4.1 LPC2000 系列简介 简介 LPC2000 系列微控制器基于 ARM7TDMI-S CPU 内核 支持 ARM 和 Thumb 指令集, 芯片内集成丰富外设, 而且具有非常低的功率消耗 使该系列微控制器特别适用于工业控制 医疗系统 访问控制和 POS 机等场合

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1 嵌入式计算机系统 Lecture #4 ARM 7 重要硬件结构 内容来自于 ARM 嵌入式系统基础教程 及其配套课件

2 4.1 LPC2000 系列简介 简介 LPC2000 系列微控制器基于 ARM7TDMI-S CPU 内核 支持 ARM 和 Thumb 指令集, 芯片内集成丰富外设, 而且具有非常低的功率消耗 使该系列微控制器特别适用于工业控制 医疗系统 访问控制和 POS 机等场合

3 4.1 LPC2100/2200 系列简介 器件信息 器件引脚数片内 RAM 片内 Flash 10 位 AD 通道数备注 LPC KB 128KB 4 - LPC KB 256KB 4 - LPC KB - 8 LPC KB - 8 LPC KB 128KB 8 LPC KB 256KB 8 带外部存储器接口 关于 LPC2000 其它器件的介绍请登录 LPC2000 系列 ARM 专栏

4 芯片内部结构 LPC2000 系列微控制器包含 4 大部分 : ARM7 局部总线 SRAM ARM7TDMI-S CPU AHB 总线 系统功能 VIC 1 支持仿真的 ARM7TDMI-S CPU 2 与片内存储器控制器接口的 ARM7 局部总线 Flash 外部中断 TIMER0/1 AHB To VPB 桥 VPB 总线 EMC I 2 C 串行接口 SPI 串行接口 3 与中断控制器接口的 AMB A 高性能总线 (AHB) 4 连接片内外设功能的 VLSI 外设总线 (VPB) ADC 通用 I/O PWM0 UART 0&1 看门狗定时器 实时时钟 系统控制

5 4.2 存储器寻址 1. 片内存储器 2. 片外存储器 3. 存储器映射 4. 预取指中止和数据中止异常 5. 存储器重映射及引导块 6. 启动代码相关部分

6 4.2.1 片内存储器 片内 FLASH 程序存储器 LPC2000 系列中除了 LPC2210/2220/2290 外, 其它的 ARM 微处理器内部都带有容量不等的 Flash, 这为 ARM 芯片的单片应用带来可能 片内 Flash 通过 128 位宽度的总线与 ARM 内核相连, 具有很高的速度, 加上特有的存储器加速功能, 因此可以将程序直接放在 Flash 上运行

7 4.2.1 片内存储器 片内 Flash 编程方法 使用在应用编程技术使用在系统编程技术 JTAG 仿真 / 调试器 (, 即 ISP), 通过芯片的 IAP), 在用户程序运行时 JTAG UART0 接口下载程序 ; 对序 ; Flash 进行擦除和 / 或编程操作, 实现数据的存储和固件的现场升级 控制器 RAM 并口 JTAG JTAG 外设 ARM7 处理器核 FLASH UART0 Boot Block 串口

8 4.2.1 片内存储器 片内 Flash 编程方法 1. 使用 JTAG 仿真 / 调试器, 通过芯片的 JTAG 接口下载程序 ; 2. 使用在系统编程技术 ( 即 ISP), 通过 UART0 接口下载程序 ; 3. 使用在应用编程技术 ( 即 IAP), 在用户程序运行时对 Flash 进行擦除和 / 或编程操作, 实现数据的存储和固件的现场升级

9 4.2.1 片内存储器 片内静态 RAM LPC2000 系列微控制器的片内 RAM 为静态 RAM (SRAM), 它们可用作代码和 / 或数据的存储 SRAM 支持 8 位 16 位和 32 位的读写访问

10 4.2.2 片外存储器 概述 在 CPU 外部扩展连接的存储器芯片称为片外存储器, 这些器件通常都具有数据线 地址线和控制线等 主要器件有 ROM FLASH SRAM 等 LPC2200 Bank0 Bank1 Bank2 Bank3 每个 Bank 寻址空间 :16M 字节 ; 数据宽度 :8/16/32 位

11 4.2.2 片外存储器 片外 Flash 编程方法 下载用户代码时 Flash 的擦写操作需要配合 一段符合, 首先得在 CPU 内运行装载程序 Flash 编程时序, 的代码通过它把从串口, 这段代码称为装载程序 ( 或其它接口 ), 接收的代码写到片外 一般由用户编写 Flash 中 程序代码 ( 源 ) 程序代码 ( 目标 ) Loader 串口 CPU BUS Flash 目标板

12 4.2.3 存储器映射 概述 ARM 芯片可以存在片内和片外存储器, 这些存储器本身不具有地址信息, 它们在芯片中的地址是由芯片厂家或用户分配的, 那么给物理存储器分配逻辑地址的过程称为存储器映射 通过这些逻辑地址就可以访问到相应存储器的物理存储单元

13 系统存储器映射用户所见存储器的分布 目标板 存储器映射 4.0GB 2MB AHB 外设 3.75GB 保留 3.5GB 2MB VPB 外设 0xFFFF FFFF 0xF xE AHB 外设 AHB To VPB 桥 VPB 外设 FLASH ARM7 处理器核 BUS Boot Block RAM FLASH 3.0GB 2.0GB 1.0GB 0.0GB 保留给片外存储器 16MB Bank3 16MB Bank2 16MB Bank1 16MB Bank0 8KB Boot Block( 片内 ROM 存储器重映射 ) 保留给片内 RAM 存储器 16KB 片内静态 RAM 0xC x x x x x x7FFF E000 0x x 保留给片内 FLASH 存储器 0x KB 片内非失忆性存储器 (LPC2124/2214) 0x KB 片内非失忆性存储器 (LPC2114/2212) 0x

14 4.2.3 存储器映射 AHB 和 VPB AHB( 先进的高性能总线 ) 和 VPB(VLSI 外设总线 ) 外设区域都为 2M 字节, 可各分配 128 个外设 每个外设空间的规格都为 16K 字节, 这样就简化了每个外设的地址译码 注意 : 外设寄存器的地址都是字对齐 AHB 和 VPB 外设区域中不管是字还是半字, 都是 一次性访问 例如不可能对 一个字寄存器的最高字节执行单独的读或写操作

15 外设存储器映射 存储器映射 4.0GB 2MB AHB 外设 0xFFFF FFFF 3.75GB 保留 0xF GB 2MB VPB 外设 0xFFFF FFFF 3.5GB 0xE AHB 外设 4.0GB-2MB 0xFFE GB 保留给片外存储器 0xC GB 2.0GB 1.0GB 3.5GB+2MB 3.5GB 0.0GB 保留 16MB Bank3 16MB Bank2 16MB Bank1 16MB Bank0 8KB Boot Block( 片内 ROM 存储器重映射 ) 0x x x x xF000 0x x7FFF E000 保留给片内 RAM 存储器保留 0x KB 片内静态 RAM 0x 保留给片内 FLASH 存储器 0xE x KB VPB 外设片内非失忆性存储器 (LPC2124/2214) 0xE x KB 片内非失忆性存储器 (LPC2114/2212) 0x 注 :AHB 和 VPB 均为 128x16kB(2MB) 范围

16 AHB 外设映射 存储器映射 4.0GB 4.0GB-2MB AHB 向量中断控制器外设 0xFFFFFFFF 0xFFE xFFFFF GB 外部总线控制器保留 (AHB 外设 #126) 未使用 0xFFFFC000 0xF000 0xFFFF GB+2MB 3.5GB (AHB 外设 #1- AHB 保留外设 #125) 未使用 (AHB 外设 #0) VPB 未使用外设 0xFFE xE xE000 0xFFE 注 : 只有 LPC2200 系列微处理器有外部总线控制器

17 VPB 外设映射 存储器映射 0xE01F FFFF 系统控制模块 (VPB 外设 #127) 0xE01F C GB 未使用 0xFFFF FFFF 0xE006 C000 SSP AHB 外设 4.0GB-2MB (VPB 外设 #26) 0xFFE xE 未使用保留 0xE I 2 C1 (VPB 外设 #23) 0xE005 C GB 0xF 未使用 0xE 位 A/D (VPB 保留外设 #13) 0xE xE TIMER0 3.5GB+2MB 0xE (VPB 外设 #1) VPB 外设 0xE GB 看门狗定时器 0xE (VPB 外设 #0) 0xE

18 4.2.4 预取指中止和数据中止异常 概述 如果试图访问 一个保留区域地址或未分配区域地址,ARM 处理器将产生预取指中止或数据中止异常 0xFFFF FFFF 0xE AHB VPB d c 未定义 2 区域 0x x EX-Memory Boot Block SRAM b a 1 保留区域 0x Flash 部分器件没有

19 4.2.4 预取指中止和数据中止异常 保留地址区域 AHB VPB EX-Memory Boot Block SRAM Flash d c b a a 片内非易失性存储器与片内 SRAM 之间保留给片内存储器的地址空间 b 片内静态 RAM 与外部存储器之间保留给片内存储器的地址空间 c 外部存储器区域中无法通过外部存储器控制器 (EMC) 来访问的地址空间 d AHB 和 VPB 空间的保留区域

