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基础篇3

第1章 LPC178x系列微控制器概述3

1.1 Cortex-M3处理器概述3

1.1.1 Cortex-M3配置选项3

1.1.2 LPC178x/177x系列微控制器型号与分类4

1.1.3 LPC178x/177x系列微控制器主要特点5

1.1.4 LPC178x/177x系列微控制器结构概述7

1.1.5 LPC178x/177x系列微控制器存储器映射9

1.1.6 片上存储器10

1.1.7 片上外设及基址10

1.2 CMSIS软件接口标准12

1.2.1 CMSIS层与软件架构13

1.2.2 CMSIS文件结构14

第2章 开发工具概述22

2.1 常用开发工具概览22

2.1.1 RealView MDK开发环境22

2.1.2 IAR EWARM开发环境23

2.1.3 J-Link仿真器24

2.1.4 ULINK2仿真器25

2.2 LPC1788评估板简述26

2.2.1 开发板概览26

2.2.2 开发板外设接口I／O分配29

2.3 RealView MDK开发环境快速入门31

2.3.1 工程项目的建立31

2.3.2 工程项目的配置33

2.3.3 编写演示代码35

2.3.4 工程项目的编译36

2.3.5 程序下载与调试37

2.4 IAR开发环境快速入门40

2.4.1 IAR工程项目的快速建立40

2.4.2 编译和链接应用程序46

2.4.3 仿真调试48

入门篇55

第3章 GPIO端口应用55

3.1 I/O端口配置概述55

3.1.1 I/O端口配置描述55

3.1.2 I/O端口控制寄存器功能描述58

3.2 GPIO端口概述62

3.2.1 引脚描述63

3.2.2 GPIO寄存器描述63

3.3 GPIO及I/O配置常用库函数72

3.3.1 GPIO端口库函数功能详解72

3.3.2 引脚连接配置库函数功能详解82

3.4 GPIO端口应用实例88

3.4.1 设计目标88

3.4.2 硬件电路设计88

3.4.3 实例软件设计89

3.5 实例总结96

第4章 实时时钟应用97

4.1 实时时钟（RTC）概述97

4.1.1 RTC基本配置98

4.1.2 RTC引脚描述99

4.2 RTC寄存器描述99

4.2.1 RTC中断100

4.2.2 混合寄存器组101

4.2.3 完整时间寄存器组103

4.2.4 时间计数器组104

4.2.5 通用寄存器组106

4.2.6 报警寄存器组106

4.3 RTC常用库函数107

4.4 RTC应用实例118

4.4.1 设计目标118

4.4.2 硬件电路设计119

4.4.3 实例软件设计119

4.5 实例总结124

第5章 定时器应用125

5.1 定时器（Timer）概述125

5.1.1 定时器的基本配置126

5.1.2 定时器的引脚描述127

5.2 Timer寄存器描述127

5.2.1 中断寄存器128

5.2.2 定时器控制寄存器129

5.2.3 定时器／计数器129

5.2.4 预分频寄存器129

5.2.5 预分频计数器129

5.2.6 匹配控制寄存器130

5.2.7 匹配寄存器0～3131

5.2.8 捕获寄存器0～1131

5.2.9 捕获控制寄存器131

5.2.10 外部匹配寄存器132

5.2.11 计数控制寄存器132

5.2.12 DMA操作133

5.3 Timer常用库函数134

5.4 Timer应用实例142

5.4.1 设计目标142

5.4.2 硬件电路设计142

5.4.3 实例软件设计143

5.5 实例总结151

第6章 模／数转换器应用152

6.1 模／数转换器（ADC）概述152

6.1.1 ADC的基本配置153

6.1.2 ADC的引脚描述153

6.1.3 ADC的操作153

6.2 ADC寄存器描述154

6.2.1 ADC控制寄存器155

6.2.2 ADC全局数据寄存器156

6.2.3 ADC中断使能寄存器157

6.2.4 ADC数据寄存器0～7158

6.2.5 ADC状态寄存器159

6.2.6 ADC调节寄存器159

6.3 ADC常用库函数160

