ARM Cortex-M3 Mikrocontroller: Einstieg und Praxis
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| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Heidelberg [u.a.]
mitp
2014
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | 576 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783826694752 3826694759 |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
EINLEITUNG 15
TEIL I GRUNDLAGEN 25
1 ORIENTIERUNG 27
1.1 KOMMERZIELLE IDES 27
1.1.1 KEIL ^ VISION 28
1.1.2 IAR WORKBENCH 28
1.1.3 SOURCERY CODEBENCH 28
1.1.4 ATOLLIC TRUESTUDIO 29
1.1.5 CROSSWORKS FOR ARM 29
1.2 HERSTELLERGEBUNDENE IDES 30
1.2.1 ATMEL STUDIO 6 30
1.2.2 TEXAS INSTRUMENTS STELLARISWARE 30
1.2.3 STMICROELECTRONICS STVD 31
1.3 FREIE IDES 31
1.3.1 COOCOX COIDE 31
1.3.2 NETBEANS FOR C DEVELOPERS 31
1.3.3 CODE::BLOCKS 32
1.3.4 EMIDE 32
1.3.5 EDIPSE FUER C/C++-ENTWICKLER 32
1.4 VORBEREITENDE ARBEITEN 33
1.4.1 HARDWARE 34
1.4.2 SOFTWARE 37
2 ARM UND CMSIS 53
2.1 EINIGE HINTERGRUNDINFORMATIONEN 53
2.1.1 DIE FIRMA ARM HOLDINGS PLC 53
2.1.2 DAS GESCHAEFTSMODELL 53
2.2 CMSIS 54
2.2.1 IMPLEMENTIERUNGEN 54
5
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INHALTSVERZEICHNIS
2.3 ERZEUGUNG DER BIBLIOTHEKEN 56
2.3.1 LIBBOARD: DIE BIBLIOTHEK FUER DAS ENTWICKLUNGSBOARD 57
2.3.2 LIBCHIP: DIE BIBLIOTHEK FUER DEN MIKROCONTROLLER-CHIP 62
2.4 WEITERE SOFTWARE INSTALLIEREN 64
2.4.1 SAM-BA 64
2.4.2 SEGGER J-LINK GDB SERVER VIA JTAG 67
3 DAS ERSTE ECLIPSE-PROJEKT 71
3.1 ERSTELLEN EINER PROJEKTSCHABLONE 71
3.1.1 WORKSPACE EINRICHTEN 72
3.1.2 ANLEGEN EINES NEUEN PROJEKTS 73
3.1.3 PROJEKTSPEZIFISCHE EINSTELLUNGEN 75
3.1.4 C/C++ BUILD: SETTINGS 78
3.2 WEITERE ERFORDERLICHE DATEIEN 94
3.2.1 BOARD_CSTARTUP_GNU.C UND SYSCALLS.C 94
3.2.2 LINKERSCRIPTDATEIEN 96
3.3 KONFIGURATION DES DEBUGGERS 104
3.4 FERTIGSTELLEN DES TEMPLATES 108
3.4.1 ANWENDUNG DER ERWEITERUNG 109
4 HELLO WORLD! 111
4.1 GRUNDLEGENDE HINWEISE 111
4.2 ERSTELLEN DES PROJEKTS 04_OI_BLINKY 112
4.2.1 IMPORTIEREN DER SCHABLONE 114
4.2.2 DER SOURCECODE VON BLINKY 116
4.3 BLINKY IM DEBUGGER AUSFUHREN 126
4.4 DEBUGGING LIGHT 132
4.4.1 WAS SIE BENOETIGEN 132
4.4.2 KONFIGURATION DER SCHNITTSTELLE 133
