太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要2</b></p><p>　　Abstract4</p><p><b>　　第一章 緒論6</b></p><p>　　1.1 本課題研究的背景及目的6</p><p

2、>　　1.2太陽(yáng)能供熱發(fā)展現(xiàn)狀7</p><p>　　1.3太陽(yáng)能供熱的發(fā)展趨勢(shì) 9</p><p>　　1.4 本文要研究的主要內(nèi)容10</p><p>　　第二章 主控制器11</p><p>　　2.1 MCU的介紹11</p><p>　　2.2 LM3S811的結(jié)構(gòu)概述14<

3、/p><p>　　2.3 ARM Cortex-M3處理器內(nèi)核18</p><p><b>　　2.4 中斷19</b></p><p>　　2.5系統(tǒng)控制21</p><p>　　2.6內(nèi)部存儲(chǔ)器24</p><p>　　2.7 通用輸入/輸出端口（GPIO）27</p>&

4、lt;p>　　2.8 通用定時(shí)器30</p><p>　　2.9看門(mén)狗定時(shí)器31</p><p>　　2.10通用異步收發(fā)器 (UART)32</p><p>　　2.11 LM3S811的封裝及其他外部特性36</p><p>　　第三章 上位機(jī)控制軟件的設(shè)計(jì)38</p><p>　　3.1 Delp

5、hi的介紹38</p><p>　　3.2 Delphi基本編程原理40</p><p>　　3.3 代碼解析40</p><p>　　3.3.1關(guān)于FORM 窗口的代碼分析40</p><p>　　3.3.2 信息狀態(tài)欄的介紹41</p><p>　　3.3.3控制欄介紹42</p><

6、;p>　　第四章 檢測(cè)設(shè)備48</p><p>　　4.1 水溫檢測(cè)器DS18B2048</p><p>　　4.1.1 DS18B20數(shù)字溫度傳感器的介紹48</p><p>　　4.1.2 DS18B20常用的基本命令49</p><p>　　4.2 電子式水位開(kāi)關(guān)傳感器50</p><p><

7、;b>　　總結(jié)52</b></p><p><b>　　致 謝53</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)54</b></p><p><b>　　附 錄55</b></p><p><b>　　摘要</b></p&

8、gt;<p>　　近年來(lái)，建筑供熱能耗不斷下降，太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)品性能日益提高，太陽(yáng)能供熱逐漸受到人們的重視。隨著光熱產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，行業(yè)人士一直在探討太陽(yáng)能供熱的可行性和經(jīng)濟(jì)性，如果能用太陽(yáng)能供熱，這不僅能極大地推動(dòng)光熱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也能為節(jié)能減排做出重大貢獻(xiàn)。我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，并且不少地區(qū)冬季寒冷，需要供暖，同時(shí)全年需要生活熱水，因此加熱器和太陽(yáng)能共同作用的太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景，當(dāng)太陽(yáng)能源不足以供熱時(shí)，使

9、用加熱器補(bǔ)充加熱。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中的太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備，下位機(jī)處理系統(tǒng)，上位機(jī)控制軟件構(gòu)成?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要有水溫度檢測(cè)器和水位檢測(cè)器，水溫檢測(cè)選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，它有獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信，測(cè)溫范圍和分辨率比較適中，水位檢測(cè)選用電子式水位開(kāi)關(guān)傳感器，直接輸出開(kāi)關(guān)量與控制器連接較為方便；下位機(jī)選用TI公司的Luminary Micro Stellaris系列的基于

10、ARM Cortex-M3的控制器芯片LM3S811，它擁有32位RISC性能，采用v7M結(jié)構(gòu)可以兼容Thumb-2專用指令集處理器內(nèi)核，擁有27個(gè)中斷，帶8個(gè)優(yōu)先級(jí)，內(nèi)部有64KB的單周期Flssh以及8KB單周期的SRAM。它為對(duì)成本尤其敏感的嵌入式微控制器應(yīng)用方案帶來(lái)了高性能的32位運(yùn)算能力。這些具備領(lǐng)先技術(shù)的芯片使用戶能夠以傳統(tǒng)的8位和16位器件的價(jià)位來(lái)享受32位的性能，適用于各種關(guān)注成本的應(yīng)用方案；上位機(jī)控制軟件選用Delph

