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ARM------硬件程序开发

news 来源：原创 2025/6/25 16:16:26

硬件程序开发流程

相关硬件的工作原理
- 理解硬件的工作原理，明确硬件的功能和用途。
硬件连接
- 将硬件设备正确连接到开发板上。
编写程序
- 根据硬件功能编写相应的程序代码。
调试验证
- 通过调试工具验证程序的正确性，确保硬件功能正常。

控制LED的步骤

找到LED对应的丝印
- 在开发板（PCB）上找到LED对应的丝印标识。
找到对应的器件
- 在原理图中根据丝印找到对应的LED器件。
找到连接的处理器引脚
- 确定LED连接到处理器的哪个引脚（如GPB5）。
控制引脚输出高低电平
- 配置引脚功能为输出，并通过寄存器控制引脚输出高低电平。

一、LED灯点亮

寄存器配置

端口B控制寄存器（GPBCON, GPBDAT, GPBUP）

寄存器	地址	R/W	描述	复位值
GPBCON	0x56000010	R/W	配置端口B的引脚	0x0
GPBDAT	0x56000014	R/W	端口B的数据寄存器	-
GPBUP	0x56000018	R/W	端口B的上拉使能寄存器	0x0

GPBCON寄存器位配置

位	描述	初始状态
GPB5[11:10]	00 = 输入，01 = 输出，10 = nXBACK，11 = 保留	0

GPBDAT寄存器位配置

位	描述	初始状态
GPB5	当端口配置为输出时，控制引脚输出高低电平	-

代码实现

1. 初始化LED

void led1_init(void)
{
    // 配置GPB5引脚功能为输出
    gpio_cfg(GPB5, OUT);

    // 使GPB输出高电平（LED灭）
    GPBDAT |= (0xF << 5);
}

2. LED亮灯

void led1_on(void)
{
    // 输出低电平（LED亮）
    GPBDAT &= ~(0xF << 5);
}

3. LED灭灯

void led1_off(void)
{
    // 输出高电平（LED灭）
    GPBDAT |= (0xF << 5);
}

4. 流水灯效果

void led1_flow(void)
{
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        // 依次点亮不同的LED
        GPBDAT |= (0xF << 5);          // 所有LED灭
        GPBDAT &= ~(1 << (5 + i));     // 第i个LED亮
        delay(100000);                 // 延时
    }
}

5. 按键控制LED

void buttons(void)
{
    int eint4 = GPGDAT & 1;        // 检测EINT4按键状态
    int eint5 = (GPFDAT >> 4) & 0x1; // 检测EINT5按键状态
    int eint6 = (GPFDAT >> 5) & 0x1; // 检测EINT6按键状态
    int eint8 = (GPFDAT >> 6) & 0x1; // 检测EINT8按键状态

    // 根据按键状态控制对应的LED
    if (eint4 == 0) GPBDAT &= ~(1 << 5);  // EINT4按下，LED5亮
    else            GPBDAT |= (1 << 5);   // EINT4松开，LED5灭

    if (eint5 == 0) GPBDAT &= ~(1 << 6);  // EINT5按下，LED6亮
    else            GPBDAT |= (1 << 6);   // EINT5松开，LED6灭

    if (eint6 == 0) GPBDAT &= ~(1 << 7);  // EINT6按下，LED7亮
    else            GPBDAT |= (1 << 7);   // EINT6松开，LED7灭

    if (eint8 == 0) GPBDAT &= ~(1 << 8);  // EINT8按下，LED8亮
    else            GPBDAT |= (1 << 8);   // EINT8松开，LED8灭
}

二、时钟配置

1. 时钟分频寄存器 (CLKDIVN)

地址: 0x4C000014
功能: 控制HCLK和PCLK的分频比例。
位域定义:
- HCLK分频器: 位1 (HDIVN)，用于设置HCLK的分频比例。
- PCLK分频器: 位0 (PDIVN)，用于设置PCLK的分频比例。
配置方法:
```
CLKDIVN = (0x2 << 1) | 0x1;  // 设置 HCLK 分频器为 2，PCLK 分频器为 1
```
- HCLK 分频器: 2 (HCLK = PCLK * 3)
- PCLK 分频器: 1 (PCLK = MPLLCLK / 2 / 2)

2. 主PLL寄存器 (MPLLCON)

