GPIOSetValue() 一個是設置端口方向,一個是設置輸出的值,直接調用就可以了。
如果在片內RAM當中運行代碼并且應用程序需要調用中斷,那么必須將中斷向量重新映射到Flash地址0x0。這樣做是因為所有的異常向量都位于地址0x0及以上。通過將寄存器MEMMAP(位于系統控制模塊當中)配置為用戶RAM模式來實現這一點。
#ifdef __DEBUG_RAM
LPC_SYSCON->SYSMEMREMAP = 0x1;
#else
#ifdef __DEBUG_FLASH
LPC_SYSCON->SYSMEMREMAP = 0x2;
#endif
#endif
ARM 微控制器有一個顯著的特點,就是都可以把時鐘頻率倍頻到很高,具體到多高,每個系列的微控制器都有一個指標,我們現在要學的Cortex-M0內核處理器 LPC1114最高能到50MHz,當然,其它的ARM內核微處理器可以倍頻到更高,現在好多手機都采用了ARM內核處理器,比如賣的很火的諾基亞 5233就是采用了ARM11處理器,ARM11的處理器的主頻為433MHz,比Cortex-M0的50MHz高多了吧!所以Cortex-M0處理器被ARM稱為入門級的內核!
要實現對系統時鐘的配置,時鐘配置圖是必須要看懂的!因為它比文字更具有參考價值,看上這張圖配置時鐘,絕對不會出現漏洞!(我建議你把這張圖打印出來貼到你的墻上,我就是這么做的,你看著辦吧!)接下來,我將一步一步引領你徹底看懂這張“時鐘配置圖”。
注意了,要開始講圖了!(這張圖就是數據手冊說的時鐘產生單元:CGU(Clock generationunit))
LPC1114 內部含有3個時鐘振蕩器:系統振蕩器,IRC振蕩器,看門狗振蕩器。系統振蕩器就是需要配合外部晶振工作的振蕩器(這是任何一款單片機都有的);IRC振蕩器就是內部RC振蕩器,就是我在上面“總覽LPC1114”中提到的那個LPC1114一上電就默認選擇的12MHz時鐘振蕩器,它的精度沒有配合外部晶振的系統振蕩器高;看門狗振蕩器就是給看門狗提供的時鐘振蕩器!這么說大家明白了吧,在接下來的敘述里面,一提到系統振蕩器就是指利用外部晶振的時鐘振蕩器,IRC振蕩器就是指LPC1114的內部時鐘振蕩器,可不要搞混了哦!
我們先從圖的中心點看起,找到“主時鐘”三個字,看“主時鐘”的左面,有四條線到了“主時鐘”的框上,這四條線就是“主時鐘”的來源,它們分別是:IRC振蕩器,看門狗振蕩器,倍頻之前的時鐘(sys_pllclkin)和倍頻之后的時鐘(sys_pllclkout)。也就是主時鐘可以在這四個時鐘源當中選擇一個做為主時鐘!通過操縱(人家專業名詞不叫“操縱”,叫“訪問”)“主時鐘源選擇寄存器(MAINCLKSEL)”實現。這個32位的主時鐘源選擇寄存器MAINCLKSEL只用到了兩位(誰讓兩位就可以表示四種狀態呢!),剩下的全都是保留位,如下:
位(bit) 符號 值 描述 復位值
1:0 SEL 00 選擇IRC振蕩器 00
01 選擇輸入到PLL之前的時鐘
10 選擇看門狗振蕩器
11 選擇PLL之后的時鐘
31:2 - - 保留 0
看復位值,系統默認情況下就是選擇IRC振蕩器作為系統的主時鐘的。我們為了讓LPC1114發揮出它最大的性能,就喜歡選擇PLL(PLL就是倍頻的意思)后的時鐘,在程序中這樣寫:
SYSCON->MAINCLKSEL = 0x00000003;//主時鐘源選擇PLL后的時鐘
接下來看圖上,找到“系統PLL”方框,看它左面倒梯形方框的左面,有三條線,這三條線就是可以做為倍頻時鐘源的時鐘源。這三個時鐘源分別是:IRC振蕩器,系統振蕩器,看門狗振蕩器。這不就是LPC1114的三個時鐘振蕩器么,原來它們都可以做為PLL的時鐘源!該選擇誰捏?這就要操縱“系統倍頻時鐘源選擇寄存器(SYSPLLCLKSEL)”了。這個32位的寄存器也是只用到了兩位:
(兩位就可以表示四種狀態了,三個狀態當然是綽綽有余!)
