Stellaris LM4F120ラウンチパッド評価ボードの最初のステップ

Stellaris LM4F120ボードは私の机に横たわっていたので、ついに対処することにしました。 ボード上のボタンを押すことに応じて、ボードにインストールされたLEDをオン/オフするプログラムを作成します。



私はエレクトロニクスに少し苦労しているとすぐに言わなければならないので、この記事はそれがどのように機能するかについての私の意見を表明します。 専門用語が非常に悪いので、正しい用語を知っている場合は修正してください。

準備する

まず、開発に必要なソフトウェアをインストールする必要があります。

• コンパイラーと開発環境
• SDK（StellarisWare）
• デバッグモジュールドライバー
• ファームウェアプログラム
• ドキュメント

コンパイラとIDEを使用して、Texas Instrumentsは独自のEclipseベースのCode Composer Studio（個別に、または既にインストールされているEclipseのプラグインとしてインストール可能）、IAR Embedded Workbench、KeilおよびMentor Graphics Sourcery CodeBenchの選択肢を提供します。









CCSの無料バージョンは完全に機能するため、使用します。 上記のリンクを使用すると、EK-LM4F120XL-CCSの部品番号の後ろに隠れている「CD」をダウンロードできます。この部品番号には、開発に必要なすべてのものがありますが、アーカイブの内容はやや古く、更新されていないようです。 ただし、すべてを個別にダウンロードできます。



Code Composer Studio 、StellarisWareはここ SW-EK-LM4F120XLの部品番号、 Stellaris ICDIドライバー 、 LMFlashプログラマー 、 評価ボードユーザーマニュアル 、 データシートに隠れています 。 StellarisWareをインストールしたディレクトリにインストールすると、ドキュメントのあるdocsサブディレクトリを見つけることができます。 そこで、主な関心はSW-DRL-UG-9453.pdfファイルです（数値はSWバージョンによって異なる場合があります）-SDKによって提供される機能に関するドキュメント（また、SW-EK-LM4F120XL-UG-9453.pdfを見ると、 LEDやボタンをすぐに使用できる高レベルの機能を見つけますが、これは実際のジェダイのやり方ではありません。



TIは名前を変更し、ボードで使用されているLM4F120H5QRマイクロコントローラーはそれぞれTM4C1233H6PMと呼ばれていたと言わなければなりません。



テキサス・インスツルメンツのWebサイトで、ボードおよび印刷物に関するビデオ講義を見つけることができます。



ボードをコンピューターに接続します。







USBケーブルをデバッガポートに接続し、電源スイッチ（USBポートの横）が「デバッグ」位置にあることを確認します。 緑色の電源LEDを除くすべてが正しく行われた場合、「リセット」ボタンの隣のLEDが点灯し、5秒後に異なる色で点滅し始めます（もちろん、工場出荷時のファームウェアとは異なるものを点滅させる時間がない限り）。



Windows 8.1に関する注意。 このオペレーティングシステムでは、デフォルトで未署名のドライバーをダウンロードできないため、ICDIドライバーをインストールできません。 これは次のように扱われます：Win + I→電源を押し、Shiftキーを押しながら再起動をクリックして、待機します。修復オプションのメニューが表示されます。トラブルシューティング→詳細オプション→起動設定→再起動を選択します。 再起動後、「ドライバー署名の強制を無効にする」を選択する必要があるメニューが表示されます。

最初のプログラム

そのため、必要なものはすべてインストールしました。 書く時間です。 CCSでプロジェクトを作成します：ファイル→新規→CCSプロジェクト。 図と同様に構成します。







空のmain.c



とlm4f120h5qr_startup_ccs.c



ソースコードを含む2つのファイルが同時に存在するプロジェクトを受け取ります。 2番目のファイルには、割り込みテーブルを初期化するための定型コードと、割り込みを処理するためのスタブ関数が含まれています。