地址: 0x4C000004
功能: 配置主PLL的输出时钟频率。
位域定义:
- M值: 位15-12 (MDIV)，用于设置主分频器。
- P值: 位11-8 (PDIV)，用于设置预分频器。
- S值: 位7-4 (SDIV)，用于设置后分频器。
计算公式:
- MPLL输出频率: (M + 8) * Fin / (P * S)
- 其中:
  - M = MDIV + 8
  - P = PDIV + 2
  - S = SDIV + 2
  - Fin = 外部时钟输入频率 (通常为 12 MHz)
配置方法:
```
MPLLCON = (127 << 12) | (2 << 4) | 1;  // 设置 M=127, P=2, S=1
```
- M值: 127 + 8 = 135
- P值: 2 + 2 = 4
- S值: 1 + 2 = 3
- 计算结果: MPLL 输出频率 = (135) * 12 MHz / (4 * 3) = 135 MHz

3. 时钟频率计算

MPLL输出频率: 135 MHz
HCLK频率: 135 MHz / (HCLK分频器 + 1) = 135 MHz / 3 = 45 MHz
PCLK频率: 135 MHz / (2 * (PCLK分频器 + 1)) = 135 MHz / (2 * 2) = 33.75 MHz

代码实现

#include "clk.h"
#include <s3c2440.h>

// 初始化时钟配置
void clk_init(void)
{
    // 配置时钟分频寄存器 (CLKDIVN)
    // 设置 HCLK 分频器为 2，PCLK 分频器为 1
    CLKDIVN = (0x2 << 1) | 0x1;

    // 配置主PLL寄存器 (MPLLCON)
    // 设置 M=127, P=2, S=1
    MPLLCON = (127 << 12) | (2 << 4) | 1;
}

三、定时器配置

1. 配置 GPIO 引脚为 PWM 模式

GPBCON &= ~(0x03 << 0);  // 清除 GPB0 和 GPB1 的配置
GPBCON |= (0x02 << 0);   // 将 GPB0 配置为 nPWM0 功能

功能：将 GPB0 引脚配置为 PWM 功能（nPWM0）。
逻辑：
- GPBCON 是 GPIO 控制寄存器，低两位控制 GPB0 和 GPB1 的功能。
- 使用位操作清除低两位（0x03 << 0），然后设置为 0x02 << 0，将 GPB0 配置为 PWM 功能。

2. 配置定时器预分频器和分频器

TCFG0 = 24;  // 设置定时器0的预分频值为24

功能：设置定时器 0 的预分频值。
逻辑：
- TCFG0 是定时器配置寄存器，Prescaler0 决定定时器 0 和 1 的预分频值。
- 预分频值设置为 24，定时器输入时钟频率计算公式为：
  定时器输入时钟频率=(预分频值+1)PCLK
- 分频值默认为 1（未显式设置）。

3. 配置定时器时钟源选择

TCFG1 &= ~(0xf);  // 清除 MUX0 的低4位，选择默认时钟源

功能：选择定时器 0 的时钟源。
逻辑：
- TCFG1 是定时器时钟源选择寄存器，MUX0 控制定时器 0 的时钟源。
- 清除 MUX0 的低 4 位（0xf），选择默认时钟源（内部时钟源，分频值为 1/2 PCLK）。

4. 设置定时器计数值和比较值

TCNTB0 = 2000;  // 设置定时器0的计数值
TCMPB0 = 1000;  // 设置定时器0的比较值（占空比50%）

功能：设置定时器 0 的计数值和比较值。
逻辑：
- TCNTB0 是定时器 0 的计数缓冲寄存器，设置计数值为 2000。
- TCMPB0 是定时器 0 的比较缓冲寄存器，设置比较值为 1000。
- PWM 周期计算公式：
  PWM 周期=(TCNTB0+1)×(预分频值+1)×分频值
- 占空比计算公式：
  占空比=TCNTB0TCMPB0×100%
- 本例中占空比为 50%（1000/2000 = 0.5）。

5. 配置定时器控制寄存器 TCON

TCON &= ~(1 << 4);  // 禁用死区功能
TCON |= (1 << 3);   // 启用自动重载模式
TCON |= (1 << 2);   // 启用输出变相功能
TCON |= (1 << 1);   // 手动更新定时器寄存器
TCON &= ~(1 << 1);  // 清除手动更新位（必须在下次写操作前清零）