6.4 ADC应用实例165

6.4.1 设计目标165

6.4.2 硬件电路设计165

6.4.3 实例软件设计166

6.5 实例总结173

第7章 数／模转换器应用174

7.1 数／模转换器（DAC）概述174

7.1.1 DAC的基本配置175

7.1.2 DAC的引脚描述175

7.1.3 DAC的操作175

7.2 DAC寄存器描述176

7.2.1 D/A转换器寄存器176

7.2.2 D/A转换器控制寄存器177

7.2.3 D/A转换器计数器值寄存器177

7.3 常用库函数178

7.3.1 DAC驱动库178

7.3.2 通用DMA控制器常用库函数180

7.4 DAC应用实例183

7.4.1 设计目标183

7.4.2 硬件电路设计184

7.4.3 实例软件设计184

7.5 实例总结191

第8章 脉宽调制器应用192

8.1 脉宽调制器（PWM）概述192

8.1.1 脉宽调制器的基本配置194

8.1.2 脉宽调制器的引脚描述195

8.1.3 单沿和双沿控制规则的采样波形195

8.2 PWM寄存器描述197

8.2.1 PWM中断寄存器197

8.2.2 PWM定时器控制寄存器198

8.2.3 PWM计数控制寄存器199

8.2.4 PWM定时器／计数器199

8.2.5 PWM预分频寄存器200

8.2.6 PWM预分频计数器寄存器200

8.2.7 PWM匹配控制寄存器200

8.2.8 PWM匹配寄存器202

8.2.9 PWM捕获控制寄存器202

8.2.10 PWM捕获寄存器203

8.2.11 PWM控制寄存器203

8.2.12 PWM锁存使能寄存器204

8.3 PWM常用库函数205

8.4 PWM应用实例211

8.4.1 设计目标211

8.4.2 硬件电路设计211

8.4.3 实例软件设计212

8.5 实例总结219

第9章 电机控制脉宽调制器应用220

9.1 电机控制脉宽调制器概述220

9.1.1 电机控制脉宽调制器的基本配置220

9.1.2 电机控制脉宽调制器的引脚描述222

9.2 电机控制脉宽调制器寄存器描述222

9.2.1 MCPWM控制寄存器223

9.2.2 MCPWM捕获控制寄存器225

9.2.3 MCPWM中断寄存器227

9.2.4 MCPWM计数控制寄存器229

9.2.5 MCPWM定时器／计数器0～2寄存器231

9.2.6 MCPWM界限0～2寄存器231

9.2.7 MCPWM匹配0～2寄存器232

9.2.8 MCPWM死区时间寄存器233

9.2.9 MCPWM通信格式寄存器234

9.2.10 MCPWM捕获寄存器234

9.3 MCPWM的应用操作235

9.3.1 脉宽调制236

9.3.2 映射寄存器和同时更新238

9.3.3 快速中止（ABORT）238

9.3.4 捕获事件238

9.3.5 外部事件计数（计数器模式）238

9.3.6 三相直流模式239

9.3.7 三相交流模式240

9.3.8 中断源240

9.4 MCPWM常用库函数241

9.5 MCPWM应用实例248

9.5.1 设计目标248

9.5.2 硬件电路设计248

9.5.3 实例软件设计249

9.6 实例总结255

第10章 通用异步收发器应用256

10.1 通用异步收发器（UART）概述256

10.1.1 通用异步收发器的基本配置260

10.1.2 通用异步收发器的引脚描述261

10.2 UART寄存器描述262

10.2.1 UARTn接收缓冲寄存器（RBR）263

10.2.2 UARTn发送保持寄存器（THR）263

10.2.3 UARTn除数锁存器LSB／MSB寄存器（DLL，DLM）264

10.2.4 UARTn中断使能寄存器（IER）264

10.2.5 UARTn中断标识寄存器（IIR）265

10.2.6 UARTnFIFO控制寄存器（FCR）266

10.2.7 UARTn线控制寄存器（LCR）267

10.2.8 UARTnModem控制寄存器（MCR）268

10.2.9 UARTn线状态寄存器（LSR）268

10.2.10 UARTnModem状态寄存器（MSR）270

10.2.11 UARTn高速缓存寄存器（SCR）271