20 4.2.4 预取指中止和数据中止异常 未分配地址区域 向量中断控制器 外部总线控制器 (AHB 外设 #126) 未使用 (AHB 外设 #1- AHB 外设 #125) 未使用 (AHB 外设 #0) 未使用 VPB 外设空间中未分配区域 AHB 外设空间中未分配区域 系统控制模块 (VPB 外设 #127) (VPB 外设 #14- VPB 外设 #126 #23,#26 除外 ) 未使用 10 位 A/D (VPB 外设 #13) TIMER0 (VPB 外设 #1) 看门狗定时器 (VPB 外设 #0)

21 4.2.5 存储器重映射及引导块 存储器重映射将已经过映射的存储器再次映射的过程称为存储注意 : 存储器重映射并不是对映射单元的内容进器重映射行了复制, 它使同 一物理存储单元出现多个不同的逻而只是将多个地址指向了同 一个存储单元, 辑地址 这些存储单元主要包括引导块这种效果是通过芯片内部的 存储器管理部件 Boot 实现的 Block 和用于保存异常向量表的少量存储单元 Addr1 0x Addr2 0x1234 程序所见存储器 存储器管理部件 0x1234 实际物理存储器 Addr1 2 实际物理存储单元通过存储器管理部件进行存储器 1 实际物理存储单元通过重映射, 获得逻辑地址存储器管理部件进行存储器 Addr2 此时, 逻辑地址映射, 获得逻辑地址 Addr1 Addr1 和 Addr2 可以访问同一实际物理存储单元

22 4.2.5 存储器重映射及引导块 引导块及其重映射 引导块 (Boot Block) 是芯片设计厂家在 LPC2000 系列 ARM 内部固化的 一段代码, 用户无法修改或删除 这段代码在芯片复位后被首先运行, 其功能主要是 : 判断运行哪个存储器上的程序 ; 检查用户代码是否有效 ; 判断芯片是否被加密 ; 芯片的在应用编程 (IAP) 以及在系统编程功能 (ISP) 注意 : 部分器件内部虽然没有用户 Flash 空间 ( 比如 LPC2210/2220/2290), 但它们仍然存在 Boot Block, 并且复位后会被首先运行

23 4.2.5 存储器重映射及引导块 引导块在存储器中的状态 LPC2200 LPC2130 系列芯片的 Boot Block 为 8KB 12KB 大小, 它们除占用了用户的了 LPC2138 占用用户的 Flash 空间 Flash 空间外, 该系列中其它的芯片不占用用户 Flash 空间 存储器空间存储器空间 存储器空间存储器空间 不被片内 Boot Block 128KB 占用 Flash Boot Block(12KB) 0x0007D000 0x0001FFFF Boot Block(8KB) 用户 120KB Flash 用户 Flash (32/64/128/256KB) 0x x (LPC2131/2/4/6) (LPC2114/2212) 片内片内 512KB 256KB Flash Flash 0x0003FFFF Boot Boot Block(12KB) Block (8KB) 0x0007D000 用户 248KB Flash 用户 Flash (500KB) 0x x (LPC2138) (LPC2124/2214)

24 4.2.5 存储器重映射及引导块 引导块 (Boot Block) 的重映射 0xFFFFFFFF VPH 和 AHB 外设 VPH 和 AHB 外设 0xE xFFFFFFFF 0xE 保留于片外存储器 保留于片外存储器 Boot Block 重新映射 Boot Block 保留于片内 SRAM 0x Boot Block 重新映射 Boot Block 保留于片内 SRAM 0x KB 片内 SRAM 0x40003FFF 0x KB 片内 SRAM 0x40003FFF 0x 保留于片内 Flash 保留于片内 Flash Boot Block 0x0003FFFF 片内 128KB Flash 0x0001FFFF Boot Block 120KB 用户 Flash 0x (LPC2114/2212) 片内 256KB Flash 248KB 用户 Flash 0x (LPC2124/2214)

25 4.2.5 存储器重映射及引导块 异常向量表概述 异常向量表位于存储器映射的 0x0000 ~ 0x001C 地址空间, 定义了 8 个异常向量, 每个异常向量占 一个字 通常在每个异常入口放置 一条 ARM 跳转指令, 其跳转目标地址放在 0x001D ~ 0x0003F 地址空间, 即异常服务函数的入口地址 所以 一个异常向量表实际包含了 8 个字的异常入口和 8 个字的跳转目标地址, 占用了 16 个字 (64 字节 ) 的存储单元

26 4.2.5 存储器重映射及引导块 ARM 异常入口 地址 异常 0x 复位 0x 该位置被未定义指令 Boot 装载程序用作有效用户程序的检测标志 通过定义此保留值, 使向量表所有数据 32 0x0000 位累加和为 0008 软件中断 0, 芯片复位后才能脱机运行用户程序 0x C 预取指中止 ( 从存储器读取指令出错 ) 0x 数据中止 ( 访问存储器数据出错 ) 0x 保留 * 0x IRQ 0x C FIQ

27 4.2.5 存储器重映射及引导块 异常向量表的重映射 异常向量表可以来自四个不同的区域 :Boot Block 片内 Flash 片内 RAM 和外部存储器 微控制器可以执行这些存储器中的代码 除了片内 Flash 的向量表位于 0x0000 ~ 0x003F 地址上, 其他存储器的向量表都不位于这个地址 为了能让 ARM 内核通过访问 0x0000 ~ 0x003F 地址访问到其他存储区域的向量表, 这样向量表必须进行重映射 注意 : 除了 用户片内 Flash 模式 外, 其它模式下都无法访问片内 Flash 的 0x0000 ~ 0x003F 区域

28 来自不同区域的异常向量表 地址 重映射 地址重映射 地址重映射 AHB 外设保留 VPB 外设保留给片外存储器外部存储器异常向量表 Boot Block 异常向量表保留给片内 SRAM 片内 SRAM 异常向量表保留给片内 Flash 片内 Flash 异常向量表 0xFFFF FFFF 0xE x F 0x x7FFF E03F 0x7FFF E000 0x F 0x x F 0x 复位后, 首先运行 Boot Block 程序, 需将 Boot Block 内 0x7FFF E000 ~ 0x7FFF E03F 的异常向量表重映射到 0x0000 ~ 0x003F 地址以允许处理异常并在 Boot 装载过程中使用中断 再根据 MEMMAP 寄存器的设置运行片内片外存储器代码 Flash RAM 此时无需进行此时需将外部存储器此时需将片内 Flash RAM0x4000 向量表的重映射 0x ~ 0x , 其向量表本身就处 ~ 0x F 的向量表 003F 于的向量表重映射到 0x0000 0x0000 ~ 0x003F ~ 0x0000 0x003F 地址空间 ~地 0x003F 址空间 地址空间

29 概述 4.3 向量中断控制器 ARM7TDMI 内核具有两个中断输入, 分别为 IRQ 中断和 FIQ 中断 向量中断控制器 (VIC) 负责管理芯片的中断源, 最多可以管理 32 个中断输入请求 CPU 内核 ARM7TDMI-S

30 4.3 向量中断控制器 程序状态寄存器 CPSR 与 VIC 的关系 ARM 内核通过 CPSR 来监视和控制内部的操作, CPSR 中的 I 位和 F 位分别用来控制 IRQ 模式和 FIQ 模式的使能 ARM7TDMI-S CPSR[ 7 ](I) IRQ VIC FIQ CPU CPSR[ 6 ](F)

31 4.3 向量中断控制器 程序状态寄存器 CPSR 与 VIC 的关系 Ø 当 I = 1 时, 禁止 IRQ 中断 Ø 当 I = 0 时, 使能 IRQ 中断 ARM7TDMI-S CPSR[ 7 ](I) VIC IRQ FIQ CPU CPSR[ 6 ](F)

32 4.3 向量中断控制器 程序状态寄存器 CPSR 与 VIC 的关系 Ø 当 F = 1 时, 禁止 FIQ 中断 Ø 当 F = 0 时, 使能 FIQ 中断 ARM7TDMI-S CPSR[ 7 ](I) VIC IRQ FIQ CPU CPSR[ 6 ](F)

33 中断分类 4.3 向量中断控制器 中断输入请求可以在 VIC 中被设置为以下三类 : FIQ 中断 : 具有最高优先级 ; 向量 IRQ 中断 : 具有中等优先级 ; 非向量 IRQ 中断 : 具有最低优先级 ; FIQ FIQ ARM7 TDMI IRQ VIC 向量 IRQ 非向量 IRQ

34 4.3 向量中断控制器 FIQ 中断硬件处理流程 发生 FIQ 异常事件 将当前的程序状态寄存器的内容备份即,SPSR_fiq = CPSR 处理器切换到 FIQ 模式 禁止 IRQ 和 FIQ 中断, 即,I = F = 1 说明 :ARM7 不支持 FIQ 中断嵌套 保存返回地址 LR_fiq = PC 设置 FIQ 异常入口地址 PC = 0x1C

35 4.3 向量中断控制器 IRQ 中断相应流程 发生 IRQ 异常事件 将当前的程序状态寄存器的内容备份即,SPSR_irq = CPSR 处理器切换到 IRQ 模式 禁止 IRQ 中断, 即,I = 1 说明 :ARM7 不支持 IRQ 中断嵌套 保存返回地址 LR_irq = PC 设置 IRQ 异常入口地址 PC = 0x18

