Arch_EVM_Lab3 (А.Ю. Попов - Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на основе микроконтроллеров ARM7TDMI)

Попов А.Ю.Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на основе микроконтроллеров ARM7TDMIА.Ю. ПоповПроектирование радиоэлектроннойаппаратуры на основемикроконтроллеров ARM7TDMIЛабораторная работа № 31Попов А.Ю.Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на основе микроконтроллеров ARM7TDMIРабота №3. Система прерываний микроконтроллера микроконтроллера иуправление интерфейсом RS232.Цель работы – изучение системы прерываний микроконтроллера NXPLPC2478 и принципов функционирования модуля универсальногоасинхронного приемо-передатчика UART.В ходе работы студенту необходимо ознакомиться с теоретическимматериалом, касающимся системы прерываний и модуля RS232, разработать иотладить программу функционирования микроконтроллера NXP LPC2478 сиспользованием отладочной платы SK-LPC2478-S3E.Система прерываний микроконтроллераFIQFIQЯдроARM7TDMIVICIRQIRQЛинии прерываний отпериферииСистема прерываний является важной составляющей микроконтроллеровARM7, так как позволяет построить эффективную обработку информации,поступающей от многочисленных периферийных устройств.

Их количество ивысокий темп передачи данных потребовал создания многоуровневойприоритетной системы обработки запросов прерываний.Из семи режимов работы ARM7, два режима предназначены дляобработки прерываний. Это режим быстрого прерывания Fast interrupt и режимвекторных прерываний Interrupt.

Время переключения на обработку быстрогопрерывания (Fast interrupt) меньше, чем на обработку векторных прерываний,что может быть использовано разработчиком для приоритетного обслуживаниянаиболее важного события в системе.AHBbridgeВектор прерыванияРисунок 8.Векторный контроллер прерываний.Для организации приоритетной обработки запросов прерываний вмикроконтроллерах LPC2478 предусмотрен контроллер прерываний VectorЛабораторная работа № 32Попов А.Ю.Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на основе микроконтроллеров ARM7TDMIInterrupt controller, VIC (Рисунок 8).

Блок VIC обеспечивает приоритетнуюобработку 32 запросов прерываний, хранит и передает в ARM7 ядро векторпрерывания, позволяет программно изменять приоритет каждой линии (всегодоступно 16 приоритетов) и тип прерываний (быстрое или векторное), а такжеслужит для организации программных прерываний (Software Interrupt). Следуетзаметить, что сразу несколько входных линий прерываний могут иметь тип Fastinterrupt. В этом случае в микропроцессорное ядро ARM7 передается функцияИЛИ всех таких запросов, а время реакции увеличивается за счетнеобходимости определения источника прерывания. В случае одновременногопоступления сигналов прерываний, имеющих одинаковый приоритет, в первуюочередь будет обработан источник с меньшим номером линии (смотриПриложение 1).Рисунок 1 — Структура VICПрограммные прерывания (Software Interrupts) позволяют разработчикувызвать процедуры обработки FIQ и IRQ по программному событию, а не привозникновении внешних событий.

Эта возможность может использоваться дляЛабораторная работа № 33Попов А.Ю.Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на основе микроконтроллеров ARM7TDMIреализации операционных систем и сложных проектов.Для описания процедур обработки прерывания на языке C, требуетсяиспользовать директиву __irq для указания обработчика векторного прерыванияили быстрого прерывания.void FIQ_int (void) __irq{ ...}//Векторное прерываниеПри поступлении запроса быстрого прерывания, ядро ARMпереключается в режим FIQ и выполняет команду LDR PC, FIQ_Addrзаписанную в таблице векторов прерываний по соответствующему смещению.Значение FIQ_Addr является точкой входа в процедуру обработки FIQ и можетбыть изменено пользователем в Startup файле. Например, для указанияпроцедуры FIQ_int в качестве обработчика быстрого прерывания следуетизменить таблицу векторов следующим оразом://Таблица векторов прерыванийVectorsLDR PC, Reset_AddrLDR PC, Undef_AddrLDR PC, SWI_AddrLDR PC, PAbt_AddrLDR PC, DAbt_AddrNOP; Reserved Vector;LDR PC, IRQ_AddrLDR PC, [PC, #-0x0120] ; Vector from VicVectAddrLDR PC, FIQ_Addr//Точки входа в обработчики прерыванийReset_AddrDCD Reset_HandlerUndef_AddrDCD Undef_HandlerSWI_AddrDCD SWI_HandlerPAbt_AddrDCD PAbt_HandlerDAbt_AddrDCD DAbt_HandlerDCD 0; Reserved AddressIRQ_AddrDCD IRQ_HandlerFIQ_AddrDCD FIQ_irqПри поступлении запроса прерываний IRQ исполняется команда LDRPC, [PC, #-0x0120], по которой в счетчик команд загружается векторпрерывания из контроллера VIC.

Происходит это в связи с тем, что даннаякоманда находится по адресу 0x00000018 и обращается в память по смещению0x00000120 относительно текущего значения PC. Следует заметить, чтозначение PC для любой команды всегда превосходит ее адрес на 8, что связано сконвейерной организацией микропроцессора. Таким образом, точка входа вобработчик считывается по адресу 0x00000018 + 8 — 0x120 = 0xffffff00, т.е.регистра VICAddress контроллера VIC (см. таблицу 1).Лабораторная работа № 34Попов А.Ю.Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на основе микроконтроллеров ARM7TDMIПри использовании прерываний FIQ следует внести изменения в таблицувекторов прерываний:IMPORT FIQ_irq ; Импорт адреса обработчикаFIQ_AddrDCD FIQ_irq; FIQ_Handler B FIQ_HandlerСледует иметь ввиду, что запросы прерываний не сбрасываютсяавтоматически при переходе в режим IRQ или FIQ в вызвавших ихпериферийных модулях.