10.2.12 UARTn自动波特率控制寄存器（ACR）271

10.2.13 UARTn分数分频器寄存器（FDR）271

10.2.14 UARTn发送使能寄存器（TER）272

10.2.15 UARTn的RS-485控制寄存器（RS485CTRL）273

10.2.16 UARTN的RS-485地址匹配寄存器（RS485ADRMATCH）274

10.2.17 UARTn的RS-485延时值寄存器（RS485DLY）274

10.2.18 UART4过采样寄存器（OSR）274

10.2.19 UART4智能卡接口控制寄存器（SCICTRL）275

10.2.20 UART4同步模式控制寄存器（SYNCCTRL）276

10.2.21 UART4 IrDA控制寄存器（ICR）276

10.3 UART常用库函数277

10.4 UART应用实例289

10.4.1 设计目标289

10.4.2 硬件电路设计289

10.4.3 实例软件设计291

10.5 实例总结298

第11章 串行同步端口控制器应用299

11.1 串行同步端口概述299

11.1.1 串行同步端口的基本配置299

11.1.2 串行同步端口的引脚描述300

11.2 SSP寄存器描述300

11.2.1 SSPn控制寄存器0（CR0）301

11.2.2 SSPn控制寄存器1（CR1）301

11.2.3 SSPn数据寄存器（DR）302

11.2.4 SSPn状态寄存器（SR）302

11.2.5 SSPn时钟预分频寄存器（CPSR）303

11.2.6 SSPn中断使能置位／清零寄存器（IMSC）303

11.2.7 SSPn原始中断状态寄存器（RIS）304

11.2.8 SSPn使能中断状态寄存器（MIS）304

11.2.9 SSPn中断清零寄存器（ICR）304

11.2.10 SSPn DMA控制寄存器（DMACR）305

11.3 SSP常用库函数305

11.4 SSP外设应用实例312

11.4.1 设计目标312

11.4.2 硬件电路设计312

11.4.3 实例软件设计315

11.5 实例总结318

第12章 I2S数字音频接口应用319

12.1 I2S总线接口概述319

12.1.1 I2S总线接口的基本配置321

12.1.2 I2S接口的引脚描述321

12.2 I2S寄存器描述322

12.2.1 数字音频输出寄存器（I2SDAO）322

12.2.2 数字音频输入寄存器（I2SDAI）323

12.2.3 发送缓冲寄存器（I2STXFIFO）324

12.2.4 接收缓冲寄存器（I2SRXFIFO）324

12.2.5 状态反馈寄存器（I2SSTATE）324

12.2.6 DMA配置寄存器1（I2SDMA1）324

12.2.7 DMA配置寄存器2（I2SDMA2）325

12.2.8 中断请求控制寄存器（I2SIRQ）325

12.2.9 发送时钟速率寄存器（I2STXRATE）326

12.2.10 接收时钟速率寄存器（I2SRXRATE）326

12.2.11 发送时钟位速率寄存器（I2STXBITRATE）327

12.2.12 接收时钟位速率寄存器（I2SRXBITRATE）327

12.2.13 发送模式控制寄存器（I2STXMODE）327

12.2.14 接收模式控制寄存器（I2SRXMODE）328

12.3 I2S常用库函数328

12.4 I2S数字音频接口播放器应用实例337

12.4.1 设计目标337

12.4.2 硬件电路设计337

12.4.3 实例软件设计343

12.5 实例总结351

第13章 SD卡接口应用352

13.1 SD卡接口概述352

13.1.1 SD卡接口的基本配置353

13.1.2 SD卡接口的引脚描述353

13.2 SD卡接口寄存器描述353

13.2.1 电源控制寄存器（MCIPower）354

13.2.2 时钟控制寄存器（MCIClock）355

13.2.3 参数寄存器（MCIArgument）355

13.2.4 命令寄存器（MCICommand）356

13.2.5 命令响应寄存器（MCIRespCommand）356

13.2.6 响应寄存器0～3（MCIResponse0～3）357