36 软件中断使能寄存器 VICSoftInt 软件中断清零寄存器 VICSoftIntClear 中断源 [31:0] 中断状态寄存器 VICRawIntr 中断使能清零寄存器 VICIntEnClr 中断使能寄存器 VICIntEnable FIQ IRQ 中断选择寄存器 VICIntSelect FIQ 中断状态寄存器 VICFIQStatus FIQ 中断信号 IRQ 中断状态寄存器 VICIRQStatus 优先级 高 向量 IRQ0 向量 IRQ15 向量 IRQ0 控制寄存器 VICVectCntl0 向量 IRQ0 使能 向量地址 0 寄存器 VICVectAddr0 向量 IRQ15 使能 中断源 向量 IRQ15 控制寄存器 VICVectCntl15 向量地址 15 寄存器 VICVectAddr15 中断源 IRQ0 VectAddr0 IRQ15 VectAddr15 硬件优先级选择 IRQ0 IRQ15 DefIRQ IRQ 中断信号 向量地址寄存器 VICVectAddr 低 非向量 IRQ 默认向量地址寄存器 VICDefVectAddr DefIRQ DefVectAddr 向量地址选择

37 寄存器描述 - 控制寄存器 软件中断使能寄存器 VICSoftInt 软件中断清零寄存器 VICSoftIntClear 中断源 [31:0] 中断状态寄存器 VICRawIntr 中断使能清零寄存器 VICIntEnClr 中断使能寄存器 VICIntEnable FIQ IRQ 中断选择寄存器 VICIntSelect 名称描述访问复位值地址 VICIntEnable VICIntEnClr VICIntSelect VICSoftInt VICSoftIntClear 中断使能寄存器控制 32 个中断请求 ( 包括软件中断 ) 的使能 中断使能清零寄存器将中断使能寄存器中的一个或多个位清零 中断选择寄存器将 32 个中断请求的每个中断分配为 FIQ 或 IRQ 软件中断寄存器控制对应通道产生软件中断 软件中断清零寄存器禁止对应通道的软件中断 R/W 0 0xFFFF F010 W 0 0xFFFF F014 R/W 0 0xFFFF F00C R/W 0 0xFFFF F018 W 0 0xFFFF F01C

38 4.3 向量中断控制器 控制寄存器功能描述 控制寄存器 VICIntEnable VICIntEnClr VICIntSelect VICSoftInt VICSoftIntClear 功能描述使能 ( 禁止 ) 中断源产生中断中断类型选择 :FIQ & IRQ 软件中断设置寄存器 中断源 0 中断源 1 中断源 31 VIC 将 32 个 中断输入 进行分配 FIQ 中断 向量 IRQ 中断 非向量 IRQ 中断

39 寄存器描述 - 参数设置寄存器 向量 IRQ0 控制寄存器 VICVectCntl0 向量 IRQ0 使能 向量地址 0 寄存器 VICVectAddr0 中断源 向量 IRQ15 控制寄存器 VICVectCntl15 向量 IRQ15 使能 向量地址 15 寄存器 VICVectAddr15 中断源 默认向量地址寄存器 VICDefVectAddr 向量地址寄存器 VICVectAddr 名称描述复位置地址 VICVectCntl0 ~ VICVectCntl15 VICVectAddr0 ~ VICVectAddr15 向量控制 0 寄存器 ~ 向量控制 15 寄存器 向量地址 0 寄存器 ~ 向量地址 15 寄存器 0 0xFFFF F200 ~ 0xFFFF F23C 0 0xFFFF F100 ~ 0xFFFF F13C VICDefVectAddr 默认向量地址寄存器 0 0xFFFF F034 VICVectAddr 向量地址寄存器 0 0xFFFF F030

40 4.3 向量中断控制器 IRQ 中断特点 向量 IRQ 非向量 IRQ 特点 l 支持 16 个向量 IRQ 中断 ; l 16 个优先级 ; l 每个优先级指定一个服务程序入口地址 l 支持 1 个非向量 IRQ 中断 ; l 所有非向量 IRQ 的入口地址都相同 区别 能为每个向量 IRQ 中断源设置服务程序地址 所有的非向量 IRQ 中断都共用一个相同的服务程序入口地址

41 4.3 向量中断控制器 IRQ 中断相关寄存器 寄存器名称 VICVectCntl0~15 VICVectAddr0~15 VICDefVectAddr 功能为中断源分配向量 IRQ 中断的优先级 为该中断优先级设置服务程序入口地址 设置非向量中断服务程序的入口地址 注意 : 如果将同 一个中断源分配给多个使能的向量 IRQ 中断, 那么该中断源发生中断时, 会使用最高优先级 ( 最低编号 ) 的寄存器设置

42 4.3 向量中断控制器 产生中断后的服务程序地址 向量 IRQ 中断 非向量 IRQ 中断 发生向量 IRQ 中断后,VIC 将对应的向量地址寄存器中的数据存入 VICVectAddr 寄存器中 发生非向量 IRQ 中断后,VIC 将默认向量地址寄存器中的数据存入 VICVectAddr 寄存器中

43 寄存器描述 - 状态寄存器 软件中断使能寄存器 VICSoftInt 软件中断清零寄存器 VICSoftIntClear 中断源 [31:0] 中断状态寄存器 VICRawIntr 中断使能清零寄存器 VICIntEnClr 中断使能寄存器 VICIntEnable FIQ IRQ 中断选择寄存器 VICIntSelect FIQ 中断状态寄存器 VICFIQStatus IRQ 中断状态寄存器 VICIRQStatus 名称描述访问复位值地址 VICIRQStatus IRQ 状态寄存器该寄存器读出定义为 IRQ 并使能的中断的状态 VICFIQStatus FIQ 状态请求该寄存器读出定义为 FIQ 并使能的中断的状态 VICRawIntr 所有中断的状态寄存器该寄存器读出 32 个中断请求 / 软件中断的状态, 不管中断是否使能或分类 RO 0 0xFFFF F000 RO 0 0xFFFF F004 RO 0 0xFFFF F008 注意 : 读取 VICRawIntr 寄存器将得到所有 32 个中断请求和软件中断的状态, 它不管中断是否使能或分类

44 4.3 向量中断控制器 保护使能寄存器 在某些场合可能需要禁止在用户模式下访问 VIC 寄存器, 以提高软件的安全等级 保护使能寄存器 (VICProtection ): 位 [31:1] 0 功能 当该位为 1 时, 只能在特权模式下访问 VIC 寄存器

45 4.3 向量中断控制器 FIQ 中断处理 硬件处理 软件处理 1 SPSR_fiq = CPSR 1 中断服务程序 2 CPSR = nzcvqift_fiq 3 LR_fiq = PC 4 PC = 0x1C 2 3 设置返回地址 恢复程序状态寄存器 CPSR SUBS PC, LR, #4

46 4.3 向量中断控制器 IRQ 中断处理 硬件处理 1 SPSR_irq = CPSR 2 CPSR = nzcvqift_irq 3 VICVectAddr = VICVectAddrn 4 LR_irq = PC 5 PC = 0x 软件处理 获取中断服务程序地址执行中断服务程序设置返回地址恢复程序状态寄存器 CPSR

47 4.3 向量中断控制器 IRQ 中断处理 硬件处理 1 SPSR_irq = CPSR 2 CPSR = nzcvqift_irq 3 VICVectAddr = VICVectAddrn 4 LR_irq = PC 5 PC = 0x 软件处理 PC [VICVectAddr] 执行中断服务程序设置返回地址恢复程序状态寄存器 CPSR

48 4.3 向量中断控制器 IRQ 中断处理 硬件处理 1 SPSR_irq = CPSR 2 CPSR = nzcvqift_irq 3 VICVectAddr = VICVectAddrn 4 LR_irq = PC 5 PC = 0x 软件处理 LDR PC, [PC, #-0xff0] 执行中断服务程序设置返回地址恢复程序状态寄存器 CPSR SUBS PC, LR, #4

49 IRQ 中断的设计实例 将定时器 0 中断分配为向量 IRQ 通道 0, 中断服务程序地址设置为 Timer0_ISR 步骤 : 中断选择寄存器 VICIntSelect 中断通道 4 分配为 IRQ 中断 ( 定时器 0 位于中断通道 #4) C 代码 : VICIntSelect = 0x ; IRQ 通道 0 向量地址寄存器 VICVectAddr0 定时器 0 中断服务程序地址 Timer0_ISR 向量 IRQ 通道 0 控制寄存器位分配 VICVectAddr0 = (int)timer0_isr; IRQ 通道 0 控制寄存器 VICVectCntl0 31:6 5 4: x04 位 数值 VICVectCntl0 = (0x20 4); 中断使能寄存器 VICIntEnable 中断通道 #4 对应位, 置 1 VICIntEnable = (1 << 4);

50 图示 IRQ 中断的发生过程 1. 正在执行用户程序 ; 2. 外部中断 0 发生中断 ; 3.VIC 硬件将中断服务程序地址装入 VICVectAddr 寄存器 ; 4. 程序跳转至异常向量表中 IRQ 入口 0x0018 处 ; 5. 执行指令跳转至 VICVectAddr 寄存器中的中断服务地址 ; 5 异常向量表 用户程序 中断服务程序 0x 中断服务程序执行完毕, 返回被中断的用户程序继续执行被中断的代码 0xFFFFFFFF VICVectAddr0 VICVectAddr 3 5 LDR IRQ_Eint0 PC, [PC, #-0xff0]??? IRQ_Eint0