11、i集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，是Windows平臺(tái)下著名的快速應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具，和VC相比，Delphi更簡(jiǎn)單、更易于掌握，而在功能上卻絲毫不遜色；和VB相比，Delphi則功能更強(qiáng)大、更實(shí)用?？梢?lt;/p><p>　　本系統(tǒng)基本原理是：中控室的操作人員通過(guò)上位機(jī)軟件看到現(xiàn)場(chǎng)的信息情況，并可以通過(guò)該上位機(jī)軟件控制發(fā)送信息至下位機(jī)，下位機(jī)微控制器經(jīng)過(guò)程序處理上位機(jī)的信息后，作出具體的控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)作，同時(shí)下位機(jī)也有控制按鈕進(jìn)行相

12、應(yīng)的功能控制,初步實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)的智能控制。</p><p>　　關(guān)鍵詞:單片機(jī)系列 太陽(yáng)能 供熱 上位機(jī)Delphi下位機(jī) ARM DS18B20</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In recent years, the building heating energy consumption decrea

13、sed continuously, the use of solar thermal products enhanced performance, solar heating is attracting people's attention. Along with the solar thermal industry matures, the industry has been explored in the solar hea

14、ting of the feasibility and economy, if the use of solar heating, which not only can greatly promote the development of light industry, but also can make a significant contribution to energy saving and emission reduction

15、.</p><p>　　Based on the solar energy heating system design by field testing equipment, MCU processing system, PC-control software. site equipment is main water temperature detector and a water level detector

16、 ，The water temperature detection using DS18B20, he has unique single-wire interface requires only one port pin for communication, the temperature measurement range and resolution compared to moderate, the water level de

17、tection using electronic level switch, a switch quantity output directly connected w</p><p>　　The system basic principle is: in the control room operators through PC software to see the scene information, an

18、d through the upper computer software control to send information to the slave computer, slave microcontroller programmed processing PC information, make a specific control field device action, at the same time the next-

19、bit machine also has a control button the corresponding function control.Preliminary the foundation for the realization of intelligent control.</p><p>　　Key words: MCU series solar heating Delphi PC ARM DS1

20、8B20</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 本課題研究的背景及目的</p><p>　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源需求量日益增加，能源利用情況緊張，而常規(guī)能源的大量使用必將對(duì)環(huán)境造成不利影響。太陽(yáng)能作為可再生能源的一種，取之不盡，用之不竭，同時(shí)又不會(huì)增加環(huán)境負(fù)荷，將成為未來(lái)能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。我國(guó)

21、屬太陽(yáng)能資源豐富的國(guó)家之一，年輻射總量大約在3300-8300MJ/(m2.a)，全國(guó)2/3以上面積地區(qū)年日照小時(shí)數(shù)大于2000h，每年陸地接收的太陽(yáng)輻射能相當(dāng)于2.4萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，具有太陽(yáng)能利用的良好條件。在建筑能耗中，生活熱水、供暖能耗占了相當(dāng)?shù)谋壤?，利用太?yáng)能來(lái)滿足生活熱水、供暖這些低品位能耗的要求具有巨大的節(jié)能效益，并且新能源的開(kāi)發(fā)與節(jié)能是解決能源短缺的兩個(gè)關(guān)鍵途徑，太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)因其突出的節(jié)能與環(huán)保特點(diǎn)而具有廣泛和美好的前景。

22、因此，太陽(yáng)能供熱技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步，世界能源消費(fèi)量的大幅度增長(zhǎng)，能源和環(huán)境成為當(dāng)今世界突出的兩大社會(huì)問(wèn)題。人類社會(huì)目前消費(fèi)的能源，包括建筑用能，主要是煤炭、石油和天然氣等石化能源。這些能源，資源有限，不可再生，終究要枯竭。而且傳統(tǒng)能源，像煤、石油等，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。我國(guó)的能源消耗量大，利用率低，據(jù)統(tǒng)計(jì)20世紀(jì)80年代我國(guó)能源系統(tǒng)總的能源利用率只有30％，