13.2.7 数据定时器寄存器（MCIData Timer）357

13.2.8 数据长度寄存器（MCIDataLength）357

13.2.9 数据控制寄存器（MCIDataCtrl）358

13.2.10 数据计数器寄存器（MCIDataCnt）358

13.2.11 状态寄存器（MCIStatus）359

13.2.12 清零寄存器（MCIClear）360

13.2.13 中断屏蔽寄存器（MCIMask）360

13.2.14 FIFO计数器寄存器（MCIFifoCnt）361

13.2.15 数据FIFO寄存器（MCIFIFO）361

13.3 SD卡接口的常用库函数361

13.4 基于SD卡接口的文件系统实例373

13.4.1 设计目标373

13.4.2 硬件电路设计373

13.4.3 实例软件设计374

13.5 实例总结400

第14章 LCD控制器与触摸应用401

14.1 LCD控制器概述401

14.1.1 LCD上电与掉电时序403

14.1.2 LCD控制器的基本配置404

14.1.3 LCD控制器的引脚描述404

14.2 LCD控制器寄存器描述404

14.2.1 LCD配置和计时控制寄存器（LCD_CFG）405

14.2.2 水平时序控制寄存器（LCD_TIMH）405

14.2.3 垂直时序控制寄存器（LCD_TIMV）406

14.2.4 时钟与信号极性控制寄存器（LCD_POL）407

14.2.5 线端控制寄存器（LCD_LE）408

14.2.6 上面板帧基址寄存器（LCD_UPBASE）409

14.2.7 下面板帧基址寄存器（LCD_LPBASE）409

14.2.8 LCD控制寄存器（LCD_CTRL）409

14.2.9 中断屏蔽寄存器（LCD_INTMSK）411

14.2.10 原始中断屏蔽寄存器（LCD_INTRAW）411

14.2.11 中断屏蔽状态寄存器（LCD_INTSTAT）412

14.2.12 中断清零寄存器（LCD_INTCLR）412

14.2.13 上面板当前地址寄存器（LCD_UPCURR）413

14.2.14 下面板当前地址寄存器（LCD_LPCURR）413

14.2.15 彩色调色板寄存器（LCD_PAL）413

14.2.16 光标图像寄存器（CRSR_IMG）414

14.2.17 光标控制寄存器（CRSR_CTRL）414

14.2.18 光标配置寄存器（CRSR_CFG）415

14.2.19 光标调色板寄存器0（CRSR_PAL0）415

14.2.20 光标调色板寄存器1（CRSR_PAL1）416

14.2.21 光标XY位置寄存器 （CRSR_XY）416

14.2.22 光标剪裁位置寄存器（CRSR_CLIP）416

14.2.23 光标中断屏蔽寄存器（CRSR_INTMSK）417

14.2.24 光标中断清零寄存器（CRSR_INTCLR）417

14.2.25 光标原始中断状态寄存器（CRSR_INTRAW）417

14.2.26 光标中断屏蔽状态寄存器（CRSR_INTSTAT）418

14.3 LCD控制器的常用库函数418

14.4 LCD控制器应用实例422

14.4.1 设计目标422

14.4.2 硬件电路设计422

14.4.3 文字显示实例软件设计427

14.4.4 触摸屏校准实例软件设计435

14.5 实例总结440

第15章 以太网接口应用441

15.1 以太网接口概述441

15.1.1 以太网模块的内部结构与特性441

15.1.2 以太网数据包443

15.1.3 以太网接口的基本配置444

15.1.4 以太网接口的引脚描述445

15.2 以太网接口的寄存器描述446

15.2.1 MAC寄存器组447

15.2.2 控制寄存器组454

15.2.3 接收过滤寄存器组461

15.2.4 模块控制寄存器组463

15.2.5 描述符与状态465

15.3 以太网接口的常用库函数471

15.4 以太网接口应用实例479

15.4.1 设计目标480

15.4.2 硬件电路设计480

15.4.3 简易网页浏览实例软件设计492

15.4.4 　μIP实例软件设计505

15.5 实例总结523

进阶篇527

第16章 嵌入式实时操作系统μC／OS-Ⅱ的移植与应用527