位(bit) 符號 值 描述 復位值
1:0 SEL 00 選擇IRC振蕩器 00
01 選擇系統振蕩器
10 選擇看門狗振蕩器
11 保留
31:2 - - 保留 0
看復位值,系統默認情況下就是選擇IRC振蕩器作為PLL輸入時鐘源的。既然我們外部安插了精確的12M晶振,就是想把它做為時鐘源的,選擇上面表格當中的 01,就是選擇了外部12M晶振!(我在先前提到過,“系統振蕩器”就是代表外部的晶振,為了防止看的不仔細的朋友存在,我還是再說一遍吧!)
程序中這樣寫:
SYSCON->SYSPLLCLKSEL = 0x00000001;//PLL時鐘源選擇“系統振蕩器”
當然,操作順序應該是先選擇PLL的時鐘源,再選擇主時鐘源!
到現在,“主時鐘”左面的部分就看完了,接下來看“主時鐘”右面的!
右面部分從上往下看,首先呢,是“系統時鐘分頻器”方框,方框的右面橫線上寫著“系統時鐘”四個字。怎么樣!迷惑了吧!這里方框中所提到的“系統時鐘分頻器”其實就是“系統AHB時鐘分頻器(SYSAHBCLKDIV)”。這個寄存器的名字會把好多人迷惑的!因為這個分頻器可不僅僅給 AHB(LPC1114的AHB只有GPIO,關于什么是AHB,什么是APB,去百度搜一下吧!介紹需要兩頁紙哦!)提供時鐘的,它除了給AHB提供時鐘,還給內核,存儲器以及APB提供時鐘。一定意義上說,它就是“系統時鐘分頻器”了,給這個寄存器寫0,LPC1114就不工作了;給這個寄存器寫 1,LPC1114的系統時鐘就是主時鐘除以1;寫2,LPC1114的系統時鐘就是主時鐘除以2,以此類推!假如把外部晶振倍頻了4倍作為主時鐘,主時鐘就是48MHz,對SYSAHBCLKDIV寫4,系統時鐘就是12MHz。這時候有人就會有疑問了:“神經病啊!既然都倍頻起來了,還要縮小”!其實這是因為有時候我們的電路板上的其它芯片不能夠在很快的頻率下工作,否則就會出錯,比如無線通信芯片NRF24L01的速率就不能超過10MHz,所以某些時候,需要多分頻了。規定最多可以分頻255,所以你就可以想到,這個寄存器只用8位就可以了:
位(bit) 符號 值 描述 復位值
7:0 DIV 00000000 關閉系統時鐘 00000001
00000001 用1除
00000010 用2除
......
......
11111111 用255除
31:8 - - 保留 0
一般情況下,我們寫1,程序如下:(這條語句可以不用寫,因為默認值就是1)
SYSCON->SYSAHBCLKDIV = 0x01;//AHB時鐘分頻值為1
再往下看圖,數一下,有6個分頻器,這6個分頻器是:SSP0分頻器,SSP1分頻器,UART分頻器,SysTick分頻器,看門狗分頻器和CLKOUT引腳分頻器。
這些分頻器寄存器和SYSAHBCLKDIV是一樣的,都是用了8位,都是可以最多分頻255,我這里就不把表格畫出來了,唯一不同的是,這6個分頻器寄存器的復位值為0,而不是1。也就是說,在默認情況下,這些外設都是不工作的(沒有時鐘怎么工作!)這完全是為了節能做貢獻,不用就不讓它浪費電,用的時候再開!
看最后兩個分頻器!通過上面的介紹,你現在也可以看懂了,圖上說:看門狗的時鐘源可以有3個來源,不僅僅只有“看門狗振蕩器”可以給它提供,還可以用主時鐘或是IRC振蕩器!多么靈活的LPC1114呀!
LPC1114上的第四引腳是:PIO0_1/CLKOUT/CT32B0MAT2。這個腳可以當做P0.1腳,CLKOUT引腳和32位定時器的輸出腳。CLKOUT引腳,顧名思義,它是用來輸出時鐘的,輸出時鐘有什么用?
用處1:給別的需要時鐘的芯片提供時鐘;
用處2:用示波器觀察此引腳上的頻率可以判斷你寫的時鐘配置程序是否正確。
這個引腳在默認的情況下是P0.1腳,假如你要看看到底有沒有把外部的12MHz晶振倍頻到48MHz,你可以把這只腳配置為CLKOUT引腳,用示波器觀察觀察!
由圖中可知,它可以選擇IRC振蕩器,系統振蕩器,看門狗振蕩器以及主時鐘源作為時鐘源,選擇誰作為它的時鐘源,你就可以看到誰的頻率到底是多少了。
(在下面會給出實現的程序,不要急哦!)我曾經用這個腳觀察了一下IRC振蕩器的頻率,值在12.01MHz和12.00MHz之間來回跳!后來又看了一下外部晶振的頻率,穩穩的顯示12.00MHz。
到現在,這張圖就看完了,你也應該看懂了!