23、比國(guó)外先進(jìn)水平低近20個(gè)百分點(diǎn)。而且隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)自己居住環(huán)境條件的舒適性要求越來(lái)越高，從而造成建筑能源的消耗不斷增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)建筑能耗已占社會(huì)總能耗的30％～50％，太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用將成為能源利用可持續(xù)發(fā)展和節(jié)約能源的重要措施之一，人們把能源利用的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用上來(lái)。太陽(yáng)能以其取之不盡、廉價(jià)、安全、無(wú)需運(yùn)輸、清潔無(wú)污染等特點(diǎn)受到人們的重視，光熱、光電、光化學(xué)等太陽(yáng)能利用技術(shù)已迅速地發(fā)展起來(lái)。

24、由于太陽(yáng)能受季節(jié)和天氣影響較大、熱流密度低，導(dǎo)致各種形式的太陽(yáng)能直接熱利用系統(tǒng)在應(yīng)用上都受到一定的限制。隨著生活水平的提高，熱用戶對(duì)于供熱的要求也越來(lái)越高，太陽(yáng)能利用的一些局限性日益顯現(xiàn)出來(lái)：在太陽(yáng)輻照時(shí)間少</p><p>　　1.2太陽(yáng)能供熱發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　太陽(yáng)能供熱：是指將分散的太陽(yáng)能通過(guò)集熱器（例如：平板太陽(yáng)能集熱板、真空太陽(yáng)能管、太陽(yáng)能熱管等吸收太陽(yáng)能的收集設(shè)備）把

25、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成方便使用的熱水，通過(guò)熱水輸送到使用終端提供熱水的系統(tǒng)，我們稱之為太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱太陽(yáng)能供熱。其主要的優(yōu)勢(shì)有如下幾點(diǎn)：</p><p>　　1)．太陽(yáng)能供熱是一項(xiàng)環(huán)保工程。它與普通的供熱方式不同的是熱源不同，即普通供熱是燃煤、電、油、氣等，而太陽(yáng)能供熱是利用無(wú)污染、可再生的太陽(yáng)能。</p><p>　　2)．太陽(yáng)能采暖經(jīng)濟(jì)效益顯著。太陽(yáng)能采暖一般3-5年即可收回投資成本，而它

26、的使用壽命一般在20年左右，所以它的經(jīng)濟(jì)效益也是十分顯著的。</p><p>　　3)．節(jié)能減排，它可以實(shí)現(xiàn)采溫送暖及傳輸蒸汽等等并且配有自動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和自動(dòng)化。由于太陽(yáng)能采暖清潔安全，不會(huì)產(chǎn)生傳統(tǒng)燒煤采暖爐一氧化碳中毒的危險(xiǎn)，減少發(fā)生燙傷等意外。適用于大型建筑，如學(xué)校、辦公室、工廠、養(yǎng)殖溫室等，可以免費(fèi)獲得洗浴熱水，是可行性很高的節(jié)能減排工程。</p><p>　　早在20世紀(jì)50

27、年代初，太陽(yáng)能熱利用的先驅(qū)者Jodan和Therkeld就指出了太陽(yáng)能的優(yōu)越性，即可同時(shí)提高太陽(yáng)能集熱器效率和加熱系統(tǒng)性能。隨后，日本、美國(guó)、瑞典、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入了大量的人力、物力對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行深入的研究與開(kāi)發(fā)，在各地實(shí)施了多項(xiàng)太陽(yáng)能示范工程，例如賓館、住宅、學(xué)校、醫(yī)院、圖書(shū)館以及游泳館等，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。 </p><p>　　在能源和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻的今天，太陽(yáng)能因其具有顯著的

28、節(jié)能性和環(huán)境友好性，得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。近年來(lái)，土耳其、印度尼西亞等發(fā)展中國(guó)家也對(duì)太陽(yáng)能熱泵進(jìn)行了大量的研究。在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面，美國(guó)的Solar King系列太陽(yáng)能供熱設(shè)備以及澳大利亞的Quantum系列太陽(yáng)能熱水器等就是比較典型的產(chǎn)品范例。</p><p>　　在我國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，太陽(yáng)能熱水器年生產(chǎn)能力達(dá)到1500萬(wàn)平方米，在用太陽(yáng)能熱水器總集熱面積達(dá)1億平方米，生產(chǎn)量和使用量居世界第一。雖然我國(guó)太陽(yáng)