4.4.3 PROGRAMM LADEN UND AUSFUEHREN 133
4.4.4 VORTEILE UND NACHTEILE DIESER METHODE 134
TEIL II EINFACHE GRUNDLAGEN DER ELEKTRONIK 137
5 DER ATMEL SAM3S4B 139
5.1 DIE ATMEL-SAM3S-FAMILIE 140
5.1.1 UEBERSICHT 140
6
INHALTSVERZEICHNIS
5.2 DAS DATENBLATT DOC 6500 141
5.2.1 DER AUFBAU VON DOC 6500 142
5.2.2 MIKROCONTROLLER ANDERER HERSTELLER 144
5.3 ELEKTRISCHE DATEN DES SAM3S4 145
5.3.1 MINIMUM-UND MAXIMUMWERTE 146
5.3.2 ELEKTRISCHE VERSORGUNGSSPANNUNGEN 147
5.3.3 GLEICHSTROMWERTE 149
5.4 SYSTEM CONTROLLER 152
5.5 CHIP_ID 153
5.5.1 DAS PROJEKT C 5_OI_CH1PID 154
5.5.2 ERLAEUTERUNGEN 158
5.6 WEITERFUHRENDE LITERATUR 162
6 ELEKTRONIK 165
6.1 DIGITALE AUSGAENGE 165
6.1.1 PORTS A, B UND C IM RESET-ZUSTAND 166
6.2 SCHALTEN KLEINER STROEME 174
6.2.1 CURRENT SOURCING 174
6.2.2 CURRENT SINKING 176
6.2.3 DIMENSIONIERUNG BEI CURRENT SOURCING UND
CURRENT SINKING 177
6.2.4 VOR-UND NACHTEILE BEIDER BETRIEBSARTEN 180
6.3 SCHALTEN GROESSERER STROEME 181
6.3.1 BIPOLARE TRANSISTOREN 181
6.3.2 FELDEFFEKT-TRANSISTOREN (FETS) 190
6.3.3 SCHALTEN MIT OPTOKOPPLERN 191
6.3.4 SCHALTEN VON LEISTUNGSTRANSISTOREN 192
6.3.5 SCHALTEN INDUKTIVER LASTEN (RELAIS, ELEKTROMAGNETE,
MOTOREN) 192
6.4 DIGITALE EINGAENGE . 194
6.4.1 GRUNDLEGENDE BETRACHTUNGEN 194
6.4.2 EINFACHSTE FORM DER BESCHALTUNG 194
6.4.3 BESSERE FORM DER BESCHALTUNG 195
6.4.4 ERFASSEN GROESSERER SPANNUNGEN I 196
6.4.5 ERFASSEN GROESSERER SPANNUNGEN II 198
6.5 ALLGEMEINE ANMERKUNGEN 198
INHALTSVERZEICHNIS
7 ANWENDUNGEN 199
7.1 LC-DISPLAYS 199
7.1.1 DIE HARDWARE 200
7.1.2 PROJEKT 07_OI_LCD 202
7.2 7-SEGMENT-ANZEIGEN 223
7.2.1 KEIN DATENBLATT VERFUGBAR? 225
7.2.2 EINE MOEGLICHKEIT DER ANSTEUERUNG 226
TEIL III BASISKOMPONENTEN 237
8 NVIC, PMC, CLOCK GENERATOR UND SUPC 239
8.1 ALLGEMEINES ZU INTERRUPTS 239
8.1.1 ASYNCHRONE EREIGNISSE 240
8.1.2 DER NVIC - NESTED VECTOR INTERRUPT CONTROLLER 240
8.1.3 ZUORDNUNG DER INTERRUPT-QUELLEN 244
8.1.4 TAIL CHAINING 246
8.1.5 CMS
IS-FUNKTIONEN FUER DEN NVIC 247
8.1.6 (KEIN) BEISPIEL 249
8.1.7 SOFTWARE-INTERRUPTS 251
8.1.8 TIPPS UND EMPFEHLUNGEN 252
8.2 DER CLOCK GENERATOR / TAKTGENERATOR 252
8.2.1 FUNKTIONEN DES CLOCK GENERATORS 252