功能：配置定时器 0 的控制寄存器。
逻辑：
- 死区功能：清除 TCON 的第 4 位（bit4=0），禁用死区功能。
- 自动重载模式：设置 TCON 的第 3 位（bit3=1），启用自动重载模式。
- 输出变相功能：设置 TCON 的第 2 位（bit2=1），启用输出变相功能。
- 手动更新：设置 TCON 的第 1 位（bit1=1），手动更新定时器寄存器。
- 清除手动更新位：必须在下次写操作前清零 bit1。

6. 启动定时器 0

TCON |= (1 << 0);   // 启动定时器0

功能：启动定时器 0。
逻辑：
- 设置 TCON 的第 0 位（bit0=1），启动定时器 0。

四、ADC配置

1. ADC 初始化函数 `adc_init`

void adc_init(void)
{
    ADCCON = (1 << 14) | (49 << 6);
}

功能：初始化 ADC 控制寄存器 ADCCON。
逻辑：
- 使能预分频器：
  - 设置 ADCCON 的第 14 位（PRSCEN）为 1，使能预分频器。
- 设置预分频值：
  - 设置 ADCCON 的第 13:6 位（PRSCVL）为 49，调整 ADC 频率。
  - 注意：ADC 频率应低于 PCLK 的 1/5。
- 其他配置：
  - 默认选择模拟输入通道为 AIN0（未显式设置）。
  - 默认设置为正常工作模式（未显式设置）。

2. ADC 启动函数 `adc_start`

void adc_start(unsigned char ch)
{
    ADCCON &= ~(0x7 << 3);  // 清除 SEL_MUX 位
    ADCCON |= (ch << 3);    // 设置 SEL_MUX 位为指定通道

    // 使能读启动操作
    ADCCON |= (1 << 0); // ENABLE_START = 1
}

功能：启动 ADC 转换。
逻辑：
- 选择模拟输入通道：
  - 清除 ADCCON 的第 5:3 位（SEL_MUX），然后设置为指定的通道 ch。
  - ch 的取值范围为 0-7，对应不同的模拟输入通道（AIN0 到 XP）。
- 启动 ADC 转换：
  - 设置 ADCCON 的第 0 位（ENABLE_START）为 1，启动 ADC 转换。
  - 注意：启动后该位会被硬件清零。

3. ADC 数据读取函数 `adc_read`

short adc_read(void)
{
    short value = 0;
    int i = 100;

    // 等待转换结束
    while (!(ADCCON & (1 << 15)) && i--);
    if (i <= 0)
        return -1;

    // 读取转换结果
    value = ADCDAT0 & 0x3ff;
    return value;
}

功能：读取 ADC 转换结果。
逻辑：
- 等待转换结束：
  - 检查 ADCCON 的第 15 位（ECFLG），等待转换结束标志位为 1。
  - 如果超时（i 减到 0），返回错误值 -1。
- 读取转换结果：
  - 从 ADCDAT0 寄存器读取转换结果，取低 10 位（0x3ff）作为有效数据。
  - 返回读取的值。

总结

初始化 ADC：
- 使能预分频器。
- 设置预分频值为 49，调整 ADC 频率。
- 默认选择 AIN0 通道和正常工作模式。
启动 ADC 转换：
- 根据传入的通道号选择模拟输入通道。
- 启动 ADC 转换。
读取 ADC 数据：
- 等待转换结束。
- 读取转换结果并返回。

五、中断配置

1. 外部中断 EINT8 初始化函数 `eint8_init`

void eint8_init(void)
{	//配置GPIO 引脚为外部中断模式
	GPGCON &= ~(0x3 << 0);
	GPGCON |= (0x2 << 0);

	//配置EINT8的触发方式
	EXTINT1 &= ~(0x7 << 0);
	EXTINT1 |= (0x2 << 0);	//设置EINT8的触发方式为下降沿触发

	//使能EINT8中断
	//EINTMASK 寄存器：这是一个外部中断屏蔽寄存器，用于控制外部中断是否被允许。
	//INTMSK 寄存器：这是一个中断屏蔽寄存器，用于控制内部中断是否被允许。
   	EINTMASK &= ~(1 << 8); //使能EINT8中断
	INTMSK &= ~(1 << 5);   //使能EINT8_23中断
}

功能：初始化外部中断 EINT8。
逻辑：
- 配置 GPIO 引脚：
  - 清除 GPGCON 的低两位（0x3 << 0），然后设置为 0x2 << 0，将 GPG0 配置为外部中断模式。
- 配置触发方式：
  - 清除 EXTINT1 的低三位（0x7 << 0），然后设置为 0x2 << 0，将 EINT8 的触发方式设置为下降沿触发。
- 使能中断：
  - 清除 EINTMASK 的第 8 位（1 << 8），使能 EINT8 中断。
  - 清除 INTMSK 的第 5 位（1 << 5），使能 EINT8_23 中断。