29、能熱水器應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛，但太陽(yáng)能采暖工程應(yīng)用卻處于起步階段，已建成的都是單體示范建筑等，太陽(yáng)能區(qū)域供熱采暖工程則還沒(méi)有應(yīng)用實(shí)踐。國(guó)內(nèi)部分高校也先后對(duì)太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)及理論研究，取得了一定的成果。天津大學(xué)對(duì)串聯(lián)式太陽(yáng)能供熱水系統(tǒng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析表明，該系統(tǒng)可以一年四季可靠運(yùn)行，向用戶提供50℃生活熱水，COP達(dá)到2.64～2.85（冬天），2.61～3.5（夏天）。青島建筑工程學(xué)院對(duì)串聯(lián)式太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，該

30、系統(tǒng)具有多功能調(diào)節(jié)能力，冬季熱泵供暖時(shí)熱泵機(jī)組工作穩(wěn)定，COP平均值達(dá)到2.71，具有明顯的節(jié)能效果。上海交通大學(xué)對(duì)直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器進(jìn)行了試驗(yàn)研究，該熱水器可全天候提供45～50℃生活熱水150L，每天耗電量約為1kW?h（夏）～2 kW?h（冬），其分體式結(jié)構(gòu)尤其適合于高層或多層建筑。由于太陽(yáng)輻射的不連續(xù)，在太陽(yáng)能應(yīng)用中蓄熱是必不可少的。太陽(yáng)能蓄熱根據(jù)蓄熱量的大小重要分兩種：一種為短期蓄熱，覆蓋需求量</p>&l

31、t;p>　　在國(guó)外歐洲、北美對(duì)太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)的工程應(yīng)用已有幾十年歷史，過(guò)去主要用于單體建筑內(nèi)的小型系統(tǒng)，近十余年來(lái)，包括區(qū)域供熱在內(nèi)的大型太陽(yáng)能供熱采暖綜合系統(tǒng)的工程應(yīng)用有較快發(fā)展。德國(guó)是應(yīng)用太陽(yáng)能供熱技術(shù)較早的國(guó)家，太陽(yáng)能采暖技術(shù)已經(jīng)在德國(guó)居住區(qū)供熱設(shè)置改造和配套建設(shè)中得到廣泛推廣和應(yīng)用；歐洲大多數(shù)國(guó)家都積極鼓勵(lì)支持利用太陽(yáng)能，對(duì)安裝太陽(yáng)能裝置的家庭實(shí)行補(bǔ)貼政策，一般補(bǔ)貼為系統(tǒng)造價(jià)的20－50％；以色列80％住宅裝有太陽(yáng)能熱水器

32、，政府以立法形式規(guī)定高度27米以下新建住宅必須安裝太陽(yáng)能熱水器。丹麥Marstal太陽(yáng)能供熱采暖工程是世界上最大的太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)，太陽(yáng)能集熱器設(shè)置在大面積空地上，集熱器面積1.83萬(wàn)m2，與社區(qū)熱力網(wǎng)連接，1996年建成運(yùn)行，年熱負(fù)荷28GWh/年，同時(shí)使用2100m3水箱、4000m3水容量砂礫層及10000m3地下水池蓄熱。</p><p>　　1.3太陽(yáng)能供熱的發(fā)展趨勢(shì) </p>

33、<p>　　二十世紀(jì)50年代，太陽(yáng)能利用領(lǐng)域出現(xiàn)了兩項(xiàng)重大的突破：一是1954年美國(guó)諾貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出6%的實(shí)用型單晶硅電池，二是1955年以色列Tabor提出選擇性吸收表面概念和理論并研制成功選擇性太陽(yáng)吸收涂層。這兩項(xiàng)突破既是太陽(yáng)能利用進(jìn)入現(xiàn)代發(fā)展時(shí)期的跨時(shí)代標(biāo)志，也是人類能源技術(shù)又一次變革的技術(shù)基礎(chǔ)。</p><p>　　70年代以來(lái)，鑒于常規(guī)能源供給的有限性和環(huán)保壓力的增加，世界上許多國(guó)家掀起了