ヘッダーファイルとライブラリを検索するためのパスをすぐに構成し、[プロジェクト]メニューの[プロパティ]に移動して、次の操作を行います。













もちろん、パスを独自のものに置き換えてください。



#include



をmain.c



追加し、すべてがコンパイルされることを確認します。

 #include <inc/hw_types.h> #include <inc/hw_gpio.h> #include <inc/hw_memmap.h> #include <driverlib/sysctl.h> #include <driverlib/gpio.h> int main(void) { return 0; }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

動作しない場合は修復し、動作する場合は何か有用なことを開始できます。

働く頻度

まず、マイクロコントローラーが動作する周波数を設定する必要があります。 動作可能な最大周波数は80 MHzですが、これより低い周波数も可能です。 データシートのセクション5.2.5に、周波数の調整方法が記載されており、図5-5では怖いです。







現時点では、「システムクロック」出力に関心があります。 データシートによると、次のものをクロックソースとして使用できます。

• 高精度内部OSC 16 MHz
• メインOSC（このボードではY1とラベル付けされ、周波​​数は16 MHz）
• 内部OSC 30 kHz
• ハイバネーションOSC（32.768 kHz）-ボード上のY2
• Pll
• 4分周器による高精度内部OSC

これらのソースのうち、2つは外部であり、マイクロコントローラー（メインOSCとハイバネーションOSC）に関して、残りは内部にあります。



図でSYSDIVとして指定されている分周器は、1〜64倍の周波数低下に調整できます。 PLLをソースとして使用する場合、DIV400ビットで制御される追加の2ビット分周器を使用できます（デフォルトで有効）。 PLLが機能するには、マスターパルスジェネレーターが必要です。 その頻度は大きく異なりますが、初期化時に指定する必要があります。 PLLを使用することは、最大周波数でマイクロコントローラーを起動する唯一の方法なので、それを使用します（ただし、この目的のためには、このようなクレイジーな周波数は必要ありません）。 PLLクロッキングでは、外部水晶と内部水晶の両方を使用できます。



StellarisWareはSysCtlClockSet



関数を提供して、システムクロックに関連するすべてをSysCtlClockSet



設定します。 これを行うために、彼女は入り口でたくさんの旗を受け取ります：

まず、PLL（ SYSCTL_USE_PLL



）を使用するか、他の何か（ SYSCTL_USE_PLL



）を使用するかを決定します-ダイアグラム上のBYPASSフラグ。

PLLを使用する場合、誰がマスターオシレーターになるかを選択する必要があります。メインOSC（ SYSCTL_OSC_MAIN



）または高精度内部OSC（ SYSCTL_OSC_INT



）。 メインOSCを使用する場合、その頻度（この場合はSYSCTL_XTAL_16MHZ



）を指定する必要があります。

PLLを使用しない場合、ソースを指定する必要があります。

• 高精度内部OSC- SYSCTL_OSC_INT
  
  
  
  
• 4の除数による高精度内部OSC- SYSCTL_OSC_INT4
  
  
  
  
• メインOSC- SYSCTL_OSC_MAIN
  
  
  
  
• 内部OSC- SYSCTL_OSC_INT30
  
  
  
  
• ハイバネーションOSC- SYSCTL_OSC_EXT32
  
  
  
  

そして最後に、仕切りを設定する必要があります。 SYSCTL_SYSDIV_1



からSYSCTL_SYSDIV_1



までのこのためのマクロがあります。 PLLを使用する場合、オプションでマクロSYSCTL_SYSDIV_2_5



（/2.5） SYSCTL_SYSDIV_2_5



（/63.5）を使用できます。 私には不明な理由SysCtlClockSet



を呼び出すためSysCtlClockSet



PLL周波数は200 MHzに等しいと見なされます。 80 MHzの周波数で動作するには、2.5の分周器を指定する必要があります。



全体として、 SysCtlClockSet



呼び出しは次のようになります。

  //  PLL,   - Main OSC   16 ,   2.5,   80  SysCtlClockSet(SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_SYSDIV_2_5 | SYSCTL_XTAL_16MHZ | SYSCTL_OSC_MAIN);
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

