【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 M0 處理器 作 為 ARM Cortex 處 理 器 系 列 的 最 新 成 員 ， 32 位 CortexM0 處 理 器 采 用 了 低 成 本 90 納 米 低 功耗 （ LP） 工 藝 ， 耗 電 量 僅 9μA/MHz， 約 為 目 前 主 流 8 位 或 16 位 處 理 器 的 三 分 之 一 ， 卻 能 提 供 更高 的 性 能 。 這 種 行 業(yè) 領(lǐng) 先 的 低 功 耗 和 高 性 能 的 結(jié) 合 為 仍 在 使 用 8 位 或 16 位 架 構(gòu) 的 用 戶 提 供 了 一 個(gè)轉(zhuǎn) 型 開 發(fā) 32 位 器 件 的 理 想 機(jī) 會(huì) ， 從 而 在 不 犧 牲 功 耗 和 面 積 的 情 況 下 ， 提 高 日 常 設(shè) 備 的 智 能 化 程 度 。CortexM0 處 理 器 的 特 點(diǎn) 促 成 了 智 能 、 低 功 耗 微 控 制 器 的 面 市 ， 并 為 “物 聯(lián) 網(wǎng) ”中 大 量 的 無 線 連接 設(shè) 備 提 供 高 效 的 溝 通 、 管 理 和 維 護(hù) 。 低 功 耗 聯(lián) 網(wǎng) 功 能 深 具 潛 能 ， 可 驅(qū) 動(dòng) 各 種 節(jié) 能 和 生 活 關(guān) 鍵 應(yīng) 用 ，包 括 從 無 線 方 式 分 析 住 宅 或 辦 公 大 樓 性 能 與 控 制 的 感 測(cè) 器 ， 到 以 電 池 運(yùn) 作 、 通 過 無 線 方 式 連 接 監(jiān) 控 全 國(guó) 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 5設(shè) 備 的 身 體 感 測(cè) 器 。 而 現(xiàn) 有 的 8 位 或 16 位 微 控 制 器 （ MCU） 缺 少 足 夠 的 智 能 和 功 能 來 實(shí) 現(xiàn) 這 些 應(yīng)用 。CortexM0 處 理 器 不 僅 延 續(xù) 了 易 用 性 、 C 語 言 編 程 模 型 的 優(yōu) 勢(shì) ， 而 且 能 夠 二 進(jìn) 制 兼 容 已 有 的CortexM0 處 理 器 工 具 和 實(shí) 時(shí) 系 統(tǒng) （ RTOS） 。 作 為 CortexM 處 理 器 系 列 的 一 員 ， CortexM0 處 理器 同 樣 能 夠 獲 得 ARM CortexM 生 態(tài) 系 統(tǒng) 的 全 面 支 持 ， 而 其 軟 件 兼 容 性 使 其 能 夠 方 便 地 被 移 植 到 更高 性 能 的 CortexM3 或 CortexM4 處 理 器 。 率 先 獲 得 CortexM0+處 理 器 授 權(quán) 的 廠 商 包 括 飛 思 卡 爾半 導(dǎo) 體 和 恩 智 浦 半 導(dǎo) 體 。第二章 系統(tǒng)方案 系統(tǒng)總體方案本 系 統(tǒng) 利 用 NXP LPC11C24 作 為 主 控 模 塊 。 首 先 從 GPS 系 統(tǒng) 獲 取 全 球 標(biāo) 準(zhǔn) 時(shí) 間 源 ， 經(jīng) 過 CPU 處理 后 將 時(shí) 間 數(shù) 據(jù) 通 過 UART 接 口 輸 出 到 LPC11C24 主 控 模 塊 上 ， LPC11C24 可 把 接 收 到 的 GPS 時(shí) 間 數(shù)據(jù) 利 用 軟 件 來 處 理 ， 再 把 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 到 顯 示 模 塊 ， 實(shí) 現(xiàn) 時(shí) 間 的 顯 示 。 LED 點(diǎn) 陣 屏 為 主 要 的 顯 示 模 塊 ，把 從 LPC11C24 傳 來 的 數(shù) 據(jù) 顯 示 出 來 ， 并 且 可 以 實(shí) 現(xiàn) 左 右 移 動(dòng) 等 功 能 。 