目錄 第1章 微控制器開發(fā)基礎 001 1.1 微控制器的發(fā)展與趨勢 002 1.2 ARM Cortex-M微控制器內核 006 1.2.1 ARM與Cortex處理器的發(fā)展 006 1.2.2 Cortex-M家族成員 007 1.2.3 Cortex-M內核技術特點與優(yōu)勢 010 1.3 CMSIS微控制器外設庫 014 1.4 Cortex-M集成開發(fā)環(huán)境和調試工具 018 1.4.1 集成開發(fā)環(huán)境 018 1.4.2 調試工具 019 1.5 恩智浦LPC5411X系列低功耗通用微控制器 021 1.5.1 家族成員與功能概要 021 1.5.2 系統(tǒng)框圖與內存映射 023 1.5.3 評估板與擴展板介紹 024 1.6 小結 025 第2章 MCUXpresso軟件與工具開發(fā)套件 027 2.1 MCUXpresso IDE集成開發(fā)環(huán)境 028 2.1.1 MCUXpresso IDE的主要特性 029 2.1.2 安裝MCUXpresso IDE 029 2.1.3 初識MCUXpresso IDE 031 2.2 MCUXpresso Config Tools配置工具 033 2.2.1 SDK生成器工具 033 2.2.2 Pins Tool引腳分配工具 036 2.2.3 Clocks Tool時鐘配置工具 037 2.3 MCUXpresso SDK軟件開發(fā)套件 038 2.3.1 架構分析 038 2.3.2 文件目錄 040 2.3.3 外設驅動命名與依賴 041 2.3.4 外設驅動API 043 2.4 實例：Hello world 052 2.5 小結 058 第3章 微控制器的啟動過程 059 3.1 上電啟動后硬件自動執(zhí)行的操作序列 061 3.2 從復位中斷向量進入C程序的世界 062 3.2.1 復位中斷函數(shù)概述 062 3.2.2 詳解LPC54114的啟動代碼 064 3.3 LPC54114的BootLoader 075 3.3.1 BootLoader概述 075 3.3.2 BootLoader在LPC54114上的應用 076 3.4 小結 081 第4章 時鐘子系統(tǒng)與管理 083 4.1 LPC54114的片上時鐘系統(tǒng) 084 4.1.1 時鐘源 085 4.1.2 上電后默認情況下的時鐘系統(tǒng) 086 4.1.3 使用PLL獲取更高頻率的時鐘信號 087 4.2 MCUXpresso SDK時鐘管理API 090 4.2.1 常用時鐘管理API 090 4.2.2 MCUXpresso SDK應用程序中配置時鐘的典型框架 094 4.3 MCUXpresso時鐘配置工具Clock Tool簡介 095 4.3.1 概述 095 4.3.2 在Clock Tool中創(chuàng)建LPC54114Xpresso板配置工程 097 4.4 實例：使用PLL倍頻輸出產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘 102 4.5 小結 106 第5章 IO子系統(tǒng)與中斷 107 5.1 IO子系統(tǒng)的相關硬件模塊 108 5.1.1 IOCON IO引腳配置模塊 108 5.1.2 GPIO通用輸入/輸出模塊 109 5.1.3 PINT 引腳中斷模塊 110 5.1.4 INPUT MUX 輸入復用器 110 5.2 MCUXpresso SDK中的GPIO與PINT驅動 111 5.2.1 GPIO驅動API 112 5.2.2 PINT驅動API 113 5.3 MCUXpresso時鐘配置工具Pin Tool應用 116 5.3.1 概述 116 5.3.2 在MCUXpresso SDK工程中用Pin Tool分配引腳功能 117 5.4 實例：通過按鍵控制LED 121 5.5 小結 125 第6章 DMA原理與應用 127 6.1 DMA控制器概述 128 6.2 DMA特性和內部框圖 128 6.2.1 LPC5411x DMA特性 128 6.2.2 DMA內部框圖 129 6.3 DMA 外部引腳描述 130 6.4 DMA的幾個概念和功能說明 131 6.4.1 DMA的工作原理 131 6.4.2 DMA請求和觸發(fā) 131 6.4.3 DMA傳輸描述符 134 6.4.4 DMA傳輸模式 136 6.4.5 DMA低功耗模式 139 6.5 DMA模塊的SDK驅動介紹 140 6.6 實例：從DMA