8.3 DER PMC - POWER MANAGEMENT CONTROLLER 256
8.3.1 AUFGABEN DES PMC 257
8.3.2 DIE TAKTSIGNALE DES PMC 257
8.3.3 WEITERE INFORMATIONEN ZUM PMC 259
8.3.4 AUSGEWAEHLTE REGISTER DES PMC 260
8.4 DER SUPC - SUPPLY CONTROLLER 264
9 PARALLEL INPUT/OUTPUT CONTROLLER 265
9.1 PORT-REGISTER UND -BETRIEBSARTEN 265
9.1.1 PIOA, PIOB UND PIOC 266
9.1.2 DIE REGISTER VON PIOA, PIOB UND PIOC 269
9.2 INPUT-PORTS IN DER PRAXIS 289
9.2.1 DAS PROJEKT OE9_OI_INPUT_SAMPLE 290
9.2.2 DAS ERGEBNIS 296
8
INHALTSVERZEICHNIS
10 TIMER UND COUNTER, TEIL I 299
10.1 REAL-TIME TIMER RTT 300
10.1.1 PROJEKT IO_OI_RTT 300
10.1.2 DIE REGISTER DES RTT 313
10.2 RTC - DIE ECHTZEITUHR 314
10.2.1 DAS PROJEKT IO_02_RTC 315
10.2.2 PROJEKT IO_02_RTC_ADVANCED 320
10.2.3 DIE REGISTER DER RTC 339
10.3 DER WATCHDOG-TIMER WDT 344
10.3.1 PROJEKT IO_03_WDT 345
10.3.2 REGISTER DES WDT 352
10.4 DER SYSTEM-TIMER SYSTICK 353
10.4.1 GRUNDLEGENDE FUNKTION 353
10.4.2 ANWENDUNG VON SYSTICK 354
10.4.3 KONFIGURATION DES SYSTICK 355
10.4.4 REGISTER DES SYSTEM-TIMERS SYSTICK 356
10.4.5 SYSTICK-INTERRUPT 358
10.5 ABSCHLUSSBETRACHTUNG 358
11 TIMER UND COUNTER, TEIL 2 359
11.1 TIMER/COUNTER, GRUNDLAGEN 360
11.1.1 EINSATZGEBIETE VON TIMERN UND COUNTERN 360
11.1.2 GRUNDLEGENDE BETRACHTUNGEN 361
11.1.3 TRIGGERN DER COUNTER 361
11.2 TIMER/COUNTER PROGRAMMIEREN 362
11.2.1 PLO-CONTROLLER KONFIGURIEREN 362
11.2.2 PMC KONFIGURIEREN 365
11.2.3 NVIC KONFIGURIEREN 365
11.3 DIE REGISTER DER TIMER/COUNTER 366
11.3.1 TC-UND TC-CHANNEL-REGISTER 366
11.4 PROJEKT II_OI_TIMER_COUNTER 375
11.4.1 GLOBAL.H 375
11.4.2 TCWAVE.H UND TCWAVE.C 376
11.4.3 TCCAPTURE.H UND TCCAPTURE.C 383
11.4.4 MAIN.C 385
INHALTSVERZEICHNIS
TEIL IV WEITERFUEHRENDE KOMPONENTEN 389
12 PERIPHERAL DMA CONTROLLER (PDC) 391
12.1 PRINZIPIELLER AUFBAU 391
12.1.1 VOLL-DUPLEX-FAHIGE PERIPHERIE .... 392
12.1.2 HALB-DUPLEX-FAHIGE PERIPHERIE 392
12.1.3 MONODIREKTIONALE PERIPHERIE 393
12.1.4 VOLL-DUPLEX- UND HALB-DUPLEX-KANAELE 393
12.1.5 MONODIREKTIONALE KANAELE 393
12.2 PDC-REGISTER 393
12.2.1 RECEIVE POINTER REGISTER (PERIPH_RPR) 394
12.2.2 RECEIVE COUNTER REGISTER (PERIPH_RCR) 394
