ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Xây dựng bài thí nghiệm môn học vi xử lý - vi điều khiển dựa trên KIT LM3S8962
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Xây dựng bài thí nghiệm môn học vi xử lý - vi điều khiển dựa trên KIT LM3S8962
Lời cam đoan.........................................................................................................................
Mục lục...................................................................................................................................
Các từ viết tắt.........................................................................................................................
Các hình ảnh được dùng .....................................................................................................
Lời mở đầu.............................................................................................................................
Chương 1 Tổng quan về ARM và Cortex-M3............................................................. 1
1.1 Giới thiệu chương.......................................................................................................... 1
1.2 Vài nét ARM và Cortex-M3......................................................................................... 1
1.2.1 Lịch sử phát triển ARM............................................................................................. 1
1.2.2 Cortex-M3................................................................................................................... 2
1.3 Đặc điểm cơ bản Cortex-M3 và LM3S8962.............................................................. 2
1.3.1 Sơ đồ khối bộ Cortex-M3 đơn giản......................................................................... 2
1.3.2 Kiến trúc ARM Cortex-M3................................................................................3
1.3.3 Đặc điểm cơ bản LM3S8962............................................................................6
1.4 Kết luận chương.................................................................................................19
Chương 2: Bộ xử lý Cortex-M3..................................................................................... 20
2.1 Giới thiệu chương......................................................................................................... 20
2.2 Kiến trúc đường ống và mô hình lập trình................................................................ 20
2.2.1 Kiến trúc đường ống(pipeline)................................................................................ 21
2.2.2 Thanh ghi................................................................................................................... 24
2.2.3 Các chế độ hoạt động............................................................................................... 31
2.2.4 Hệ thống nhớ............................................................................................................. 34
2.2.4.1 Tổng quan hệ thống nhớ....................................................................................... 34
2.2.4.2 Bản đồ bộ nhớ........................................................................................................ 35
2.2.4.3 Truy cập bộ nhớ không xếp hàng........................................................................ 38
2.2.4.4 Bộ nhớ SRAM và kỹ thuật bit-banding.............................................................. 40
2.2.4.5 Chế độ Endian........................................................................................................ 44
2.2.4.6 Bộ nhớ Flash .......................................................................................................... 46
2.2.5 Tập lệnh...................................................................................................................... 48
2.2.5.1 Asembly cơ bản..................................................................................................... 48
2.2.5.2 Nhóm lệnh cơ bản.................................................................................................. 49
2.3 Kiến trúc hệ thống của ARM Cortex-M3................................................................. 61
2.3.1 Bus và ma trận Bus................................................................................................... 61
2.3.1.1 Tổng quan về giao tiếp Bus.................................................................................. 61
2.3.1.2 Tuân thủ AMBA3................................................................................................. 61
2.3.1.3 Giao tiếp bus Icode ............................................................................................... 62
2.3.1.4 Giao tiếp bus Dcode............................................................................................. 62
2.3.1.5 Giao tiếp hệ thống................................................................................................ 62
2.3.1.6 Bus ngoại vi riêng bên ngoài................................................................................ 63
2.3.1.7 Đặc tính định thời AHB....................................................................................... 63
2.3.1.8 Tính hiệu của các giao tiếp bus.......................................................................... 64
2.3.2 Điều khiển ngắt và bộ điều khiển vecto ngắt lồng nhau NVIC.......................... 68
2.3.2.1 Tổng quan NVIC.................................................................................................... 68
2.3.2.2 Cấu hình ngắt cơ bản............................................................................................ 69
2.3.2.3 Cho phép ngắt và xoá ngắt................................................................................... 70
2.3.2.4 Ngắt pending và xoá pending.............................................................................. 74
2.3.2.5 Trạng thái hoạt động............................................................................................. 79
2.3.2.6 SYSTICK Timer..................................................................................................... 81
2.3.2.7 Hành vi ngắt........................................................................................................... 85
2.3.3 Ngoại lệ...................................................................................................................... 87
2.3.3.1 Sơ đồ khối............................................................................................................... 87
2.3.3.2 Tổng quan mô hình ngoại lệ................................................................................. 90
2.3.3.3 Loại ngoại lệ........................................................................................................... 90
2.3.3.4 Ưu tiên ngoại lệ...................................................................................................... 91
2.3.3.5 Quyền ưu tiên trước............................................................................................... 93
2.3.3.6 Bảng vecto.............................................................................................................. 96
2.3.3.7 Đầu vào ngắt và hành vi pending........................................................................ 97