51 图示 IRQ 中断的发生过程 注意 : 任何 IRQ 中断产生之后, 微控制器跳转到地址 0x18 执行代码, 该地址处的指令为 : LDR PC, [PC, #-0xff0] 在执行该指令时,PC 指向当前指令后的第 2 条指令, 即地址 0x20 该指令将内存地址 : 0x20-0xFF0 = 0xFFFFF030 处的内容存入 PC, 该地址正是 VICVectAddr 寄存器的地址 所以 一条 ARM 指令即可实现程序向中断服务程序的跳转 0x 异常向量表 用户程序中断服务程序 2 6 0xFFFF FFFF VICVectAddr0 VICVectAddr 3 5 LDR IRQ_Eint0 PC, [PC, #-0xff0]??? IRQ_Eint0

52 4.3 向量中断控制器 使用 VIC 的注意要点 Ø 如果在片内 RAM 中调试程序, 并使用了中断, 那么必须将存储器映射控制设置为内部 RAM 模式 ; Ø 将多个中断源设置为 FIQ, 将增加中断响应延时, 所以建议 FIQ 中断只有 一个中断源 ; Ø ADS1.2 规定在定义中断服务函数时必须加入关键字 irq, 保证函数返回时会切换处理器模式 ; Ø 在退出中断服务程序时要清零相应外设的中断标志, 以及 VICVectAddr 寄存器, 为响应下次中断作好准备

53 VIC 相关启动代码分析 在 LPC2100 LPC2200 的启动代码中包含有 VIC 初始化程序, 默认是禁止所有中断 TargetResetInit 函数 :... /* 初始化 VIC */ VICIntEnClr = 0xffffffff; VICVectAddr = 0; VICIntSelect = 0; 在 LPC2100 LPC2200 的处理器各模式堆栈设置 : 启动代码中默认是关闭 IRQ 和 InitStack FIQ 中断的 如果用户需要使用这两个中断, 则要设置 CPSR 寄... 存器的 I 位或 F 位, 这需要在特权 MSR CPSR_c,#0xdf 模式下处理 最简单的方法是在 LDR SP,=StackUsr 启动代码中设置 ( 修改 0xdf 值 ) MOV PC,R0...

54 VIC 相关启动代码分析 一旦产生 IRQ 中断, 微控制器切换到 IRQ 模式, 并跳转到向量表 0x0018 地址执行指令 异常向量表 : Reset CODE32 AREA ENTRY LDR LDR vectors,code,readonly PC, ResetAddr PC, UndefinedAddr 一旦产生 FIQ 中断, 微控制器切换到 FIQ 模式, 并跳转到向量表 0x001C 地址执行指令, 然后跳转到 FIQ_Handler 代码段... DCD 0xb9205f80 LDR PC, [PC, #-0xff0] LDR PC, FIQ_Addr ResetAddr DCD ResetInit UndefinedAddr DCD Undefined... Nouse DCD 0 IRQ_Addr DCD 0 FIQ_Addr DCD FIQ_Handler

55 4.4 外部中断输入 概述 LPC2000 系列 ARM 具有 4 路外部中断, 可以设置为 2 种类型 : 边沿触发 : Ø 上升沿触发 Ø 下降沿触发 电平触发 : Ø 高电平触发 Ø 低电平触发

56 边沿触发中断 4.4 外部中断输入 下降沿触发类型中断的请求和清除时序 12 T1 T2 时刻,CPU 中断信号有下降沿产生执行完成中断控制器的中断服务程序, 中断控制器向, CPU 清除中断发出中断请求, 中断信号回复到高电平 中断信号 下降沿触发 T 1 T2

57 电平触发中断 4.4 外部中断输入 低电平触发类型中断的请求和清除时序 23 T1 T2 T3 时刻,CPU 中断控制器确认中断信号是低电平后执行完成中断控制器的中断服务程序, 将, 1 时刻中断信号开始由高电平转为低电平 向清除中断 CUP 发出中断请求, 中断信号回复到高电平 中断信号 低电平触发 T 1 T2 T3

58 4.4 外部中断输入 外部中断源 LPC2000 系列微控制器几乎所有的外设部件都可以产生中断 其中外部中断含有 4 个独立的中断输入 中断源 1 (WDT)... 中断源 14 (EINT0) 中断源 15 (EINT1)... 向量中断控制器 IRQ FIQ ARM 处理器核 中断源 17 (EINT3)

59 系统控制模块功能汇总 寄存器汇总 名称 描述 访问 复位值 * 地址 EXTINT 外部中断标志寄存器 R/W 0 0xE01FC140 EXTWAKE 外部中断唤醒寄存器 R/W 0 0xE01FC144 EXTMODE 外部中断方式寄存器 R/W 0 0xE01FC148 EXTPOLAR 外部中断极性寄存器 R/W 0 0xE01FC14C

60 4.4 外部中断输入 寄存器汇总 12 可以通过设置 PINSELx EXTPOLAR 寄存器选择对应引脚为外部中和 EXTMODE 确定外部中 34 可以控制把有效中断信号设置中断标志 CPU 从掉电模式唤醒 断输入引脚 断的触发信号 1 管脚连接控制 外部中断极性控制 EXTPOLAR 2 外部中断方式控制 EXTMODE 3 EXTWAKE 掉电唤醒控制 4 中断标志 CPU 其它部件 PINSELx EXTINT

61 寄存器汇总 外部中断标志寄存器外部中断唤醒寄存器外部中断方式控制寄存器外部中断极性控制寄存器中断信号波形与设置方式 (EXTINT): (EXTWAKE): (EXTMODE): (EXTPOLAR): 注意该寄存器控制着外部中断输入信号的有效触发方式 : 设置该寄存器允许相应的外部中断将处理器从掉电模式唤醒 实现掉在电平触发方式下 : 对应位为, 清除中断标志只有在引脚处于无效状态时才可相应位设置值 0 时, 低电平触发外部中断, 低四位分别对应 ; 对应位为 1 时, 若引脚上出现了符合要求的信号,EXTINT 寄存器中对应的中断标志实现 比如设置为低电平中断电唤醒不需要在向量中断控制器高电平触发外部中断 边沿触发方式下设置说明 3 ~ 0 对应位为极性控制寄存器 0 时, 电平触发外部中断则只有在中断引脚恢复为高电平后才能清 (VIC): 中使能相应的中断 该寄存器的方式控制寄存器对应位为 ; 0 时对应位为, 下降沿触发外部中信号波形 1 时, 边将被置位 向该寄存器的 (EXTPOLAR) EINT0 ~ EINT3 位写入 (EXTMODE) 1, 可将其清零 除中断标志 低四位断沿触发外部中断 ; 对应位为 (EXTWAKE[3:0]) 1 时, 上升沿触发中断 分别对应外部中断 3 ~ 0 低电平触发 0( 低 ) 0( 电平 ) 控制寄存器中断相关寄存器 7 : 高电平触发 1( 高 ) 0( 电平 ) EXTWAKE EXTMODE EXTPOLAR EXTINT EXTWAKE3 EXTMODE3 EXTPOLAR3 EINT3 EXTWAKE2 EXTMODE2 EXTPOLAR2 EINT2 EXTWAKE1 EXTMODE1 EXTPOLAR1 EINT1 EXTWAKE0 EXTMODE0 EXTPOLAR0 EINT0 下降沿触发 0( 下降 ) 1( 边沿 ) 上升沿触发 1( 上升 ) 1( 边沿 ) EXTWAKE 管脚连接控制 外部中断极性控制 外部中断方式控制 掉电唤醒控制 CPU 其它部件 EXTPOLAR EXTMODE 中断标志 PINSELx EXTINT

62 4.4 外部中断输入 外部中断引脚设置 LPC2000 系列芯片允许多个引脚同时作为 一个外系列芯片中, 外部中断输入功能的引脚在实际应用中的注意点 : 部中断的输入引脚 根据其方式位和极性位的不同绝大多数同时还作为通信上的 一个功能引脚, 这样处理, 外部中断逻辑处理如下 器可以通过外部中断唤醒如果要产生外部中断,: 除了引脚连接模块的设置, 之后引脚设为通讯端口, 还需设置 VIC 外部中断名称模块, 否则外部中断只能反映在引脚名该引脚其它功能 EXTINT 寄 低电平触发方式 : 作为 EINT 功能的全部引脚的状态相 P0.1 RXD0 存器中 ; 外部中断 0(EINT0) 与后作为输入信号 ; P0.16 P0.3 SDA0 要使器件进入掉电模式并通过外部中断唤醒 1(EINT1), 软件应 高电平触发方式 : 作为 EINT P0.14 功能的全部引脚的状态相 DCD 该正确设置引脚的外部中断功能, 再进入掉电模式 或后作为输入信号 ; P0.7 SSEL0 外部中断 2(EINT2) P0.15 RI 边沿触发方式 : 只使用 GPIO P0.9 端口号最低的那个引脚 RXD1, 外部中断 3(EINT3) P0.20 SSEL1 并且与极性设置无关 P0.30