除了上面提到的“選擇寄存器”,還需要有“使能寄存器”的配合才能使選擇的時鐘源起作用。下面是一個典型的時鐘配置函數:
void SysCLK_config(void)
{
uint8 i;
SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1<< 5);//系統振蕩器上電
SYSCON->SYSOSCCTRL = 0x00000000;//振蕩器未被旁路,1~20Mhz頻率輸入
for (i = 0; i < 200; i++) __nop();//等待振蕩器穩定
SYSCON->SYSPLLCLKSEL = 0x00000001;//PLL時鐘源選擇“系統振蕩器”
SYSCON->SYSPLLCLKUEN = 0x01;//更新PLL選擇時鐘源
SYSCON->SYSPLLCLKUEN = 0x00;//先寫0,再寫1達到更新時鐘源的目的
SYSCON->SYSPLLCLKUEN = 0x01;
while (!(SYSCON->SYSPLLCLKUEN &0x01)); //確定時鐘源更新后向下執行
SYSCON->SYSPLLCTRL = 0x00000023; //設置M=4;P=2;FCLKOUT=12*4=48Mhz
SYSCON->PDRUNCFG &= ~(1<< 7); //PLL上電
while (!(SYSCON->SYSPLLSTAT &0x01)); //確定PLL鎖定以后向下執行
SYSCON->MAINCLKSEL = 0x00000003;//主時鐘源選擇PLL后的時鐘
SYSCON->MAINCLKUEN = 0x01; //更新主時鐘源
SYSCON->MAINCLKUEN = 0x00;//先寫0,再寫1達到更新時鐘源的目的
SYSCON->MAINCLKUEN = 0x01;
while (!(SYSCON->MAINCLKUEN &0x01)); //確定主時鐘鎖定以后向下執行
SYSCON->SYSAHBCLKDIV = 0x01;//AHB時鐘分頻值為1,使AHB時鐘設置為48Mhz
}
程序詳解:
在看程序詳解之前,你最好先看一遍程序。
(如果你是一位剛剛從51單片機接觸ARM單片機的朋友,你會發現這個函數里面的語句書寫方式完全和以前寫51程序不一樣啊,以前給51的寄存器寫值,是用這么一種形式:
SBUF = 0X88;
而現在是用這么一種形式:
SYSCON->MAINCLKSEL=0X00000001;
這里為什么不直接寫成:
MAINCLKSEL=0X00000001;
這其實是因為在NXPLPC11XX.H文件中對系統寄存器的定義采用了結構體(Struct)的形式。現在,你可以在打開51單片機寄存器的定義文件REG51.H文件看一下,它對寄存器的地址定義是這樣的:
sfr SBUF = 0x99;
現在你再打開一下LPC1114對寄存器地址定義的NXPLPC11XX.H文件!全都是結構體的定義,而且是純C語言寫的,再也找不到“sfr”這樣的C51語言了。關于NXPLPC11XX.H文件請看瑞嵌制作的《NXPLPC11XX.H文件詳解》。)
(在以后的程序中,我們會經常看到&=~(1<<3)和|=(1<<3);這樣的句子,這些句子是對位操作用的。因為我們經常要對32位寄存器的某一位操作,還同時不影響其它位的值,所以才有了上面這樣的形式。比如我們說我們要對某個寄存器的bit5(注意:可不是第5位,位是從0開始的)寫0,這樣寫:
寄存器&=~(1<<5);
對寄存器的bit5寫1,這樣寫:
寄存器|=(1<<5);
現在運用你的C語言知識分析一下,把十進制的1寫成二進制32位數就是:
00000000000000000000000000000001
(1<<5)就是把1右移5下,左面補零,執行完這句話以后數就變成:
00000000000000000000000000100000
~(1<<5)就是再把這個數反相:
11111111111111111111111111011111
最后呢!再把這個數&給寄存器,&的操作即是遇到0與1等于0,1與0或1都還是1,所以執行完以后,除了bit5被改成了0,其它的位都沒有變。按照相同的方法,你可以分析一下對bit5寫1的操作。)