12.2.3 TRANSMIT POINTER REGISTER (PERIPH_TPR) 394
12.2.4 TRANSMIT COUNTER REGISTER (P_TCR) 394
12.2.5 WEITERE RECEIVE- UND TRANSMIT-REGISTER 394
12.2.6 TRANSFER CONTROL REGISTER (PERIPH_PTCR) 395
12.2.7 TRANSFER STATUS REGISTER (PERIPH_PTSR) 395
12.3 SCHLUSSBETRACHTUNG 395
13 PWM - PULSWEITENMODULATION 397
13.1 WAS IST PULSWEITENMODULATION? 397
13.2 PULSWEITENMODULATION - ABER WOZU? 398
13.3 DER PWMC DER AT9ISAM3S-FAMILIE 398
13.3.1 ABHAENGIGKEITEN DES PWMC 399
13.3.2 DIE CMS
IS-FUNKTION DES PWMC 400
13.3.3 ZUORDNUNG DER PWM-ANSCHLUESSE 409
13.4 PROJEKT I3_OI_PWM 410
13.4.1 BOARD_OLIMEX.H 410
13.4.2 PULSEWIDTHMOD.H 414
13.4.3 PULSEWIDTHMOD.C 414
13.4.4 TERMINAL.C 416
13.4.5 MAIN.C 418
13.5 DREHZAHLREGELUNG EINES DC-MOTORS 423
13.5.1 DIMENSIONIERUNG DER SCHALTUNG 423
13.5.2 DREHRICHTUNGSWECHSEL 424
14 ANALOGE UND DIGITALE GROESSEN 425
14.1 VEREINFACHTE GRUNDLAGEN 425
14.2 DACC - DIGITAL-TO-ANALOG CONVERTER CONTROLLER 426
14.2.1 DACC-REGISTER 427
IO
INHALTSVERZEICHNIS
14.2.2 CMSIS-FUNKTIONEN ZUM DACC 429
14.2.3 I4_OI_DACC_SIGNAL_GENERATOR_WITH_. INTERRUPT 430
14.2.4 HILFSPROGRAMM: I4_02_TABLE_GENERATOR 434
14.3 ACC - ANALOG COMPARATOR CONTROLLER 442
14.3.1 DIE REGISTER DES ACC 443
14.3.2 CMSIS-FUNKTIONEN ZUM ACC 445
14.3.3 PROJEKT I4_03_ACC 446
14.4 ADC - ANALOG-TO-DIGITAL CONVERTER 448
14.4.1 EIGENSCHAFTEN DES ADC 448
14.4.2 DIE ADC-REGISTER 449
14.4.3 CMSIS-FUNKTIONEN DES ADC 457
14.4.4 PROJEKT I4_O6^ADC_TS_UND_POTI 458
TEIL V SERIELLE KOMMUNIKATION 475
15 SERIELLE SCHNITTSTELLEN I 477
15.1 HARDWARE 478
15.1.1 RS-232 (EIA 232) 479
15.1.2 RS-485 481
15.1.3 TWI (I
2
C) 482
15.1.4 SERIAL PERIPHERAL INTERFACE (SPI) 482
15.1.5 SYNCHRONOUS SERIAL CONTROLLER (SSC) 482
15.2 SERIELLE SCHNITTSTELLEN DER ATGISAMJS-FAMILIE 483
15.2.1 GRUNDLEGENDE BEGRIFFE 483
15.3 UNIVERSAL ASYNCHRONOUS RECEIVER TRANSCEIVER (UART) 489
15.3.1 UART-EIGENSCHAFTEN BEIM AT91SAM3S 489
15.3.2 UARTS AUF DEM OLIMEX SAM3-P256 489
15.3.3 UART-REGISTER 490
15.3.4 RS232_O UND RETARGETING 493
15.4 UNIVERSAL SYNCHRONOUS ASYNCHRONOUS RECEIVER
TRANSCEIVER (USART) 496
15.4.1 USART-EIGENSCHAFTEN BEIM AT91SAM3S 497
15.4.2 USARTS AUF DEM OLIMEX SAM3-P256 498