34、開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的熱潮。開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能成為各國(guó)制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。</p><p>　　近幾年來(lái)，建筑供暖能耗不斷下降，太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)品性能日益提高，太陽(yáng)能供暖逐漸受到人們的重視。隨著光熱產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，行業(yè)人士一直在探討太陽(yáng)能供暖的可行性和經(jīng)濟(jì)性，如果能用太陽(yáng)能供暖，這不僅能極大地推動(dòng)光熱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也能為節(jié)能減排做出重大貢獻(xiàn)。中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)太陽(yáng)能熱利用委員會(huì)主任、國(guó)家太陽(yáng)能熱水器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中

35、心總工程師鄭瑞澄認(rèn)為太陽(yáng)能供暖是非常具發(fā)展?jié)摿Φ奶?yáng)能熱利用技術(shù)，是今后應(yīng)大力推廣的技術(shù)。我國(guó)太陽(yáng)能資源最為豐富的地區(qū)都是氣候寒冷、常規(guī)能源比較缺乏的偏遠(yuǎn)地區(qū)，如西藏、新疆、內(nèi)蒙古等，既有實(shí)際的采暖需求、又有充足的資源條件，是應(yīng)用太陽(yáng)能供熱采暖條件最為優(yōu)越的地區(qū)。但是，這些地區(qū)大多比較貧困，缺乏工程示范的經(jīng)濟(jì)支撐能力。所以，國(guó)家應(yīng)出臺(tái)相應(yīng)的優(yōu)惠政策，重點(diǎn)扶持這些地區(qū)開(kāi)展太陽(yáng)能供熱采暖的工程示范，在此基礎(chǔ)上總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行可行性研究分析，并

36、在條件成熟后，率先出臺(tái)推廣太陽(yáng)能供熱采暖技術(shù)的地方性政策法規(guī)，逐步過(guò)渡到全國(guó)。</p><p>　　由于太陽(yáng)能資源豐富、清潔無(wú)污染，既屬于一次能源又屬于可再生能源，雖然其能源密度低、能量供應(yīng)具隨機(jī)性和間歇性，使太陽(yáng)能的利用受到一定的限制，但隨著技術(shù)條件的不斷進(jìn)步，將逐漸解決目前太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)所存在的一些問(wèn)題，使其理論不斷得到完善，從而太陽(yáng)能將作為輔助熱源應(yīng)用在空調(diào)、制冷、供暖等各方面，具有廣闊的發(fā)展前景。而我國(guó)處

37、于利用太陽(yáng)能較有利的區(qū)域內(nèi)，只要具有一定的技術(shù)水平和必要的資金投入就可以自由利用。因此采用太陽(yáng)能熱泵技術(shù)不僅會(huì)極大的減少我國(guó)石化能源的消費(fèi)量，使我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃。</p><p>　　業(yè)內(nèi)人士一致認(rèn)為，太陽(yáng)能集熱器實(shí)現(xiàn)供暖是沒(méi)有問(wèn)題的，主要是控制系統(tǒng)和輔助能源系統(tǒng)的匹配上，目前沒(méi)有成熟的技術(shù)。</p><p>　　1.4 本文要研究的主要內(nèi)容</p>

38、<p>　　1). 全面了解太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)的基本工作原理和組成結(jié)構(gòu)，并了解其國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀、掌握系統(tǒng)總體的原理和設(shè)計(jì)；</p><p>　　2). 主要設(shè)計(jì)太陽(yáng)能供熱的控制系統(tǒng)的控制方法，力求簡(jiǎn)單實(shí)用，通過(guò)TI公司的LM3S811低功耗芯片解決控制方案的各種要求。</p><p>　　3). 通過(guò)上位機(jī)與主控芯片通信，進(jìn)而協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面交互操作。方便操作人員的工作。

39、</p><p><b>　　第二章 主控制器</b></p><p>　　2.1 MCU的介紹</p><p>　　單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長(zhǎng)，但發(fā)展十分迅猛。 它的產(chǎn)生與發(fā)展和微處理器的產(chǎn)生與發(fā)展大體同步，自1971年美國(guó)Intel公司首先推出4位微處理器以來(lái)，它的發(fā)展到目前為止大致可分為5個(gè)階段。</p><p>&l