系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)圖根 據(jù) 總 體 方 案 畫 出 了 系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu) 圖 ， 是 按 照 結(jié) 構(gòu) 層 次 劃 分 三 層 ： 硬 件 平 臺(tái) NXP LPC11C24 為 核心 ， 同 UART 連 接 的 是 GPS 模 塊 ， 32*16 的 點(diǎn) 陣 屏 是 用 杜 邦 線 和 和 控 制 系 統(tǒng) 相 連 的 。 整 體 方 案結(jié) 構(gòu) 框 圖 如 下 ： 全 國(guó) 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 6GPS模塊32*16LED 點(diǎn)陣屏系統(tǒng)控制中心NXPLPC11C24核心板電路UART串口杜 邦 線電源供電模塊行驅(qū)動(dòng)電路列驅(qū)動(dòng)電路圖 系統(tǒng)總體方案結(jié)構(gòu)圖第三章 基于 GPS 授時(shí)的點(diǎn)陣 LED 屏顯示時(shí)鐘的系統(tǒng) NXP LPC11C24 主控板LPC11C24 為 核 心 控 制 芯 片 ， 工 作 過 程 分 為 兩 個(gè) 部 分 :數(shù) 據(jù) 接 受 處 理 和 時(shí) 鐘 數(shù) 據(jù) 掃 描 顯 示 。LPC11C24 開 發(fā) 板 內(nèi) 部 集 成 了 串 口 通 信 電 路 ， 本 設(shè) 計(jì) 就 是 應(yīng) 用 UART 通 用 串 行 數(shù) 據(jù) 接 口 接 受 外 部GR87 發(fā) 來 的 衛(wèi) 星 數(shù) 據(jù) ， 有 選 擇 的 將 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 到 數(shù) 據(jù) 緩 沖 區(qū) ， 然 后 我 們 將 緩 存 區(qū) 里 的 數(shù) 據(jù) 取 出 經(jīng) 過CPU 的 處 理 后 送 到 LED 點(diǎn) 陣 顯 示 屏 上 顯 示 出 我 們 所 需 要 的 時(shí) 鐘 信 息 。 NXP LPC11C24 簡(jiǎn)介L(zhǎng)PC11C24FBD48 是 ARM CortexM0 微 控 制 器 ， 設(shè) 計(jì) 用 于 8 位 /16 位 微 控 制 器 應(yīng) 用 ， 具 有 高新 能 ， 低 功 耗 ， 簡(jiǎn) 單 指 令 集 ， 統(tǒng) 一 編 址 尋 址 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 而 且 ， LPC11C24 可 以 比 傳 統(tǒng) 的 8 位 /16 位 單片 機(jī) 在 執(zhí) 行 大 多 數(shù) 普 通 的 微 控 制 器 任 務(wù) 時(shí) 減 少 40%到 50%的 代 碼 量 ， 這 是 通 過 強(qiáng) 大 的 CortexM0 v6M 指 令 集 實(shí) 現(xiàn) 的 。 這 種 指 令 集 以 16 位 的 Thumb 指 令 為 基 礎(chǔ) ， 迄 今 唯 一 應(yīng) 用 于 32 位 微 處 理 器 。 全 國(guó) 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 7具 有 高 于 45DMIPS 處 理 能 力 的 LPC11C24 為 CAN 節(jié) 點(diǎn) 提 供 了 強(qiáng) 有 力 的 信 息 和 數(shù) 據(jù) 處 理 能 力 。 這種 對(duì) 電 源 的 優(yōu) 化 能 力 是 當(dāng) 今 的 8 位 /16 位 單 片 機(jī) 難 以 實(shí) 現(xiàn) 的特色和優(yōu)點(diǎn)? ARM CortexM0 處 理 器 ， 工 作 頻 率 高 達(dá) 50 MHz? ARM CortexM0 內(nèi) 置 可 嵌 套 中 斷 向 量 控 制 器 (NVIC)? 