15.4.3 USART-REGISTER 499
15.5 TWO-WIRE INTERFACE (TWI) 507
15.5.1 TWI-EIGENSCHAFTEN BEIM AT91SAM3S 509
15.5.2 TWI AUF DEM OLIMEX SAM3-P256 509
15.5.3 TWI-REGISTER 509
N
INHALTSVERZEICHNIS
16 SERIELLE SCHNITTSTELLEN II 515
16.1 SD CARD (STARK VEREINFACHT) 515
16.1.1 AUSFUHRUNGSFORMEN UND ANSCHLUESSE 516
16.1.2 VERSORGUNG UND STROMAUFNAHME 517
16.1.3 SPEICHERKAPAZITAETEN UND ZUGRIFFSRATEN 517
16.2 SD-KARTEN IM SPI-MODUS 518
16.2.1 GRUNDLAGEN ZUM SPI 518
16.2.2 INITIALISIERUNG DES SPI 518
16.2.3 LESEN UND SCHREIBEN VON ROHDATEN 536
16.3 HIGH SPEED MULTIMEDIA CARD INTERFACE (HSMCI) 538
16.3.1 MERKMALE DES HSMCI 538
16.3.2 INFORMATIONEN ZU DEN PROTOKOLLEN 539
16.3.3 ANSCHLUSS EINES SD-KARTENSLOTS 540
16.3.4 DIE HSMCI-REGISTER 540
16.3.5 HINWEIS ZUR NUTZUNG DES HSMCI 543
16.4 SYNCHRONOUS SERIAL CONTROLLER (SSC) 543
16.4.1 MERKMALE DES SSC 544
16.4.2 DIE WICHTIGSTEN REGISTER DES SSC 545
A GLOSSAR 547
A.I ARCHITEKTUR 547
A.2 ARM 547
A.3 ARM-BEFEHLSSATZ 547
A.4 BIG.LITTLE-KONZEPT 548
A.5 BSS 548
A.6 CMSIS 548
A.7 CORTEX 548
A.8 DEBUGGING 549
A.9 ECHTZEIT-BETRIEBSSYSTEME 549
A.10 EMBEDDED LINUX 549
A.IX FIFO 550
A.12 FIRMWARE 550
A.13 HEAP 550
A.14 JTAG 550
A.15 LIFO 551
A.16 OCD 551
A.17 SAM-BA 551
A.18 STACK 551
12
INHALTSVERZEICHNIS
A.19 SWD 552
A.20 TDMI 552
A.21 TEXT-SEGMENT 552
A.22 THUMB-BEFEHLSSATZ 553
B RESSOURCEN 555
B.I HARDWARE 555
B.1.1 DAS OLIMEX-BOARD SAM3-P256 555
B.I.2 IN-CIRCUIT-EMULATOREN 556
B.1.3 ANDERE ELEKTRONIK-KOMPONENTEN 556
B.2 SOFTWARE 556
C LITERATUR 559
C.I LITERATUR (BUCHVERSION) 559
C.2 LITERATUR (ONLINE-VERSION) 559
C.3 WEITERE ALLGEMEINE QUELLEN 561
D ERFAHRUNGEN 563
D.I WECHSEL DER TOOLCHAIN 563
D.2 GNU TOOLS FOR ARM EMBEDDED PROCESSORS 563
D.3 NOCHMALS: VERWENDUNG DER NANO-LIBS 564
D.4 UPDATES VON ECLIPSE UND DEM CDT 564
D-5 ANDERE PROBLEME MIT ECLIPSE UND DEM CDT 564
D.6 DEBUGGER 565
D.7 VERSIONSVERWALTUNG 565
STICHWORTVERZEICHNIS 566
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| discipline | Informatik Elektrotechnik / Elektronik / Nachrichtentechnik Mess-/Steuerungs-/Regelungs-/Automatisierungstechnik / Mechatronik |
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