63 4.4 外部中断输入 外部中断与 VIC 的关系 外部中断 0 位于 VIC 通道 14, 中断使能寄存器 VICIntEnable[14] 用来控制通道 14 的使能 : 当 VICIntEnable[14] = 0 时, 通道 14 中断禁止 VICVectAddr0 向量 IRQ 通道 0 EINT0 通道 14 VICIntEnable[14] VICIntSelect[14] IRQ FIQ IRQ 通道分配 VICVectCntl0 VICVectAddr15 VICVectCntl15 向量 IRQ 通道 15 VICDefVectAddr 非向量 IRQ 通道 注意 : 这里仅以 EINT0 为例来进行讲解,EINT1~EINT3 与之类似, 此处不再重复

64 4.4 外部中断输入 外部中断与 VIC 的关系 外部中断 0 位于 VIC 通道 14, 中断使能寄存器 VICIntEnable[14] 用来控制通道 14 的使能 : 当 VICIntEnable[14] = 0 时, 通道 14 中断禁止当 VICIntEnable[14] = 1 时, 通道 14 中断使能 VICVectAddr0 向量 IRQ 通道 0 EINT0 通道 14 VICIntEnable[14] VICIntSelect[14] IRQ FIQ IRQ 通道分配 VICVectCntl0 VICVectAddr15 VICVectCntl15 向量 IRQ 通道 15 VICDefVectAddr 非向量 IRQ 通道 注意 : 这里仅以 EINT0 为例来进行讲解,EINT1~EINT3 与之类似, 此处不再重复

65 4.4 外部中断输入 外部中断与 VIC 的关系 外部中断 0 位于 VIC 通道 14, 中断选择寄存器 VICIntSelect[14] 用来选择通道 14 的中断类型 : 当 VICIntSelect[14] = 0 时, 通道 14 分配为 IRQ 中断 VICVectAddr0 向量 IRQ 通道 0 EINT0 通道 14 VICIntEnable[14] VICIntSelect[14] IRQ FIQ IRQ 通道分配 VICVectCntl0 VICVectAddr15 VICVectCntl15 向量 IRQ 通道 15 VICDefVectAddr 非向量 IRQ 通道 注意 : 这里仅以 EINT0 为例来进行讲解,EINT1~EINT3 与之类似, 此处不再重复

66 4.4 外部中断输入 外部中断与 VIC 的关系 外部中断 0 位于 VIC 通道 14, 中断选择寄存器 VICIntSelect[14] 用来选择通道 14 的中断类型 : 当 VICIntSelect[14] = 0 时, 通道 14 分配为 IRQ 中断当 VICIntSelect[14] = 1 时, 通道 14 分配为 FIQ 中断 VICVectAddr0 向量 IRQ 通道 0 EINT0 通道 14 VICIntEnable[14] VICIntSelect[14] IRQ FIQ IRQ 通道分配 VICVectCntl0 VICVectAddr15 VICVectCntl15 向量 IRQ 通道 15 VICDefVectAddr 非向量 IRQ 通道 注意 : 这里仅以 EINT0 为例来进行讲解,EINT1~EINT3 与之类似, 此处不再重复

67 4.4 外部中断输入 外部中断的设置 LPC2000 系列 ARM 的电平中断可以设置为电平中断和边沿中断 Ø 当 EXTMODE[0] = 0 时, 外部中断 0 设置为电平触发 Ø 当 EXTMODE[0] = 1 时, 外部中断 0 设置为边沿触发 低电平 高电平 EXTMODE[0] = 0 EINT0 0 1 EXTPOLAR[0] 电平中断 边沿中断 低电平中断高电平中断下降沿中断上升沿中断 外部中断 0 VIC 注意 : 这里仅以 EINT0 为例来进行讲解,EINT1~EINT3 与之类似, 此处不再重复

68 4.4 外部中断输入 外部中断的设置 LPC2000 系列 ARM 的电平中断可以设置为电平中断和边沿中断 Ø 当 EXTMODE[0] = 0 时, 外部中断 0 设置为电平触发 Ø 当 EXTMODE[0] = 1 时, 外部中断 0 设置为边沿触发 下降沿 上升沿 EXTMODE[0] = 1 EINT0 0 1 EXTPOLAR[0] 电平中断 边沿中断 低电平中断高电平中断下降沿中断上升沿中断 外部中断 0 VIC 注意 : 这里仅以 EINT0 为例来进行讲解,EINT1~EINT3 与之类似, 此处不再重复

69 4.4 外部中断输入 电平中断设置 LPC2000 系列 ARM 的电平中断可以设置为高电平触发和低电平触发 Ø 当 EXTPOLAR[0] = 0 时, 外部中断 0 设置为低电平触发 Ø 当 EXTPOLAR[0] = 1 时, 外部中断 0 设置为高电平触发 EXTPOLAR[0] = 0 低电平 EXTMODE[0] = 0 EINT0 0 1 电平中断 边沿中断 低电平中断高电平中断下降沿中断上升沿中断 外部中断 0 VIC 注意 : 这里仅以 EINT0 为例来进行讲解,EINT1~EINT3 与之类似, 此处不再重复

70 4.4 外部中断输入 电平中断设置 LPC2000 系列 ARM 的电平中断可以设置为高电平触发和低电平触发 Ø 当 EXTPOLAR[0] = 0 时, 外部中断 0 设置为低电平触发 Ø 当 EXTPOLAR[0] = 1 时, 外部中断 0 设置为高电平触发 EXTPOLAR[0] = 1 高电平 EXTMODE[0] = 0 EINT0 0 1 电平中断 边沿中断 低电平中断高电平中断下降沿中断上升沿中断 外部中断 0 VIC 注意 : 这里仅以 EINT0 为例来进行讲解,EINT1~EINT3 与之类似, 此处不再重复

71 4.4 外部中断输入 边沿中断设置 LPC2000 系列 ARM 的边沿中断可以设置为上升沿触发和下降沿触发 Ø 当 EXTPOLAR[0] = 0 时, 外部中断 0 设置为下降沿触发 Ø 当 EXTPOLAR[0] = 1 时, 外部中断 0 设置为上升沿触发 EXTPOLAR[0] = 0 下降沿 EXTMODE[0] = 1 EINT0 0 1 电平中断 边沿中断 低电平中断高电平中断下降沿中断上升沿中断 外部中断 0 VIC 注意 : 这里仅以 EINT0 为例来进行讲解,EINT1~EINT3 与之类似, 此处不再重复

72 4.4 外部中断输入 边沿中断设置 LPC2000 系列 ARM 的边沿中断可以设置为上升沿触发和下降沿触发 Ø 当 EXTPOLAR[0] = 0 时, 外部中断 0 设置为下降沿触发 Ø 当 EXTPOLAR[0] = 1 时, 外部中断 0 设置为上升沿触发 EXTPOLAR[0] = 1 上升沿 EXTMODE[0] = 0 EINT0 0 1 电平中断 边沿中断 低电平中断高电平中断下降沿中断上升沿中断 外部中断 0 VIC 注意 : 这里仅以 EINT0 为例来进行讲解,EINT1~EINT3 与之类似, 此处不再重复

73 4.4 外部中断输入 外部中断的设置 中断标志 外部中断标志寄存器 EXTINT 触发外部中断 0 EXTINT[0] 触发外部中断 1 EXTINT[1] 触发外部中断 2 EXTINT[2] 触发外部中断 3 EXTINT[3] 注意 : 外部中断标志写 1 清零

74 4.4 外部中断输入 外部中断应用示例 初始化 EINT0 为电平中断 : PINSEL1 = (PINSEL1&0xFFFFFFFC) 0x01; EXTMODE = EXTMODE & 0x0E; 初始化 EINT0 为下降沿中断 : PINSEL1 = (PINSEL1&0xFFFFFFFC) 0x01; EXTMODE = EXTMODE 0x01; EXTPOLAR = EXTPOLAR & 0x0E; 清除所有外部中断标志 : EXTINT = 0x0F;

75 4.5 定时器 0 1 特性 32 位可编程预分频器 ; 4 路捕获通道 ; 4 个匹配寄存器 ; 4 个匹配输出通道

76 定时器结构图 中断标志寄存器 (IR) 匹配功能 匹配寄存器 0(MR0) 匹配寄存器 1(MR1) 匹配寄存器 2(MR2) 匹配寄存器 3(MR3) 比较器 定时器计数值 捕获功能 捕获寄存器 0(CR0) 捕获寄存器 1(CR1) 捕获寄存器 2(CR2) 捕获寄存器 3(CR3) MAT[3:0] 匹配控制寄存器 (MCR) 外部匹配寄存器 (EMR) 捕获控制寄存器 (CCR) CAP[3:0] 0x 定时器 计数器 (TC) 复位 定时器控制寄存器 (TCR) 使能 预分频器 (PR PC) PCLK

77 匹配功能 匹配功能 匹配寄存器 0(MR0) 匹配寄存器 1(MR1) 匹配寄存器 2(MR2) 匹配寄存器 3(MR3) 比较器 定时器计数值 MAT[3:0] 匹配控制寄存器 (MCR) 外部匹配寄存器 (EMR) 名称 描述 访问 复位值 MCR 匹配控制寄存器, 用于控制在匹配时是否产生中断或复位 TC 读写 0 MR0 匹配寄存器 0, 通过 MCR 寄存器可以设置匹配发生时的动作 读写 0 MR1 匹配寄存器 1, 通过 MCR 寄存器可以设置匹配发生时的动作 读写 0 MR2 匹配寄存器 2, 通过 MCR 寄存器可以设置匹配发生时的动作 读写 0 MR3 匹配寄存器 3, 通过 MCR 寄存器可以设置匹配发生时的动作 读写 0 EMR 外部匹配寄存器,EMR 控制外部匹配管脚 MATx.0~MATx.3 读写 0