程 序 代 碼 的 密 度 要 比 8/16 位 MCU 更 小? 閃 存 ISP 命 令 可 通 過 UART 或 C_CAN 發(fā) 出? 超 快 速 模 式 下 ， 2 個(gè) I178。C 總 線 引 腳 上 的 大 電 流 吸 收 驅(qū) 動(dòng) 器 (20 mA)? 帶 小 數(shù) 波 特 率 生 成 器 的 UART? 36 個(gè) 高 速 5V 相 容 GPIO 引 腳 ， 可 選 擇 引 腳 高 電 流 驅(qū) 動(dòng) （ 20 mA）? 12MHz 內(nèi) 部 RC 振 蕩 器 ， 溫 度 及 電 壓 范 圍 精 確 度 可 達(dá) 1%? 支 持 完 整 I178。C 總 線 規(guī) 范 及 超 快 速 模 式 的 I178。C 總 線 接 口? CAN B C_CAN 控 制 器 具 備 onchip CANopen 驅(qū) 動(dòng) 器 與 整 合 式 收 發(fā) 器 片 內(nèi) 高 速 CAN 收 發(fā) 器? 工 作 范 圍 從 1 MHz 到 25 MHz 的 晶 體 振 蕩 器? 頻 率 范 圍 從 kHz 到 MHz 的 可 編 程 看 門 狗 振 蕩 器? 最 大 限 度 降 低 功 耗 的 集 成 式 PMU（ 電 源 管 理 單 元 ）? 采 用 中 斷 和 強(qiáng) 制 復(fù) 位 的 4 個(gè) 獨(dú) 立 閥 值 進(jìn) 行 的 掉 電 檢 測(cè)? 可 用 作 芯 片 識(shí) 別 的 唯 一 序 列 號(hào)? V 單 電 源 （ V 至 V） 開發(fā)環(huán)境 全 國(guó) 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 8此 次 設(shè) 計(jì) 的 軟 件 開 發(fā) 環(huán) 境 使 用 的 大 賽 的 合 作 方 恩 智 浦 半 導(dǎo) 體 針 對(duì) 它 旗 下 采 用 的 ARM 處 理 器 的LPC 系 列 微 控 制 器 推 出 的 開 發(fā) 工 具 平 臺(tái) LCXpresso。 LCXpresso 根 據(jù) 簡(jiǎn) 單 易 用 的 理 念 設(shè) 計(jì) 而 成 ， 它 為 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 人 員 提 供 了 一 種 快 速 便 捷 的 使 用 LPC1100 的 方 式 。 利 用 LPCXpresso 這 款 功 能 全 面的 工 具 鏈 還 可 以 輕 松 實(shí) 現(xiàn) 在 高 性 能 的 ARM ARM9 以 及 包 括 LPC1300 和 LPC1700 在 內(nèi) 的Cortex 系 列 微 控 制 器 之 間 的 產(chǎn) 品 移 植 。 　 　 LPCXpresso 開 發(fā) 平 臺(tái) 基 于 功 能 強(qiáng) 大 的 Eclipse 集 成 開 發(fā) 環(huán) 境 （ IDE） 工 具 ， 擁 有 由 恩 智 浦 設(shè) 計(jì)的 全 新 、 直 觀 的 用 戶 界 面 、 針 對(duì) CortexM0 優(yōu) 化 的 編 譯 器 和 函 數(shù) 庫(kù) 、 LPCLink JTAG/SWD 調(diào) 試探 針 和 目 標(biāo) 板 ， 同 時(shí) 具 有 一 流 的 C 編 程 環(huán) 境 以 及 語 法 高 亮 度 顯 示 、 代 碼 折 疊 和 展 開 、 快 速 點(diǎn) 擊 導(dǎo) 航變 量 和 函 數(shù) 定 義 及 聲 明 的 高 級(jí) 功 能 ， 為 用 戶 提 供 豐 富 的 開 發(fā) 工 具 ， 加 速 產(chǎn) 品 開 發(fā) ， 縮 短 新 品 上 市 時(shí)間 。 LPCXpresso 的項(xiàng)目建立1． 