访问经Mbed社区验证的丰富的组件库,从而实现嵌入式设备应用的快速高效开发。
Arm Mbed设备连接器(Device Connector)服务可与MbedCloud连接,有助于轻松配置Web服务。
东芝集团旗下子公司东芝数字解决方案公司(Toshiba Digital SolutionsCorporation)作为Mbed Cloud的主要合作伙伴,一直致力于加强物联网设备的设备安全性。由于东芝微控制器现在支持Mbed OS,因此东芝集团可为涵盖从云到设备的安全物联网系统提出并提供整体解决方案。
东芝将携手Mbed生态系统合作伙伴扩大支持Mbed OS的产品阵容。
支持MbedOS的微控制器的主要特性
支持多种搭载基于Cortex-M0和Cortex-M4微控制器的应用
TX00通用微控制器具有USB支持功能,TX04微控制器具有安全功能,可扩展产品选择。利用Arduino兼容连接器支持多种不同的应用通过连接市面上有售的ArduinoShield电路板,可快速开发应用程序。利用Mbed支持物联网应用程序使用Mbed Cloud可实现与Web服务的安全连接。
支持MbedOS的微控制器的概要和主要规格
产品1
产品型号
TMPM066FWUG(批量生产中)
主要规格
CPU
ARM® Cortex®-M0
最大频率
24 MHz
内置存储器
128千字节闪存,16千字节静态随机存取存储器
工作电压
1.8-3.6V
DMA
28通道(1单元)
USB
1通道(全速设备)
10位模数转换器
8通道
UART/SIO
2通道
I2C
2通道
16位计时器
10通道
高分辨率PPG
1单元,4输出
外部中断引脚
6引脚
TSPI
1通道
封装
LQFP64(10 mm x 10 mm,0.5 mm脚距)
产品2
产品型号
TMPM46BF10FG(批量生产中)
主要规格
CPU
ARM® Cortex®-M4F
最大频率
120 MHz
内置存储器
1024千字节闪存,513千字节静态随机存取存储器
工作电压
2.7-3.6V
12位模数转换器
8通道
DMA
32通道(3 单元)
16位计时器
8通道
中断输入
16通道
时钟独立型WDT
1单元
SSP
3通道
SIO/UART
4通道
全UART
2通道
I2C
3通道
SLC NAND闪存控制器
1单元
高级加密标准(AES)
1单元
散列函数发生器(SHA)
1单元
随机数种子发生器(ESG)
1单元
多倍字长运算电路(MLA)
1单元
封装
LQFP100
(14 mm x 14 mm,0.5 mm脚距)
* DMA:直接存储器访问* 1千字节按照1024字节计算
Mbed评估板
每个微控制器的Mbed评估板均由Sensyst提供,均为AdBun系列产品,具体如下:
Mbed产品
Mbed评估板(Sensyst产品名称)
TMPM066FWUG
AdBun-M066
TMPM46BF10FG
AdBun-M46B
* Arm和Cortex是ArmLimited(或其子公司)在美国和/或其他地方的注册商标。* Mbed是Arm Limited(或其子公司)在美国和/或其他地方的注标。* Arduino是Arduino AG的商标。
本新闻稿中的信息,包括产品价格和规格、服务内容以及联系信息仅反映截至本新闻稿发布之日的情况,如有变动,恕不另行通知。
关于东芝电子元件及存储装置株式会社
东芝电子元件及存储装置株式会社集新公司的活力与集团的经验智慧于一体。自2017年7月成为一家独立公司以来,我们已跻身领先的通用设备公司之列并为客户和商业合作伙伴提供卓越的离散半导体、系统LSI和HDD解决方案。
公司遍布全球的1.9万名员工同心一致,竭力实现公司产品价值的最大化,同时重视与客户的密切合作,促进价值和新市场的共同创造。我们期望基于目前超过7000亿日元(60亿美元)的年度销售额,致力于为全球人类创造更加美好的未来。
ARM9™ 处理器系列为微控制器、DSP 和 Java 应用提供单 解决方案,从而减小芯片面积、降低复杂性和功耗,并加快产品上市速度 。下面以ARM926EJ-S系列为例,详细说明。
基于8051内核的CISC微控制器