78 匹配功能寄存器描述 - 匹配控制寄存器 匹配控制寄存器用于控制在发生匹配时定时器所执行的操作 MAT[3:0] 匹配功能 匹配寄存器 0(MR0) 匹配寄存器 1(MR1) 匹配寄存器 2(MR2) 匹配寄存器 3(MR3) 匹配控制寄存器 (MCR) 外部匹配寄存器 (EMR) 比较器 定时器计数值 位功能描述复位值 中断 (MR0) 复位 (MR0) 停止 (MR0) 5 : 3 MR1 为 1 时,MR0 与 TC 值的匹配将产生中断 为 0 时禁止 0 为 1 时,MR0 与 TC 值的匹配将使 TC 复位 为 0 时禁止 0 为 1 时,MR0 与 TC 值的匹配将清零 TCR 的 bit0 位, 使 TC 和 PC 停止 为 0 时该特性被禁止 8 : 6 MR2 与匹配 0(MR0) 对应位功能相同 ( 略 ) 0 11 : 9 MR

79 匹配功能寄存器描述 - 匹配寄存器 匹配寄存器 (MR0 ~ MR3) 值与定时器计数值相比较, 当两个值相等时自动触发在 MCR 寄存器中设置的动作 MAT[3:0] 匹配功能 匹配寄存器 0(MR0) 匹配寄存器 1(MR1) 匹配寄存器 2(MR2) 匹配寄存器 3(MR3) 匹配控制寄存器 (MCR) 外部匹配寄存器 (EMR) 比较器 定时器计数值 位 31 : 0 复位值 功能匹配值 0

80 匹配功能寄存器描述 - 外部匹配寄存器 外部匹配寄存器提供外部匹配管脚 MATn.0 ~ MATn.3(n 为 0 或 1) 的控制和状态 MAT[3:0] 匹配功能 匹配寄存器 0(MR0) 匹配寄存器 1(MR1) 匹配寄存器 2(MR2) 匹配寄存器 3(MR3) 匹配控制寄存器 (MCR) 外部匹配寄存器 (EMR) 比较器 定时器计数值

81 定时器匹配输出引脚描述 管脚名称管脚方向管脚描述 MAT0.3~MAT0.0 MAT1.3~MAT1.0 输出 外部匹配输出 0/1 当匹配寄存器 0/1(MR3:0) 等于定时器计数器 (TC) 时, 该输出可翻转 变为低电平 变为高电平或不变 外部匹配寄存器 (EMR) 控制该输出的功能 可选择多个管脚并行用作匹配输出功能 例如, 同时选择 2 个管脚并行提供 MAT1.3 功能 Tx 定时器信号输出 = 当定时器值等于预设的匹配值时, 从引脚输出特定的信号 匹配控制寄存器 匹配寄存器

82 匹配功能寄存器描述 - 外部匹配寄存器 位功能描述复位值 0 外部匹配 外部匹配 1 反映相应外部匹配的状态, 而不管是 0 否连接到管脚 发生匹配时该位的动 2 外部匹配 2 作由 EMR 中相应的控制位决定 0 3 外部匹配 : 4 外部匹配控制 0 决定相应外部匹配的功能 0 7 : 6 外部匹配控制 1 00: 不执行任何动作 ; 0 9 : 8 外部匹配控制 2 01: 将对应的外部匹配输出设置为 0; 0 11 : 10: 将对应的外部匹配输出设置为 1; 外部匹配控制 : 使对应的外部匹配输出翻转 0

83 捕获功能 定时器计数值 捕获功能 捕获寄存器 0(CR0) 捕获寄存器 1(CR1) 捕获寄存器 2(CR2) 捕获寄存器 3(CR3) 捕获控制寄存器 (CCR) CAP[3:0] 名称描述访问复位值 CCR CR0 捕获控制寄存器, 用于设置捕获信号的触发特征, 以及捕获发生时是否产生中断 捕获寄存器 0, 在捕获 0 引脚上产生捕获时间时,CR0 装载 TC 的值 读写 0 只读 0 CR1 功能同上 只读 0 CR3 功能同上 只读 0 CR3 功能同上 只读 0

84 捕获功能寄存器描述 - 捕获控制寄存器 在发生捕获事件时, 捕获控制寄存器用于控制是否将定时器计数值装入寄存器 同时还可以设置捕获信号的特征 定时器计数值 捕获功能 捕获寄存器 0(CR0) 捕获寄存器 1(CR1) 捕获寄存器 2(CR2) 捕获寄存器 3(CR3) 捕获控制寄存器 (CCR) CAP[3:0]

85 定时器捕获引脚描述 管脚名称管脚方向管脚描述 CAP0.3~CAP0.0 CPA1.3~CAP1.0 输入 捕获信号, 用来捕获管脚的跳变, 可配置为将定时器值装入一个捕获寄存器, 并可选择产生一个中断 信号过滤 捕获控制寄存器 Tx 定时器 捕获寄存器 如果输入信号满足设定的要求, 将触发捕获动作

86 捕获功能寄存器描述 - 捕获控制寄存器 位功能描述复位值 CAPn.0 上升沿捕获 CAPn.1 下降沿捕获 CAPn.0 事件中断 为 1 时,CAPn.0 引脚上 0 到 1 的跳变将导致 TC 的内容装入 CR0 为 0 时, 该特性被禁止 为 1 时,CAPn.0 引脚上 1 到 0 的跳变将导致 TC 的内容装入 CR0 为 0 时, 该特性被禁止 为 1 时,CAPn.0 的捕获事件将产生一个中断 为 0 时该特性被禁止 5 : 3 CAPn.1 与 CAPn.0 对应位功能相同 ( 略 ) 0 8 : 6 CAPn.2 与 CAPn.0 对应位功能相同 ( 略 ) 0 11 : 9 CAPn.3 与 CAPn.0 对应位功能相同 ( 略 )

87 捕获功能寄存器描述 - 捕获寄存器 当发生捕获事件时, 可将定时器计数值装入该寄存器 定时器计数值 捕获功能 捕获寄存器 0(CR0) 捕获寄存器 1(CR1) 捕获寄存器 2(CR2) 捕获寄存器 3(CR3) 捕获控制寄存器 (CCR) CAP[3:0] 位 31 : 0 复位值 功能捕获值 0

88 捕获功能注意事项 当选择多个管脚作捕获功能时, 只有序号最低的那 一个管脚是有效的 例, 如果 P0.2 与 P0.22 均设置为 CAP0.0, 那么只有 P0.2 是有效的,P0.22 的捕获功能无效 T0 定 器 P0.2 仲 P0.2 P0.22 CAP0.0 捕控制裁 CAP0.0 捕 寄存器

89 控制寄存器 -TCR 定时器控制寄存器 TCR 用于控制定时器计数器的操作 0x 复位 定时器控制寄存器 (TCR) 使能 定时器 计数器 (TC) 预分频器 (PR PC) PCLK TCR 功能描述复位值 0 计数器使能 1: 定时器计数器和预分频计数器使能计数 ; 0: 定时器计数器和预分频计数器停止计数 0 1 计数器复位 为 1 时定时器计数器和预分频计数器在 PCLK 的下一个上升沿同步复位 计数器在 TCR 的 bit1 恢复为 0 之前保持复位状态 0

90 中断标志寄存器 -IR 中断寄存器包含 4 个位用于匹配中断, 另外 4 个位用于捕获中断 如果有中断产生,IR 中的对应位会置位 向对应的 IR 位写入 1 会复位中断, 写入 0 无效 匹配功能 捕获功能 中断标志寄存器 (IR) 位 功能 描述 位 功能 描述 0 MR0 中断 匹配 0 中断 4 CR0 中断 捕获 0 中断 1 MR1 中断 匹配 1 中断 5 CR1 中断 捕获 1 中断 2 MR2 中断 匹配 2 中断 6 CR2 中断 捕获 2 中断 3 MR3 中断 匹配 3 中断 7 CR3 中断 捕获 3 中断

91 4.5 定时器 0/1 定时器中断 定时器与 VIC 的关系 TIMER0 TIMER1 分别位于 VIC 的通道 4 和通道 5 中断使能寄存器 VICIntEnable 的 Bit4 和 Bit5 分别用来控制通道 4 和通道 5 的使能 VICIntEnable[4 ] VICIntSelect[4] IRQ VICVectAddr0 向量 IRQ 通道 0 定时器 0 通道 4 FIQ VICVectCntl0 VICIntEnable[5 ] VICIntSelect[5] IRQ IRQ 通道分配 VICVectAddr15 VICVectCntl15 向量 IRQ 通道 15 定时器 1 通道 5 FIQ VICDefVectAddr 非向量 IRQ 通道