2.3.3.8 SVC và pendSV..................................................................................................... 100
2.3.4 Đơn vị bảo vệ bộ nhớ MPU.................................................................................... 101
2.3.4.1 Tổng quan.............................................................................................................. 102
2.3.4.2 Thanh ghi MPU..................................................................................................... 102
2.3.4.3 Thiết lập MPU....................................................................................................... 112
2.3.4.4 Thiết lập điển hình............................................................................................... 113
2.4 Điều khiển hệ thống.................................................................................................... 114
2.4.1 Mô tả chức năng....................................................................................................... 114
2.4.1.1 Nhận dạng thiết bị................................................................................................ 114
2.4.1.2 Điều khiển reset.................................................................................................... 115
2.4.1.3 Điều khiển nguồn................................................................................................. 116
2.4.1.4 Điều khiển xung nhịp........................................................................................... 117
2.4.1.5 Điều khiển hệ thống............................................................................................. 117
2.4.2 Khởi tạo và cấu hình............................................................................................... 122
2.4.3 Bản đồ thanh ghi .................................................................................................... 123
2.5 Hệ thống Debug........................................................................................................... 124
2.5.1 Giới thiệu.................................................................................................................. 124
2.5.2 System debug và Core debug ................................................................................ 126
2.5.3 Debug Port................................................................................................................ 129
2.5.4 Cortex-M3 Debug và Trace.................................................................................... 130
2.6 Kết luận chương.......................................................................................................... 132
Chương 3: Ngoại vi Cortex-M3.................................................................................... 136
3.1. Giới thiệu chương....................................................................................................... 136
3.2 Ngoại vi hệ thống........................................................................................................ 137
3.2.1 GPIO........................................................................................................................... 137
3.2.1.1 Sơ đồ khối ............................................................................................................. 137
3.2.1.2 Đặc điểm................................................................................................................ 138
3.2.1.3 Mô tả chức năng.................................................................................................... 139
3.2.1.4 Khởi tạo và cấu hình............................................................................................ 143
3.2.1.5 Thanh ghi liên quan.............................................................................................. 145
3.2.2 Timer mục đích chung............................................................................................. 147
3.2.2.1 Sơ đồ khối.............................................................................................................. 147
3.2.2.2 Đặc điểm GPTM.................................................................................................... 147
3.2.2.3 Mô tả chức năng.................................................................................................... 148
3.2.2.4 Điều kiện reset GPTM.......................................................................................... 149
3.2.2.5 Khởi tạo và cấu hình............................................................................................ 149
3.2.2.6 Bản đồ thanh ghi................................................................................................... 152
3.2.3 Watchdog timer........................................................................................................ 153
3.2.3.1 Sơ đồ khối.............................................................................................................. 153
3.2.3.2 Đặc điểm WDT...................................................................................................... 154
3.2.3.3 Mô tả chức năng.................................................................................................... 155
3.2.3.4 Cấu hình và khởi tạo............................................................................................ 155
3.2.3.5 Bản đồ thanh ghi................................................................................................... 156
3.2.4 Module Hibernation................................................................................................ 156
3.2.4.1 Sơ đồ khối.............................................................................................................. 157
3.2.4.2 Đặc điểm................................................................................................................ 157
3.2.4.3 Mô tả chức năng.................................................................................................... 158
3.2.4.4 Khởi tạo và cấu hình............................................................................................ 160
3.2.4.5 Bản đồ thanh ghi................................................................................................... 160
3.3 Ngoại vi nối tiếp......................................................................................................... 161
3.3.1 UART......................................................................................................................... 161
3.3.1.1 Sơ đồ khối.............................................................................................................. 161
3.3.1.2 Đặc điểm................................................................................................................ 161
3.3.1.3 Mô tả chức năng.................................................................................................... 162
3.3.1.4 Khởi tạo và cấu hình............................................................................................ 162
3.3.1.5 Bản đồ thanh ghi................................................................................................... 163
3.3.2 I2C.............................................................................................................................. 164
3.3.2.1 Sơ đồ khối.............................................................................................................. 164