または：

  //  PLL,   - Precision Internal OSC,   2.5,   80 ,  Main OSC SysCtlClockSet(SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_SYSDIV_2_5 | SYSCTL_OSC_INT | SYSCTL_MAIN_OSC_DIS);
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

またはあなたが好きなもの。

LEDの点滅

結果を見ることができるプログラムを作成する時が来ました。 ボードのドキュメントには、LEDをオンにする回路があります。













つまり LEDは1-3 GPIOポートFの脚に接続されています（抵抗がトランジスタのベースとエミッタの間にある理由を知っている人は、啓発してください、そしてなぜそれが示されていないのですか？）。 GPIOポートには8つのレッグがあり、それぞれレッグを入力または出力として個別に構成できます。 書き込みと読み取りは、メモリにマッピングされたGPIODATA



レジスタを書き込みまたは読み取りすることにより、すべてのレッグから一度にGPIODATA



されます（それぞれ、1バイトの読み取り/書き込み-すべてのレッグの状態）。 ポートにアクセスするには、Advanced Peripheral Bus（APB）またはAdvanced High-performance Bus（AHB）の2つの方法があります。 最初の方法は「古く」遅く、2番目の方法は現代的で高速です。 正直なところ、プログラミングの観点からそれらの違いはわかりません（少なくともポートのベースアドレスは異なります）。APBを使用しました。ポートFのベースアドレスは0x40025000です。



そのため、LEDを点灯するには、対応する脚に高電圧レベルを設定する必要があります。 つまり 対応するビットに1を書き込みます。 通常、ビットの状態を変更するには、レジスタのステータスを読み取り、目的のビットの値を設定し、受信した値を書き戻す必要があります。 メモリ操作は遅いため、マイクロコントローラーの開発者は1つのレコード（予備読み取りなし）を実行する機会を提供します。レジスタは1つのアドレスではなく、ベースアドレスから始まる1024バイトの範囲でアクセスされます。 アドレスのビット2〜9には、値を更新する必要があるビットのマスクが含まれています。 つまり ビット1に1を書き込む場合は、適切なマスクを取得する必要があります：0x02、左に2ビットシフトし、結果の値をベースアドレスに追加します-目的のポートステータスを書き込む必要があるアドレスを取得します（0x02または0xFF-取得されます）最初のビットのみ）。



目的のビットを設定する関数は次のようになります。

 void pinWrite(unsigned int base, unsigned char pins, unsigned char value) { *((unsigned char *)base + ((unsigned int)pins << 2)) = value; }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

StellarisWareは、 GPIOPinWrite



ことを行う同じ署名を持つGPIOPinWrite



関数を提供します。



不足していることが1つだけあります。ポートをオンにし、LEDが出力として接続されるレッグを設定する必要があります。 SDKなしで実行したい人のために、プロセスはマイクロコントローラのデータシートのセクション10.3で説明されています。 StellarisWareでは、これはSysCtlPeripheralEnable



およびGPIOPinTypeGPIOInput



/ GPIOPinTypeGPIOOutput



呼び出すことで行われます。

 #include <inc/hw_types.h> #include <inc/hw_gpio.h> #include <inc/hw_memmap.h> #include <driverlib/sysctl.h> #include <driverlib/gpio.h> const unsigned int LED_RED = 0x02; const unsigned int LED_GREEN = 0x08; const unsigned int LED_BLUE = 0x04; const unsigned int LEDS_ALL = 0x02 | 0x08 | 0x04; int main(void) { SysCtlClockSet(SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_SYSDIV_2_5 | SYSCTL_XTAL_16MHZ | SYSCTL_OSC_MAIN); SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH2_GPIOF); SysCtlDelay(2); GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTF_BASE, LEDS_ALL); const unsigned long int delay = 80000000 / 3 / 2; // 80 , 3    , 1/2    while (1) { GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, LEDS_ALL, LEDS_ALL); SysCtlDelay(delay); GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, LEDS_ALL, 0); SysCtlDelay(delay); } return 0; }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