Разработчик должен самостоятельно сбросить битызапросов прерываний в соответствующем модуле с помощью регистров сбросазапросов.Для правильной работы системы прерываний необходимо выполнитьинициализацию регистров VIC. В таблице 1 дано краткое их описание.Таблица 1 - Регистры VICНазваниеОписаниеДоступVICIRQStatusРегистр статуса IRQ, позволяющий прочитать биты Чтениеразрешения прерывания для каждой линии запроса IRQVICFIQStatusРегистр статуса FIQ, позволяющий прочитать биты Чтениеразрешения прерывания для каждой линии запроса FIQVICRawIntrРегистрсостоянияпрерываний,позволяющий Чиениеопределить активность каждой из 32-х линии запросаили программного прерыванияVICIntSelectРегистр выбора прерывания, позволяющийкаждой из 32 линий выбрать ее тип: FIQ или IRQ.VICIntEnableРегистр разрешения прерываний. При чтении Чтение/регистра, единичный разряд указывает на разрешение Записьлинии или программного прерывания.

При записи,единичный разряд разрешает обработку прерывания полинии FIQ или IRQ или программного прерывания.VICIntEnClrРегистр сброса разрешения прерывания. При записи ЗаписьединичныйразрядзапрещаетобработкусоответствующегопрерыванияFIQ,IRQилипрограммного прерывания.VICSoftIntРегистр программных прерываний служитгенерации запросов программных прерываний.VICSoftIntClearРегистр сброса запроса прерывания. При записи Записьединичный разряд сбрасывает запрос программногопрерывания.VICProtectionРегистр защиты VIC позволяет ограничить доступ к Чтение/VIC программам, запущенным в режиме UserЗаписьЛабораторная работа № 3для Чтение/Записьдля Чтение/Запись5Попов А.Ю.Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на основе микроконтроллеров ARM7TDMIVICSWPriorityMaskРегистрмаскиприоритетовпрограммных Чтение/прерываний позволяет замаскировать использование Записьнескольких уровней приоритетов для программныхпрерываний.VICVectAddr0 - 31Регистры векторов прерываний линий 0 — 31 Чтение/позволяют сохранить адрес обработчика прерывания для Запись32-х векторных прерывания.VICVectPriority0 - 31Регистры приоритетов прерываний линий 0 - 31 Чтение/позволяют указать приоритет для каждого векторного ЗаписьпрерыванияVICAddressРегистр вектора прерывания хранит адрес текущего Чтение/обрабатываемого прерыванияЗаписьРассмотрим пример использования прерывания таймера для управлениявводом и выводом в порт./*Пример 1.Управление портами ввода/вывода.*/#include <LPC24xx.H>/* Описание LPC22xx */unsigned int n;void Timer0_Init(void){//Предделитель таймера = 15000T0PR = 15000;//Сбросить счетчик и делительT0TCR = 0x00000002;//При совпадении сбрасываем таймер и вызываем прерываниеT0MCR = 0x00000003;//Регистр совпадения = 1000 (1 Гц)T0MR0 = 1000;}void Timer0_Int (void) __irq{if (n!=0x0000080) {n<<=1;}else {n = 0x00000001;}T0IR = 0x00000001; /*Сбросить флаг прерывания в Timer0*///Бегущая единицаIOCLR0 = 0x000000FF;IOSET0 = n;/* Установить состояние порта */VICVectAddr = 0; /*Перевести VIC в исходное состояние*/}int main (void) {IODIR0 = 0x000000FF; /* P0.0..7 программируем на вывод, остальные на ввод */IOCLR0 = 0x000000FF; /* Устанавливаем ноль на выходах */Лабораторная работа № 36Попов А.Ю.Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на основе микроконтроллеров ARM7TDMIn = 0x00000001;IOSET0 = n;/* Установить состояние порта */Timer0_Init(); /* Настроить таймер *///Записать адрес обработчика прерывания в таблицу векторовVICVectAddr4 = (unsigned)Timer0_Int;//Разрешить прерыванияVICIntEnable |= 0x00000010;//Запустить таймерT0TCR = 0x00000001;for (;;) {}/* Бесконечный цикл */}Принцип действия универсального асинхронногоприемопередатчика (UART) микроконтроллера LPC2478Универсальныйасинхронныйприемопередатчик UART (UniversalAsynchronous Receiver-Transmitter) предназначен для асинхронной дуплекснойпередачи пакетов данных по последовательному интерфейсу типа RS232C или«токовая петля».Для интерфейса RS232C характерно подключение устройств с помощьюдвух сигнальных линий TX и RX таким образом, что передатчик устройства 1подключается выходом TX к входу RX устройства 2, а приемник устройства 1подключается входом RX к выходу TX устройства 2.TXRXUART 2UART 1RXTXРисунок 2 — Схема подключение двух универсальных асинхронныхприемо-передатчиковПри отсутствии передачи на линии TX поддерживается высокий уровеньсигнала.