現在,我們首先來看一下函數里的第一個語句是對PDRUNCFG寄存器操作,如果你的英語好的話,一眼就看出來這個寄存器是干嘛的了,就是“掉電配置寄存器”,之所以不叫“上電配置寄存器”是因為它是對某位寫“1”掉電,寫“0”上電。這個寄存器的描述請看官方數據手冊第三章。看這個寄存器的bit5,該位控制著系統振蕩器的上電與掉電,默認是1,就是掉電狀態,我們既然已經決定了要用外部晶振作為時鐘源,那么現在就該把它上電了,于是就有了這條語句。
接下來這條語句是對SYSOSCCTRL寄存器操作,這個寄存器叫做“系統振蕩器控制寄存器”。(在后面的學習中,你會經常看到,系統內部的模塊需要好幾道門檻配置以后才能用,除了上電,還得控制,有的還需要再允許一下。這樣做看似麻煩,其實靈活!)系統控制寄存器只用了2個bit,bit0控制著系統振蕩器有沒有被旁路,bit1要根據外部晶振的值是多少來寫1或0。先說bit0,“被旁路”的意思就是“讓它不起作用”;“未被旁路”的意思就是“沒有讓它不起作用”。寫0表示“未被旁路”,寫1表示“被旁路”。那么什么時候被旁路呢?答:在有外部的“直接時鐘源”的時候。如果你51單片機學的很棒的話,你現在就應該明白了,不明白的那就聽我給你解釋吧。其實51單片機也有不利用外部晶振而是利用“直接時鐘源”的時候,電路圖是這個樣子的:
這里我們不需要旁路晶振,所以對該位寫0。bit1是根據外部晶振的值來定的,對該位寫0表示外部晶振頻率值在1~20MHz范圍內,寫1表示外部晶振頻率值在15~50MHz范圍內。在我們的開發板上用的晶振為12MHz,所以對該位寫0。
再往下是一條短暫延時程序,利用__nop();實現。給它一點時間完成任務。
再接下來的5條語句你可以把它看成一個整體,對PLL時鐘源的更新都是這個樣子的。關于SYSPLLCLKSEL寄存器,前面已經講過了。 SYSPLLCLKUEN是PLL時鐘源更新允許寄存器,根據官方數據手冊上的規定,要想實現更新,需要對該寄存器toggle一下,也就是對該寄存器先寫0,再寫1。while語句等待我們剛才寫的1運輸到SYSPLLCLKUEN里面。時鐘源的更新往往是需要一定時間的。
接下來,就該把選擇的時鐘源翻倍了。SYSPLLCTRL是系統倍頻控制寄存器,通過它可以確定倍頻的倍數。倍頻器是一個很有特點的東西。它除了可以用在單片機當中,還可以用在好多需要它的地方,比如射頻無線芯片當中可以用它來提高發射功率。倍頻器運用了模擬電子技術和數字電子技術。有時集成到芯片當中,有時單獨做成一塊芯片!關于LPC1114的倍頻器(PLL)的詳細描述,請看官方數據手冊第三章第九節。SYSPLLCTRL的bit0~bit4確定M 值,bit5和bit6確定P值,bit7是DIRECT位,bit8是BYPASS位。其它位保留。bit7和bit8我們現在還不深究(要深究的話,還需要好好學習倍頻器的結構),只需要知道它倆是來控制PLL的工作模式的,我們一般讓PLL工作在“普通模式”下,保持這倆位的默認值就可以。那么現在只剩M和P了。在普通模式下,PLL輸出頻率的計算公式如下所示:
看到上式,你可能會產生一個疑問:直接用M乘以PLL的輸入頻率Fclkin不行嗎?答案當然不行!為什么要確定P值呢?這個是PLL的機構決定的,在普通模式下,輸出頻率實際上是由FCCO產生的,而為了能讓PLL正常工作,FCCO需要在156~320MHz之間。現在,我們知道PLL的輸入頻率 Fclkin的值為12MHz,LPC1114的允許最大工作頻率為50MHz,現在我們只能把它倍頻四倍到48MHz了,所以M值定位4。根據數據手冊上的規定,P可以定為四個值,即1,2,4,8。這里只有當P=2的時候,FCCO的值為48*2*2=192,在156~320之間。所以,我們一般情況下,就選M=4,P=2了。SYSPLLSTAT是倍頻狀態寄存器,專門用來看PLL有沒有鎖定的,它是一個只讀寄存器。
再往下的5條語句是更新主時鐘用的。和上面提到的更新PLL時鐘的語句如出一轍,我就不多講了,相信大家現在已經能看懂了!
該函數的最后一句話,就是給SYSAHBCLKDIV寫1,確定分頻值為1。這個寄存器在前面已經很詳細的講過了,這里就不啰嗦了!
到此!這個函數就都講完了。很好理解吧!這個函數就是每個工程里main函數里都會出現的初始化函數了。而且是必須的!為了使用方便,我已經把這個函數放到了NXPLPC11XX.C文件里面,在你寫的main函數里直接調用函數名就可以了。