92 定时器中断 TIMER0 与 VIC 的关系 Ø 当 VICIntEnable[4] = 0 时, 通道 4 中断禁止 ; VICIntEnable[4] = 0 VICIntSelect[5] IRQ VICVectAddr0 向量 IRQ 通道 0 TIMER0 通道 4 FIQ VICVectCntl0 VICIntEnable[5] = 0 VICIntSelect[5] IRQ IRQ 通道分配 VICVectAddr15 VICVectCntl15 向量 IRQ 通道 15 TIMER1 通道 5 FIQ VICDefVectAddr 非向量 IRQ 通道

93 定时器中断 TIMER0 与 VIC 的关系 Ø 当 VICIntEnable[4] = 0 时, 通道 4 中断禁止 ; Ø 当 VICIntEnable[4] = 1 时, 通道 4 中断使能 VICIntEnable[4] = 1 VICIntSelect[4] IRQ VICVectAddr0 向量 IRQ 通道 0 TIMER0 通道 0 FIQ VICVectCntl0 VICIntEnable[5] = 0 VICIntSelect[5] IRQ IRQ 通道分配 VICVectAddr15 VICVectCntl15 向量 IRQ 通道 15 TIMER1 通道 1 FIQ VICDefVectAddr 非向量 IRQ 通道

94 定时器中断 TIMER1 与 VIC 的关系 Ø 当 VICIntEnable[5] = 0 时, 通道 5 中断禁止 ; VICIntEnable[4] = 0 VICIntSelect[44] IRQ VICVectAddr0 向量 IRQ 通道 0 TIMER0 通道 4 FIQ VICVectCntl0 VICIntEnable[5] = 0 VICIntSelect[5] IRQ IRQ 通道分配 VICVectAddr15 VICVectCntl15 向量 IRQ 通道 15 TIMER1 通道 5 FIQ VICDefVectAddr 非向量 IRQ 通道

95 定时器中断 TIMER1 与 VIC 的关系 Ø 当 VICIntEnable[5] = 0 时, 通道 5 中断禁止 ; Ø 当 VICIntEnable[5] = 1 时, 通道 5 中断使能 VICIntEnable[4] = 0 VICIntSelect[4] IRQ VICVectAddr0 向量 IRQ 通道 0 TIMER0 通道 4 FIQ VICVectCntl0 VICIntEnable[5] = 1 VICIntSelect[5] IRQ IRQ 通道分配 VICVectAddr15 VICVectCntl15 向量 IRQ 通道 15 TIMER1 通道 5 FIQ VICDefVectAddr 非向量 IRQ 通道

96 定时器中断 匹配中断 LPC2000 系列 ARM 定时器计数溢出时不会产生中断, 但是匹配时可以产生中断 每个定时器都具有 4 个匹配寄存器 (MR0~MR3), 可以用来存放匹配值 当计数值 = 匹配值时, 产生匹配中断

97 定时器中断 匹配中断 匹配控制寄存器控制着匹配中断的使能, 以定时器 0 匹配通道 0 为例 : Ø 当 T0TC = T0MR0 时, 若 T0MCR[0] = 0, 则匹配中断禁止 ; 定时器 0 计数值 TC = 定时器 0 匹配值 MR0 定时器 0 计数值 TC = 定时器 0 匹配值 MR1 T0MCR[0] = 0 T0MCR[3] 匹配中断标志 T0IR[0] T0IR[1]

98 定时器中断 匹配中断 匹配控制寄存器控制着匹配中断的使能, 以定时器 0 匹配通道 0 为例 : Ø 当 T0TC = T0MR0 时, 若 T0MCR[0] = 0, 则匹配中断禁止 ; Ø 当 T0TC = T0MR0 时, 若 T0MCR[0] = 1, 则匹配中断使能 定时器 0 计数值 TC = 定时器 0 匹配值 MR0 定时器 0 计数值 TC = 定时器 0 匹配值 MR1 T0MCR[0] = 1 T0MCR[3] 匹配中断标志 T0IR[0] T0IR[1]

99 定时器中断 捕获中断 当定时器的捕获引脚 CAP 上出现特定的捕获信号时, 可以产生中断 以 CAP0.0 为例 : 上升沿 T0CCR[0] T0CCR[2] 下降沿 CAP0.0 T0CCR[1] 捕获 捕获中断

100 定时器中断 捕获中断 当定时器的捕获引脚 CAP 上出现特定的捕获信号时, 可以产生中断 以 CAP0.0 为例 : Ø 若 T0CCR[0] = 1, 捕获引脚 CAP0.0 上出现 上升沿 信号时, 发生捕获事件 ; 上升沿 T0CCR[0] T0CCR[2] 下降沿 CAP0.0 T0CCR[1] 捕获 捕获中断

101 定时器中断 捕获中断 当定时器的捕获引脚 CAP 上出现特定的捕获信号时, 可以产生中断 以 CAP0.0 为例 : Ø 若 T0CCR[0] = 1, 捕获引脚 CAP0.0 上出现 上升沿 信号时, 发生捕获事件 ; Ø 若 T0CCR[1] = 1, 捕获引脚 CAP0.0 上出现 下降沿 信号时, 发生捕获事件 ; 上升沿 T0CCR[0] T0CCR[2] 下降沿 CAP0.0 T0CCR[1] 捕获 捕获中断

102 定时器中断 捕获中断 捕获控制寄存器 CCR 控制捕获中断的使能 以 CAP0.0 为例, 发生捕获事件时,T0CCR[2] 控制着捕获中断的使能 : Ø 当 T0CCR[2] = 0 时, 捕获中断禁止 ; 上升沿 T0CCR[0] T0CCR[2] 下降沿 CAP0.0 T0CCR[1] 捕获 捕获中断

103 定时器中断 捕获中断 捕获控制寄存器 CCR 控制捕获中断的使能 以 CAP0.0 为例, 发生捕获事件时,T0CCR[2] 控制着捕获中断的使能 : Ø 当 T0CCR[2] = 0 时, 捕获中断禁止 ; Ø 当 T0CCR[2] = 1 时, 捕获中断使能 上升沿 T0CCR[0] T0CCR[2] 下降沿 CAP0.0 T0CCR[1] 捕获 捕获中断

104 4.5 定时器 0/1 使用定时器的注意要点 定时计数器 (TC) 本身不能产生中断, 只有与匹配寄存器发生匹配后才能引起中断事件 ; 在定时器匹配发生后, 可以不停止定时器工作, 而动态修改匹配寄存器的值 ; 定时器使用匹配功能的同时, 还可以使用捕获功能, 而不必分时使用 ; 定时器计数时钟频率 = F pclk / (PR+1)

105 定时器操作示例 定时器设置为匹配时复位计数器并产生中断 预分频设置为 2, 匹配寄存器设置为 6 在发生匹配的定时器周期结束时, 定时器计数值复位 这样就使匹配值具有完整长度的周期 PCLK 预分频计数器 定时器计数器 预分频计数器计数频率为 PCLK TC 复位 中断 定时器计数器计数频率为 PCLK/3 产生匹配中断 最后一个周期复位定时器计数器 PR=2, MRx=6, 匹配时使能中断和复位

106 定时器操作示例 操作流程 计算定时器的计数频率 设置匹配值及工作模式 设置捕获方式 设置定时器中断 VIC 启动定时器 TCR

107 定时器操作示例 - 定时器 0 初始化 操作流程 计算定时器的计数频率 设置匹配值及工作模式 设置捕获方式 设置定时器中断 VIC 操作流程 计算定时器的 C 代码 : 计数频率 Void Time0Init(void) { 设置匹配值及 T0TC = 0; 工作模式 T0PR = 0; 设置捕获方式 T0MCR = 0x03; T0MR0 = Fpclk / 10; T0TCR = 0x01; 设置定时器中断 VIC } 定时器设置为 0 设置预分频值 设置匹配模式, 复位并中断 设置匹配值,0.1S 启动定时器 0 启动定时器 TCR 启动定时器 TCR

108 定时器操作示例 - 用定时器测量脉冲宽度 V LPC2000 t P0.0 time C 代码 :... T0TC = 0; T0PR = 0; while((io0pin & 0x01)!= 0); T0TCR = 0x01; while((io0pin & 0x01) == 0); T0TCR = 0x00; time = T0TC;... 定时器设置为 0 设置预分频值等待引脚电平变低启动定时器 0 等待引脚电平变高关闭定时器 0 读取定时器值, 即为脉宽

109 定时器操作示例 - 匹配输出 将引脚 P0.5 设置为输出 50% 的方波, 程序设置了 MR1 匹配后复位定时器, 并且 MAT0.1 输出电平翻转 Void MATOut(void) { } PINSEL0 = 0x ; T0TC = 0; T0PR = 0; C 代码 : T0MCR = 0x02; T0EMR = 0xC0; T0MR1 = 5000; T0TCR = 0x01; 设置引脚连接模块 定时器设置为 0 设置预分频值 设置匹配后复位 TC 设置匹配后 MAT0.1 输出翻转 输出频率周期控制 启动定时器 0

110 定时器操作示例 - 定时器捕获 示例使用定时器对 P0.2 引脚的信号进行捕获, 并设置为下降沿捕获 当有捕获事件产生时自动把定时器的当前值装载到 T0CR0 寄存器中 C 代码 : Void TimeCAP(void) { PINSEL0 = 0x20; T0PR = 0; T0CCR = 0x02; T0TC = 0; T0TCR = 0x01; } 设置引脚连接模块设置预分频值为 0 设置为下降沿捕获清零 TC 启动定时器