SysCtlDelay



関数は、空のループをn



回繰り返して、目的の長さの遅延を作成できるようにします。 各反復は、プロセッサの3クロックサイクル続きます。 コンパイルして実行します（CCSでF11を押すと、デフォルトでプログラムの先頭に暗黙的なブレークポイントがあるため、F8を押す必要があります）。 ボードのLEDが1秒間隔で白く点滅し始めます。 LEDS_ALL



代わりに、 LEDS_ALL



への最初の呼び出しの3番目の引数、たとえばGPIOPinWrite



渡されると、緑色に点滅します。

ボタン！

このスキームに従って、2つのボタンがGPIOポートFのレッグ0および4に接続されます。







図から、ボタンを押すと足が地面に接続され、適用状態でない場合、足はどこにも接続されていないことがわかります。 これは悪いことです;接続されていない脚から読み込もうとすると、何でも読むことができます。 ボタンが押されていないときに電源が接続されていることを確認する必要があります。 これはプルアップ（プルアップ）に役立ちます。実際には、抵抗を介して足を電源に接続します。そのため、ボタンが押されていない場合、プルアップを介して電力が供給され、押された場合、そこからの電流が地面に流れますつまり 解放されたボタンは、ポート内のユニットとして読み取られ、押されます-ゼロとして。



したがって、レッグ0および4を入力に設定し、プルアップを有効にします。

  GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_4); GPIOPadConfigSet(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_4, GPIO_STRENGTH_2MA, GPIO_PIN_TYPE_STD_WPU);
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

GPIOPadConfigSet



関数を使用GPIOPadConfigSet



と、足（2、4、または8 mA）とそのモードが出力できる電流を設定できGPIOPadConfigSet



。 マイクロコントローラは、いくつかのGPIOポート（JTAG / SWDポート（ポートCのビット0〜3）に使用できるもの）またはマスクされていない割り込みの入力-NMI（ポートDの7ビットと0ビット）の設定の変更に対する保護を持っていることに注意する価値がありますポートF））：これらのレッグのプルアップ/プルダウン設定の変更は、 GPIOCR



レジスタに1.が書き込まれている場合のみ可能ですGPIOCR



レジスタGPIOCR



は、特別な「マジックナンバー」がGPIOLOCK



レジスタに書き込まれている場合にのみ書き込むことができます。



すべてをまとめる：

 #include <inc/hw_types.h> #include <inc/hw_gpio.h> #include <inc/hw_memmap.h> #include <driverlib/sysctl.h> #include <driverlib/gpio.h> const unsigned int LEDS_ALL = GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3; const unsigned int SW1 = GPIO_PIN_0; const unsigned int SW2 = GPIO_PIN_4; void crSet(unsigned int base, unsigned char value); int main(void) { int led = 2; SysCtlClockSet(SYSCTL_USE_PLL | SYSCTL_SYSDIV_2_5 | SYSCTL_XTAL_16MHZ | SYSCTL_OSC_MAIN); SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH2_GPIOF); SysCtlDelay(2); GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTF_BASE, LEDS_ALL); GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_PORTF_BASE, SW1 | SW2); HWREG(GPIO_PORTF_BASE + GPIO_O_LOCK) = GPIO_LOCK_KEY_DD; crSet(GPIO_PORTF_BASE, 1); GPIOPadConfigSet(GPIO_PORTF_BASE, SW1 | SW2, GPIO_STRENGTH_2MA, GPIO_PIN_TYPE_STD_WPU); crSet(GPIO_PORTF_BASE, 0); HWREG(GPIO_PORTF_BASE + GPIO_O_LOCK) = 0; while (1) { unsigned int state = ~GPIOPinRead(GPIO_PORTF_BASE, SW1 | SW2); led = ((state & SW1) << 1) | ((state & SW2) >> 1); GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, LEDS_ALL, led); } return 0; } void crSet(unsigned int base, unsigned char value) { unsigned long v = (HWREG(GPIO_PORTF_BASE + GPIO_O_CR) & 0xFFFFFF00) | value; HWREG(base + GPIO_O_CR) = v; }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

最後に、この素​​晴らしいプログラムと12ドルの料金により、10ルーブルに相当する12パーツ未満の単純な回路図と同じことができます！