打 開 LPCxpresso 軟 件 彈 出 workspace launcher 對(duì) 話 框 選 擇 項(xiàng) 目 要 放 的 文 件 夾 單 欄 FILEnewproject 彈 出 new project 對(duì) 話 框 選 擇 LPCxpresso c project?next 再 選 擇 lpc 11xx? c progect –next ?在 project neme 中 輸 入 項(xiàng) 目 名 稱 ?x ?選 擇 lpc11c24/301?next?在 cmsis library to link project to:中 選 擇 NONE ? finish3． 這 樣 項(xiàng) 目 就 建 立 好 了 ， 在 編 譯 過 程 中 缺 什 么 頭 文 件 就 去 示 例 文 件 夾 中 復(fù) 制 到 SRC 文 件 夾 下 就可 以 了 點(diǎn)陣 LED 屏顯示模塊 這 次 我 們 選 用 的 是 P10 LED 成 品 屏 。 P10 LED 點(diǎn) 陣 顯 示 屏 作 為 此 次 設(shè) 計(jì) 的 數(shù) 據(jù) 顯 示 模 塊 ， 它 的作 用 就 是 將 從 緩 沖 區(qū) 里 取 出 的 數(shù) 據(jù) 經(jīng) 過 CPU 的 處 理 后 顯 示 出 我 們 所 需 要 的 信 息 。 我 們 可 以 利 用 全 國(guó) 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 9LPC11C24 的 GPIO 端 口 控 制 LED 點(diǎn) 陣 屏 顯 示 相 應(yīng) 的 信 息 。 P10 LED 點(diǎn)陣屏電路圖 下 圖 是 P10 LED 點(diǎn) 陣 屏 的 電 路 圖 ， 其 中 74HC245D 是 驅(qū) 動(dòng) 放 大 芯 片 、 74HC595 是 移 位 寄 存 器 、74HC138D 是 譯 碼 器圖 P10 LED 點(diǎn)陣屏電路圖 P10 LED 點(diǎn)陣顯示屏的指標(biāo)? LED 分 辨 率 ： LED 顯 示 屏 像 素 的 行 列 數(shù) 稱 為 LED 顯 示 屏 的 分 辨 率 ， 我 們 所 用 的 P10 LED 點(diǎn)陣 屏 的 分 辨 率 是 32*16。? LED 點(diǎn) 距 ： 10mm? 像 素 配 置 ： 1R（ 純 紅 ） 全 國(guó) 大 學(xué) 生 嵌 入 式 物 聯(lián) 網(wǎng) 設(shè) 計(jì) 大 賽 10? 視 距 ： 3m~300m LED 點(diǎn)陣屏上控制 LED 的亮滅原理 通 過 P10 LED 屏 的 電 路 圖 可 以 發(fā) 現(xiàn) ， 整 個(gè) 屏 有 通 過 一 個(gè) 74HC138 來 控 制 行 和 16 個(gè) 74HC535 一 位寄 存 器 控 制 列 。 按 正 常 理 解 32*16 的 LED 點(diǎn) 陣 2 個(gè) 138 和 16 個(gè) 595 才 能 控 制 整 個(gè) 屏 。 而 這 里 只 用了 1 個(gè) 138 是 用 了 4953LED 驅(qū) 動(dòng) 芯 片 ， 一 個(gè) 138 輸 出 信 號(hào) 被 分 成 了 4 個(gè) 一 樣 的 信 號(hào) 連 接 到 了 每 個(gè)4*8 小 模 塊 的 LED 的 陽(yáng) 極 上 這 樣 138 輸 出 的 4 路 信 號(hào) 就 被 分 成 了 16 個(gè) 信 號(hào) ， 這 16 個(gè) 信 號(hào) 中 每 4 個(gè)一 組 一 樣 的 信 號(hào) 共 4 組 。 這 樣 行 就 能 全 部 控 制 了 。 因 為 屏 上 4*8 小 模 塊 都 配 了 一 個(gè) 595 所 以 一 次通 過 595 輸 入 端 通 過 移 位 可 以 輸 入 16*8 位 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 入