111 4.6 看门狗 看门狗简介 在嵌入式应用中,CPU 必须可靠工作, 即使因为某种原因进入了 一个错误状态, 系统也应该可以自动恢复 看门狗的用途就是使微控制器在进入错误状态后的 一定时间内复位 其原理是在系统正常工作时, 用户程序每隔 一段时间执行喂狗动作 ( 一些寄存器的特定操作 ), 如果系统出错, 喂狗间隔超过看门狗溢出时间, 那么看门狗将会产生复位信号, 使微控制器复位

112 4.6 看门狗 特性 LPC2000 系列微控制器都集成有看门狗部件, 其特性为 : 带内部预分频器的可编程 32 位定时器 ; 如果没有周期性重装 ( 喂狗 ) 动作, 则产生片内复位 ; 具有调试模式 ; 看门狗软件使能后, 必须由复位来禁止 ; 错误的喂狗动作, 将立即引起复位

113 看门狗 - 内部结构图 看门狗常数寄存器 WDTC 正确喂狗 喂狗寄存器 WDFEED PCLK 4 分频 计数器 WDTV 错误喂狗 溢出 看门狗模式寄存器 WDMOD 中断信号 复位信号

114 看门狗 - 寄存器描述 看门狗常数寄存器 WDTC 正确喂狗 喂狗寄存器 WDFEED PCLK 4 分频 计数器 WDTV 错误喂狗 溢出 看门狗模式寄存器 WDMOD 中断信号 复位信号 名称描述访问 WDMOD WDTC 看门狗模式寄存器 该寄存器包含看门狗定时器的基本模式和状态 读 / 设置 看门狗定时器常数寄存器 该寄存器决定超时值 读写 WDFEED 看门狗喂狗寄存器 通过它执行特定喂狗时序 只写 WDTV 看门狗定时器值寄存器 反映倒计数器当前值 只读

115 寄存器描述 - 看门狗模式寄存器 看门狗常数寄存器 WDTC 正确喂狗 喂狗寄存器 WDFEED PCLK 4 分频 计数器 WDTV 错误喂狗 溢出 看门狗模式寄存器 WDMOD 中断信号 复位信号 位 7 : 功能保留 WDINT WDTOF WDRESET WDEN WDEN: 看门狗中断使能位, 该位只能置位 该位置位后, 将使能看门狗 一旦该位置位, 软件无法将其清零 只有外部复位或看门狗定时器溢出能将其清零 注意 : 将该位置位后只是使能 WDT, 但没有启动 WDT, 当第 一次喂狗操作时才启动 WDT

116 寄存器描述 - 看门狗模式寄存器 看门狗常数寄存器 WDTC 正确喂狗 喂狗寄存器 WDFEED PCLK 4 分频 计数器 WDTV 错误喂狗 溢出 看门狗模式寄存器 WDMOD 中断信号 复位信号 位 7 : 功能保留 WDINT WDTOF WDRESET WDEN WDRESET: 看门狗复位使能位, 该位只能软件清除 该位置位后, 看门狗溢出将引起复位 一旦该位置位, 软件无法将其清零 只有外部复位或看门狗定时器溢出能将其清零

117 寄存器描述 - 看门狗模式寄存器 看门狗常数寄存器 WDTC 正确喂狗 喂狗寄存器 WDFEED PCLK 4 分频 计数器 WDTV 错误喂狗 溢出 看门狗模式寄存器 WDMOD 中断信号 复位信号 位 7 : 功能保留 WDINT WDTOF WDRESET WDEN WDTOF: 看门狗超时标志 当看门狗发生超时, 看门狗超时标志置位 该标志由软件清零

118 寄存器描述 - 看门狗模式寄存器 看门狗常数寄存器 WDTC 正确喂狗 喂狗寄存器 WDFEED PCLK 4 分频 计数器 WDTV 错误喂狗 溢出 看门狗模式寄存器 WDMOD 中断信号 复位信号 位 7 : 功能保留 WDINT WDTOF WDRESET WDEN WDINT: 看门狗中断标志 当看门狗发生超时, 该位置位 该标志不能由软件清零, 只能通过外部复位或者看门狗复位清零

119 寄存器描述 - 看门狗常数寄存器 看门狗常数寄存器 WDTC 正确喂狗 喂狗寄存器 WDFEED PCLK 4 分频 计数器 WDTV 错误喂狗 溢出 看门狗模式寄存器 WDMOD 中断信号 复位信号 该寄存器决定看门狗超时值, 当喂狗时序产生时, 该寄存器的内容重新装入看门狗定时器 该寄存器的复位值为 0xFF, 即使写入更小的值, 也会装入 0xFF 溢出最小时间 :t pclk 0xFF 4 溢出最大时间 :t pclk 0xFFFFFFFF 4

120 寄存器描述 - 看门狗喂狗寄存器 看门狗常数寄存器 WDTC 正确喂狗 喂狗寄存器 WDFEED 0x55 0xAA PCLK 4 分频 计数器 WDTV 错误喂狗 溢出 看门狗模式寄存器 WDMOD 中断信号 复位信号 向该寄存器写入 0xAA, 然后写入 0x55 会使 WDTC 的值重新装入看门狗定时器 如果看门狗通过 WDMOD 寄存器使能, 那么第 一次喂狗操作还将启动看门狗运行 在看门狗能够产生中断 / 复位之前, 即看门狗溢出之前, 必须完成 一次有效的喂狗时序 注意 : 如果喂狗时序不正确, 将在喂狗之后的第二个 PCLK 周期产生看门狗复位

121 寄存器描述 - 看门狗定时器值寄存器 看门狗常数寄存器 WDTC 正确喂狗 喂狗寄存器 WDFEED PCLK 4 分频 计数器 WDTV 错误喂狗 溢出 看门狗模式寄存器 WDMOD 中断信号 复位信号 该寄存器用于读取看门狗定时器的当前值, 该寄存器为只读

122 WDT 中断 WDT 中断与 VIC 的关系 WDT 处于 VIC 的通道 0, 中断使能寄存器 VICIntEnable 用来控制 VIC 通道的中断使能 VICVectAddr0 向量 IRQ 通道 0 WDT 通道 0 VICIntEnable[0] VICIntSelect[0] IRQ FIQ IRQ 通道分配 VICVectCntl0 VICVectAddr15 VICVectCntl15 向量 IRQ 通道 15 VICDefVectAddr 非向量 IRQ 通道

123 WDT 中断 WDT 中断与 VIC 的关系 WDT 处于 VIC 的通道 0, 中断使能寄存器 VICIntEnable 用来控制 VIC 通道的中断使能 Ø 当 VICIntEnable[0] = 0 时, 通道 0 中断禁止 ; VICVectAddr0 向量 IRQ 通道 0 WDT 通道 0 VICIntEnable[0] VICIntSelect[0] IRQ FIQ IRQ 通道分配 VICVectCntl0 VICVectAddr15 VICVectCntl15 向量 IRQ 通道 15 VICDefVectAddr 非向量 IRQ 通道

124 WDT 中断 WDT 中断与 VIC 的关系 WDT 处于 VIC 的通道 0, 中断使能寄存器 VICIntEnable 用来控制 VIC 通道的中断使能 Ø 当 VICIntEnable[0] = 0 时, 通道 0 中断禁止 ; Ø 当 VICIntEnable[0] = 1 时, 通道 0 中断使能 ; VICVectAddr0 向量 IRQ 通道 0 WDT 通道 0 VICIntEnable[0] VICIntSelect[0] IRQ FIQ IRQ 通道分配 VICVectCntl0 VICVectAddr15 VICVectCntl15 向量 IRQ 通道 15 VICDefVectAddr 非向量 IRQ 通道

125 WDT 中断 WDT 中断注意事项 : WDT 的中断标志位无法通过软件清零, 只能通过硬件复位清零 因此, 当发生 WDT 中断时, 只能通过禁止 WDT 中断的方式返回, 即,VICIntEnable[0] = 0 VICVectAddr0 向量 IRQ 通道 0 WDT 通道 0 VICIntEnable[0] VICIntSelect[0] IRQ FIQ IRQ 通道分配 VICVectCntl0 VICVectAddr15 VICVectCntl15 向量 IRQ 通道 15 VICDefVectAddr 非向量 IRQ 通道

126 4.6 看门狗 使用看门狗的注意要点 WDT 定时器为递减计数, 向下溢出时产生中断和 ( 或 ) 复位 ; 使能看门狗后, 必需要要执行 一次正确的喂狗操作才能启动看门狗 ; 看门狗没有独立的振荡器, 其使用 PCLK 作为时钟 所以 CPU 不能进入掉电模式, 否则看门狗将停止工作 ; 看门狗溢出时间 = N t pclk 4

127 使用示例 操作流程 设置看门狗定时重装值 设置看门狗工作模式 一次喂狗操作启动看门狗

128 使用示例 操作流程 设置看门狗定时重装值 设置看门狗工作模式 一次喂狗操作启动看门狗 操作流程 C 代码 : Void WDTInit(void) // 看门狗初始化 { 设置看门狗定 WDTC 时重装值 = 0x10000; WDMOD = 0x03; WdtFeed(); 设置看门狗工 } 作模式一次喂狗操作 Void 启动看门狗 WdtFeed(void) // 喂狗程序 { WDFEED = 0xAA; WDFEED = 0x55; }