迄今为止,MCS-51已成为8位机中运行最慢的系列。现在Dallas推出的DS89C430系列产品在保持与80C51引脚和指令集兼容的基础上,每个机器周期仅为一个时钟,实现了8051系列的最高吞吐率。一般而言,对于现有的基于8051的应用软件可以直接写入DS89C430而无需进行更改。除此之外,DS89C430还在许多其他方面引入了新的功能,从而为具体应用提供了更多灵活性。下面介绍DS89C430不同于8051的功能和特点。
片内程序存储器逻辑上分为成对的8 KB、16 KB或32 KB闪存单元,以支持在应用编程。这允许器件在应用软件的控制下修改程序存储器,应用系统能够在执行其主要功能的情况下,完成在线软件升级。DS89C430集成了64 B加密阵列,允许用户以加密形式查看数据,进行程序代码校验。
器件支持通过RS-232串口实现在系统编程。在系统编程通过将器件的一个或多个外部引脚设置为某特定状态来激活引导加载程序。器件启动后,开始执行驻留于器件内部专用ROM的加载程序。一旦收到一个回车符号,串口就执行自动波特率功能,并与主机的波特率同步。如图1所示是在系统编程的物理连接.简单的引导加载程序接口允许使用几种方法来实现PC机与目标微控制
器间的通信。最简单的方法是使用Dallas的微控制器工具包(MTK)软件.它具有高度前端特征,简化了目标配置,上传、下载代码以及特殊功能配置等任务操作。
8051微控制器是通过MOVX指令来访问片外数据空间的,用MOVX@DPTR指令可访问整个64 KB的片外数据存储器。传统的8051只有一个数据指针DPTR,要将数据从一个地址移到另一个地址非常麻烦。DS89C430则具备双数据指针DPTR0和DPTRl,因此软件可以使用一个指针装载源地址,另一个指针装载目的地址。DPTR0的SFR地址与805l相同(82H和83H),因此使用该指针时源代码无需更改,DPTRl位于84H和85H地址。所有与数据指针相关的操作都使用活动数据指针,活动指针通过控制位SEL选择。每个指针还各有
一个控制位,决定INCDPTR操作是递增还是递减数据指针值。
在拷贝数据块时,与使用单数据指针相比,双数据指针可以节省大量代码。用户通过转换SEL位来转换活动数据指针,其中一种方法可通过执行INCDPS指令来实现。对于这些大的数据块拷贝,用户必须频繁执行该指令来转换DPTR0和DPTRl。为了在节省代码的同时提高运行速度和效率,DS89C430又包含了一个转换选择位 (TSL),来确定执行MOVX指令时硬件是否自动转换SEL位,这样就可以省去INCDPS指令并进一步提高运行速度。
大的数据块拷贝需要源指针和目的指针逐字节寻址数据空间,传统的方法是通过使用INCDPTR指令来增加数据指针。为了进一步提高数据传输速率,引入了自动增减控制位(AID),用以确定执行MOVX指令时,是否会自动增减活动指针值。表l为各种情况下DS80C320和DS89C430进行64B数据块传输时的速度比较。从表l中可以看出,采用双数据指针后运行速度得到极大提高。
CMOS电路的功耗主要由两部分组成:连续漏电流造成的静态功耗以及对负载电容进行充放电所需的转换开关电流造成的动态功耗。其中,动态功耗是总体功耗的主要部分,该功耗(PD)可以通过负载电容(CL)、电源电压(VDD)和工作频率(f)进行计算,即:PD=CL×VDD2×f。
对于某具体应用,电容和电源电压相对固定,而处理器的处理速度在不同时刻可能是不同的,因此工作频率可以根据不同需要进行调整,从而在不影响系统性能的前提下达到降低功耗的要求。
DS89C430支持三种低功耗节电模式。
①系统时钟分频控制:允许微控制器使用内部分频的时钟源继续工作,以节省功耗。通过软件设置时钟分频控制位,设置工作速率为每机器周期1024个振荡器周期.
②空闲模式:以静态方式保持程序计数器,并挂起处理器。在此模式中,处理器不取指令也不执行指令。除了外围接口时钟保持为活动状态以及定时器、看门狗、串口和电源监视功能仍然工作外,所有的资源均保存。处理器能够使用允许的中断源退出空闲模式。
③停机模式:禁止处理器内部的所有电路。所有片内时钟、定时器和串口通信都停止运行,处理器不执行任何指令。通过使用六个外部中断中的任何一个,处理器都能够退出停机模式。