Memory到Memory的數(shù)據(jù)傳輸 144 6.6.1 環(huán)境準備 145 6.6.2 代碼分析 145 6.6.3 實驗現(xiàn)象 148 6.7 小結 149 第7章 ADC數(shù)模轉換器原理與應用 151 7.1 逐次逼近型ADC工作原理和過程 153 7.2 ADC數(shù)模轉換器常用性能指標 154 7.3 ADC特性和內部框圖 155 7.3.1 ADC特性 155 7.3.2 ADC內部框圖 156 7.4 ADC外部引腳描述 156 7.5 ADC功能說明 157 7.5.1 ADC時鐘 157 7.5.2 轉換序列 158 7.5.3 觸發(fā)轉換 159 7.5.4 轉換模式 159 7.5.5 轉換輸出 160 7.5.6 偏移誤差校準 161 7.6 ADC模塊的SDK驅動介紹 161 7.7 實例：使用ADC測量內部溫度 164 7.7.1 環(huán)境準備 164 7.7.2 代碼分析 165 7.7.3 現(xiàn)象描述 170 7.8 小結 171 第8章 USART異步串行通信接口原理與應用 173 8.1 USART控制器概述 174 8.2 USART模塊特性和內部框圖 175 8.2.1 LPC5411x USART特性 175 8.2.2 LPC5411x USART內部框圖 176 8.3 Flexcomm接口概述 176 8.3.1 Flexcomm功能說明 177 8.3.2 Flexcomm內部框圖 177 8.4 USART外部引腳描述 178 8.4.1 USART模塊引腳功能定義 178 8.4.2 USART引腳配置說明 179 8.5 USART基本功能說明 179 8.5.1 USART模塊初始化 180 8.5.2 USART的時鐘源與波特率配置 180 8.5.3 收發(fā)控制 182 8.5.4 低功耗模式下USART的喚醒 182 8.6 USART模塊的SDK驅動介紹 183 8.7 USART數(shù)據(jù)收發(fā) 189 8.7.1 環(huán)境準備 190 8.7.2 代碼分析 191 8.7.3 現(xiàn)象描述 195 8.8 小結 195 第9章 SPI同步串行通信接口原理與應用 197 9.1 SPI控制器概述 198 9.2 SPI特性和內部框圖 198 9.2.1 LPC5411x SPI特性 198 9.2.2 SPI內部框圖 199 9.3 SPI 外部引腳描述 200 9.4 SPI功能說明 201 9.4.1 SPI工作模式 201 9.4.2 SPI時鐘源和數(shù)據(jù)傳輸速率 203 9.4.3 超出16位的數(shù)據(jù)傳輸 204 9.4.4 低功耗模式下SPI喚醒 205 9.4.5 SPI數(shù)據(jù)幀延遲 205 9.5 SPI模塊的SDK驅動介紹 208 9.6 實例：SPI讀/寫外部Flash 214 9.6.1 實驗目的和環(huán)境準備 215 9.6.2 代碼分析 216 9.6.3 實驗現(xiàn)象 224 9.7 小結 225 第10章 I2C總線接口與應用 227 10.1 I2C控制器概述 228 10.2 I2C特性和內部框圖 229 10.2.1 LPC5411x I2C特性 229 10.2.2 I2C內部框圖 229 10.3 I2C外部引腳描述 230 10.4 I2C功能說明 232 10.4.1 I2C協(xié)議簡介 232 10.4.2 I2C總線速率和時鐘延伸 233 10.4.3 I2C的尋址方式和低功耗喚醒 235 10.4.4 I2C的死鎖和超時機制 238 10.5 I2C模塊的SDK驅動 241 10.6 實例：I2C中斷方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā) 249 10.6.1 實驗目的和硬件電路設計 249 10.6.2 實例軟件設計 250 10.6.3 main文件 251 10.6.4 現(xiàn)象描述 255 10.7 小結 255 第11章 I2S總線協(xié)議與應用 257 11.1 I2S總線協(xié)議簡介 258 11.2 I2S特性和內部框圖 260 11.2.1 I2S特性 260 11.2.2 I2S內部框圖 261 11.3 I2S外部引腳描述 262 11.4 I2S功能說明 262 11.4.1 I2S時鐘 263 11.4.2 數(shù)據(jù)速率 263 11.4.3 數(shù)據(jù)幀格式和模式 264 11.4.4 FIFO緩沖區(qū)的使用方法 266 11.5 