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................................................................................................................