16.1 嵌入式系统μC／OS-Ⅱ概述527

16.1.1 μC／OS-Ⅱ系统特点527

16.1.2 μC／OS-Ⅱ系统内核529

16.1.3 任务管理538

16.1.4 时间管理540

16.1.5 任务之间的通信与同步540

16.1.6 内存管理542

16.2 如何在LPC1788微处理器上移植μC／OS-Ⅱ系统543

16.2.1 移植μC／OS-Ⅱ系统必须满足的条件543

16.2.2 初识μC／OS-Ⅱ嵌入式系统544

16.2.3 重提μC／OS-Ⅱ嵌入式系统移植要点559

16.3 应用实例560

16.3.1 设计目标560

16.3.2 硬件电路设计560

16.3.3 μC／OS-Ⅱ系统软件设计560

16.4 实例总结564

第17章 LwIP移植与应用实例565

17.1 以太网概述565

17.1.1 以太网的网络传输介质565

17.1.2 以太网数据帧格式568

17.1.3 嵌入式系统的以太网协议570

17.2 LwIP协议栈概述572

17.2.1 LwIP协议栈的整体架构和进程模型572

17.2.2 LwIP协议栈的API接口573

17.2.3 LwIP内存管理591

17.3 LwIP协议栈基于μC／OS-Ⅱ系统的移植592

17.3.1 LwIP协议栈的源文件结构593

17.3.2 LwIP协议栈的移植593

17.4 应用实例607

17.4.1 设计目标607

17.4.2 系统软件设计607

17.5 实例总结613

第18章 嵌入式实时操作系统FreeRTOS应用614

18.1 嵌入式系统FreeRTOS概述614

18.1.1 FreeRTOS系统的特点614

18.1.2 FreeRTOS系统的任务管理615

18.1.3 FreeRTOS系统的队列管理626

18.1.4 FreeRTOS系统的信号量629

18.1.5 FreeRTOS系统的资源管理633

18.1.6 FreeRTOS系统的内存管理635

18.1.7 联合程序638

18.2 如何在LPC1788微控制器上移植FreeRTOS系统644

18.2.1 初识FreeRTOS嵌入式系统645

18.2.2 FreeRTOS系统的移植646

18.2.3 FreeRTOS系统的可配置参数项654

18.3 FreeRTOS应用实例657

18.4 实例总结660

第19章 嵌入式图形系统μC／GUI的移植与应用661

19.1 嵌入式图形系统μC／GUI661

19.1.1 μC／GUI系统的软件结构661

19.1.2 文本显示662

19.1.3 数值显示664

19.1.4 2D图形库666

19.1.5 字体671

19.1.6 颜色672

19.1.7 存储设备674

19.1.8 视窗管理器674

19.1.9 窗口对象676

19.1.10 对话框687

19.1.11 抗锯齿688

19.1.12 输入设备690

19.1.13 时间函数692

19.2 μC／GUI系统的移植692

19.2.1 初识μC／GUI系统692

19.2.2 细说μC／GUI系统的移植701

19.2.3 μC／GUI系统的触摸屏驱动704

19.2.4 μC／OS-Ⅱ系统环境下支持μC／GUI系统705

19.3 设计目标708

19.4 系统软件设计708

19.5 实例总结719

第20章 嵌入式实时操作系统μC／OS-Ⅲ的移植与应用720

20.1 嵌入式系统μC／OS-Ⅲ概述720

20.1.1 μC／OS-Ⅲ系统的特点720

20.1.2 代码的临界段725

20.1.3 任务管理726

20.1.4 任务就绪表740

20.1.5 任务调度742

20.1.6 上下文切换748

20.1.7 时间管理749

20.1.8 资源管理750

20.1.9 信号量754

20.1.10 事件标志组765

20.1.11 消息传递772

20.1.12 内存管理782

20.2 如何在LPC1788处理器上移植μC／OS-Ⅲ系统784

20.2.1 移植μC／OS-Ⅲ系统必须满足的条件784

20.2.2 初识μC／OS-Ⅲ嵌入式系统785

20.3 设计目标808

20.4 μC／OS-Ⅲ系统软件设计808

20.5 实例总结814

参考文献815