I2S模塊的SDK驅動介紹 267 11.6 實例：使用I2S中斷方式傳輸播放音頻 271 11.6.1 環(huán)境準備 271 11.6.2 代碼分析 272 11.6.3 現(xiàn)象描述 276 11.7 小結 277 第12章 FlashlAP在應用編程模塊的應用 279 12.1 IAP在應用編程的通用基礎知識 280 12.2 IAP命令執(zhí)行詳解 280 12.3 IAP模塊的SDK驅動介紹 283 12.4 使用IAP驅動讀/寫內部Flash 284 12.4.1 環(huán)境準備 284 12.4.2 代碼分析 284 12.4.3 現(xiàn)象描述 287 12.5 小結 287 第13章 FreeRTOS實時多任務操作系統(tǒng)原理與應用 289 13.1 嵌入式操作系統(tǒng)綜述 290 13.1.1 裸跑與使用操作系統(tǒng)的對比 290 13.1.2 嵌入式操作系統(tǒng)基本概念 291 13.2 FreeRTOS實時多任務操作系統(tǒng)介紹 294 13.2.1 FreeRTOS實時多任務操作系統(tǒng)特色 294 13.2.2 FreeRTOS基本功能解讀 295 13.2.3 FreeRTOS的軟件授權 298 13.3 FreeRTOS的底層結構與ARM平臺的移植 298 13.3.1 FreeRTOS源碼結構分析 299 13.3.2 內核配置頭文件 301 13.3.3 移植宏定義文件 302 13.3.4 ARM平臺的移植實現(xiàn) 304 13.3.5 tick定時器——fsl_tickless相關內容說明 308 13.3.6 portasm.s匯編 310 13.4 MCUXpresso SDK中基于FreeRTOS的外設驅動 310 13.4.1 具有操作系統(tǒng)功能的驅動介紹 310 13.4.2 FreeRTOS下的USART發(fā)送與接收 312 13.5 LPC5411x SDK中的FreeRTOS例程分析 315 13.5.1 環(huán)境準備 315 13.5.2 Main函數(shù)分析 315 13.5.3 FreeRTOS的多任務代碼分析 317 13.5.4 操作系統(tǒng)環(huán)境的調試與實驗說明 320 13.6 小結 321 第14章 異構雙核處理器框架與應用 323 14.1 多處理器計算 324 14.2 異構雙核 325 14.2.1 雙核總線架構 325 14.2.2 內核管理 326 14.2.3 內核間通信 327 14.2.4 雙核程序布局 327 14.3 雙核應用分析 329 14.3.1 基于雙核的安全啟動 329 14.3.2 運用雙核進行顯示后處理 330 14.4 多處理器系統(tǒng)服務框架 331 14.4.1 多核管理模塊（mcmgr） 331 14.4.2 輕型遠端處理器通信框架（RPMsg-Lite） 335 14.4.3 嵌入式遠程過程調用（eRPC） 337 14.5 雙核應用開發(fā) 339 14.5.1 工程配置 339 14.5.2 預定義宏 340 14.5.3 雙核啟動 341 14.6 實例：雙核遠程過程調用 346 14.6.1 環(huán)境準備 346 14.6.2 代碼分析 347 14.6.3 實驗結果 349 14.7 小結 351 第15章 微控制器低功耗設計 353 15.1 系統(tǒng)能耗分析 355 15.1.1 動態(tài)功耗分析 356 15.1.2 動態(tài)功耗指標 357 15.1.3 靜態(tài)功耗分析 360 15.1.4 靜態(tài)功耗指標 362 15.1.5 休眠和喚醒 363 15.1.6 系統(tǒng)能耗估算 363 15.2 微控制器低功耗特性 365 15.2.1 系統(tǒng)模塊電壓調節(jié) 365 15.2.2 數(shù)字外設時鐘控制 366 15.3 微控制器低功耗應用設計方法 366 15.3.1 硬件設計 366 15.3.2 軟件設計 367 15.4 MCUXPRESSO SDK功耗管理庫 374 15.5 小結 376 第16章 基于LPC54114和SDK的可穿戴設備原型設計 379 16.1 硬件介紹 380 16.1.1 硬件框圖 381 16.1.2 主要元器件 381 16.2 固件與應用設計 383 16.2.1 軟件架構 383 16.2.2 主流程 384 16.2.3 傳感器模塊 387 16.2.4 人機交互模塊 391 16.2.5 用戶輸入模塊 400 16.3 功能演示 402 16.4 小結 404