3.3.2.2 Đặc điểm................................................................................................................ 165
3.3.2.3 Mô tả chức năng.................................................................................................... 166
3.3.2.4 Khởi tạo và cấu hình............................................................................................ 166
3.3.2.5 Bản đồ thanh ghi................................................................................................... 167
3.3.3 SSI.............................................................................................................................. 168
3.3.3.1 Sơ đồ khối.............................................................................................................. 168
3.3.3.2 Đặc điểm................................................................................................................ 168
3.3.3.3 Mô tả chức năng.................................................................................................... 168
3.3.3.4 Khởi tạo và cấu hình............................................................................................ 169
3.3.3.5 Bản đồ thanh ghi................................................................................................... 170
3.3.4 CAN........................................................................................................................... 171
3.3.4.1 Sơ đồ khối.............................................................................................................. 171
3.3.4.2 Đặc điểm................................................................................................................ 172
3.3.4.3 Mô tả chức năng.................................................................................................... 173
3.3.4.4 Khởi tạo và cấu hình............................................................................................ 173
3.3.4.5 Bản đồ thanh ghi................................................................................................... 179
3.3.5 Ethernet..................................................................................................................... 180
3.3.5.1 Sơ đồ khối.............................................................................................................. 180
3.3.5.2 Đặc điểm................................................................................................................ 181
3.3.5.3 Mô tả chức năng.................................................................................................... 182
3.3.5.4 Khởi tạo và cấu hình............................................................................................ 186
3.3.5.5 Bản đồ thanh ghi................................................................................................... 186
3.4 Ngoại vi tương tự......................................................................................................... 188
3.4.1 Bộ so sánh tương tự................................................................................................. 188
3.4.1.1 Sơ đồ khối.............................................................................................................. 188
3.4.1.2 Đặc điểm............................................................................................................... 188
3.4.1.3 Mô tả chức năng.................................................................................................... 189
3.4.1.4 Lập trình tham chiếu bên trong.......................................................................... 190
3.4.1.5 Khởi tạo và cấu hình............................................................................................ 191
3.4.1.6 Bản đồ thanh ghi................................................................................................... 191
3.4.2 Biến đổi ADC........................................................................................................... 191
3.4.2.1 Sơ đồ khối.............................................................................................................. 191
3.4.2.2 Đặc điểm............................................................................................................... 192
3.4.2.3 Mô tả chức năng.................................................................................................... 193
3.4.2.4 Khởi tạo và cấu hình............................................................................................ 197
3.4.2.5 Bản đồ thanh ghi................................................................................................... 198
3.5 Ngoại vi điều khiển chuyển động............................................................................. 199
3.5.1 PWM.......................................................................................................................... 199
3.5.1.1 Sơ đồ khối.............................................................................................................. 199
3.5.1.2 Đặc điểm............................................................................................................... 200
3.5.1.3 Mô tả chức năng.................................................................................................... 201
3.5.1.4 Khởi tạo và cấu hình............................................................................................ 204
3.5.1.5 Bản đồ thanh ghi................................................................................................... 204
3.5.2 QEI............................................................................................................................. 205
3.5.2.1 Sơ đồ khối.............................................................................................................. 205
3.5.2.2 Đặc điểm............................................................................................................... 206
3.5.2.3 Mô tả chức năng.................................................................................................... 207
3.5.2.4 Khởi tạo và cấu hình............................................................................................ 209
3.5.2.5 Bản đồ thanh ghi................................................................................................... 209
3.6 Kết luận chương.......................................................................................................... 210
Chương 4: Board LM3S8962 và chương trình biên dịch......................................... 211
4.1 Giới thiệu chương........................................................................................................ 211
4.2 Board LM3S8962 ....................................................................................................... 211
4.3 Cài đặđặt Keil™ RealView® MDK và tạo project mới........................................ 212
4.4 Kết luận chương.......................................................................................................... 219
Kết luận và hướng phát triển đề tài....................................................................................
Tài liệu tham khảo................................................................................................................