2. 处理 EINT8 中断的函数 `deal_eint8_23`

void deal_eint8_23(void)
{
	//检测EINT8是否发生了中断
	//EINTPEND 寄存器：这是一个外部中断挂起寄存器，用于指示当前有哪些外部中断请求正在等待处理。
	if(EINTPEND & (1 << 8))
	{
		// 清除EINT8的中断标志位 
		EINTPEND |= (1 << 8);//通过写1清除EINTPEND的第八位
	}	
}

功能：处理 EINT8 中断。
逻辑：
- 检测中断：
  - 检查 EINTPEND 的第 8 位是否为 1，判断 EINT8 是否发生了中断。
- 清除中断标志位：
  - 通过写 1 到 EINTPEND 的第 8 位，清除中断标志位。

3. 中断处理函数 `c_deal_irq`

void c_deal_irq(void)
{
	//获取中断源的偏移量
	unsigned int irq_num = INTOFFSET;// INTOFFSET 寄存器指示当前中断源的偏移量
 	switch (INTPND)
	 {
    	case EINT8_23: 
			deal_eint8_23(); 	
		break;
		default:
		break;
	}	
	
	//清除中断标志位
	SRCPND |= (1 << irq_num);// 通过写 1 清除 SRCPND 中的相应位
	
	//INTPND 寄存器：这是一个中断挂起寄存器，用于指示当前有哪些中断请求正在等待处理。
	//中断标志位：当一个中断发生时，相应的标志位会被硬件自动置为 1。在中断处理完成后，需要手动清除这些标志位，否则中断系统会认为该中断仍然未处理，无法再次触发。
	//通过读取 INTPND 寄存器的值，并将其重新写回 INTPND 寄存器。
	//INTPND 里只有挂起的那一位置1，对改为写1，硬件会自动清除其中的中断标志位（即把标志位从 1 变为 0）。
	INTPND = INTPND;
}

功能：处理中断请求。
逻辑：
- 获取中断源：
  - 读取 INTOFFSET 寄存器，获取当前中断源的偏移量。
- 调用处理函数：
  - 根据 INTPND 寄存器的值，判断中断源并调用相应的处理函数（如 deal_eint8_23）。
- 清除中断标志位：
  - 通过写 1 到 SRCPND 的相应位，清除源挂起标志位。
  - 通过读取 INTPND 并重新写回，清除中断挂起标志位。

4.注意事项

中断标志位清除：必须在中断处理完成后清除中断标志位，否则中断系统会认为该中断仍然未处理，无法再次触发。
中断优先级：INTOFFSET 寄存器指示当前中断源的偏移量，确保中断处理的优先级正确。
中断屏蔽：通过 EINTMASK 和 INTMSK 寄存器控制中断的使能和屏蔽。

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控制LED的步骤

一、LED灯点亮

寄存器配置

端口B控制寄存器（GPBCON, GPBDAT, GPBUP）

GPBCON寄存器位配置

GPBDAT寄存器位配置

代码实现

1. 初始化LED

2. LED亮灯

3. LED灭灯

4. 流水灯效果

5. 按键控制LED

二、时钟配置

1. 时钟分频寄存器 (CLKDIVN)

2. 主PLL寄存器 (MPLLCON)

3. 时钟频率计算

代码实现

三、定时器配置

1. 配置 GPIO 引脚为 PWM 模式

2. 配置定时器预分频器和分频器

3. 配置定时器时钟源选择

4. 设置定时器计数值和比较值

5. 配置定时器控制寄存器 TCON

6. 启动定时器 0

四、ADC配置

1. ADC 初始化函数 adc_init

2. ADC 启动函数 adc_start

3. ADC 数据读取函数 adc_read

总结

五、中断配置

1. 外部中断 EINT8 初始化函数 eint8_init

2. 处理 EINT8 中断的函数 deal_eint8_23

3. 中断处理函数 c_deal_irq

4.注意事项

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1. ADC 初始化函数 `adc_init`

2. ADC 启动函数 `adc_start`

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1. 外部中断 EINT8 初始化函数 `eint8_init`

2. 处理 EINT8 中断的函数 `deal_eint8_23`

3. 中断处理函数 `c_deal_irq`