40、t;b>　　1971～1976</b></p><p>　　單片機(jī)發(fā)展的初級(jí)階段。 1971年11月Intel公司首先設(shè)計(jì)出集成度為2000只晶體管/片的4位微處理器Intel 4004, 并配有RAM、 ROM和移位寄存器, 構(gòu)成了第一臺(tái)MCS—4微處理器, 而后又推出了8位微處理器Intel 8008, 以及其它各公司相繼推出的8位微處理器。</p><p><

41、b>　　1976～1980</b></p><p>　　低性能單片機(jī)階段。 以1976年Intel公司推出的MCS—48系列為代表, 采用將8位CPU、 8位并行I/O接口、8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、RAM和ROM等集成于一塊半導(dǎo)體芯片上的單片結(jié)構(gòu), 雖然其尋址范圍有限（不大于4 KB）, 也沒(méi)有串行I/O, RAM、 ROM容量小, 中斷系統(tǒng)也較簡(jiǎn)單, 但功能可滿足一般工業(yè)控制和智能化儀器、儀表等的需

42、要。</p><p><b>　　1980～1983</b></p><p>　　高性能單片機(jī)階段。 這一階段推出的高性能8位單片機(jī)普遍帶有串行口, 有多級(jí)中斷處理系統(tǒng), 多個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。片內(nèi)RAM、 ROM的容量加大，且尋址范圍可達(dá)64 KB，個(gè)別片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換接口。</p><p>　　1983～80年代末</p>

43、;<p>　　16位單片機(jī)階段。 1983年Intel公司又推出了高性能的16位單片機(jī)MCS－96系列, 由于其采用了最新的制造工藝, 使芯片集成度高達(dá)12萬(wàn)只晶體管/片。</p><p><b>　　1990年代～至今</b></p><p>　　單片機(jī)在集成度、功能、速度、可靠性、應(yīng)用領(lǐng)域等全方位向更高水平發(fā)展。</p><p&g

44、t;　　按照單片機(jī)的特點(diǎn)，單片機(jī)的應(yīng)用分為單機(jī)應(yīng)用與多機(jī)應(yīng)用。在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中，只使用一片單片機(jī)稱為單機(jī)應(yīng)用。單片機(jī)的單機(jī)應(yīng)用的范圍包括：</p><p>　　(1) 測(cè)控系統(tǒng)。 用單片機(jī)可以構(gòu)成各種不太復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等, 達(dá)到測(cè)量與控制的目的。</p><p>　　(2) 智能儀表。 用單片機(jī)改造原有的測(cè)量、控制儀表, 促進(jìn)儀表向數(shù)字化、智能化、多功能化

45、、綜合化、柔性化方向發(fā)展。</p><p>　　(3) 機(jī)電一體化產(chǎn)品。單片機(jī)與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品相結(jié)合, 使傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化, 控制智能化。</p><p>　　(4) 智能接口。 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng), 特別是在較大型的工業(yè)測(cè)、控系統(tǒng)中, 用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理, 加之單片機(jī)與主機(jī)的并行工作, 大大提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。</p><p>　　(5) 智能民用產(chǎn)

46、品。 如在家用電器、玩具、游戲機(jī)、聲像設(shè)備、電子秤、收銀機(jī)、辦公設(shè)備、廚房設(shè)備等許多產(chǎn)品中, 單片機(jī)控制器的引入, 不僅使產(chǎn)品的功能大大增強(qiáng), 性能得到提高, 而且獲得了良好的使用效果。</p><p>　　單片機(jī)的多機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為功能集散系統(tǒng)、并行多機(jī)處理及局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。</p><p>　　(1) 功能集散系統(tǒng)。 多功能集散系統(tǒng)是為了滿足工程系統(tǒng)多種外圍功能的要求而設(shè)置的多機(jī)系統(tǒng)。&

47、lt;/p><p>　　(2) 并行多機(jī)控制系統(tǒng)。 并行多機(jī)控制系統(tǒng)主要解決工程應(yīng)用系統(tǒng)的快速性問(wèn)題, 以便構(gòu)成大型實(shí)時(shí)工程應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　(3) 局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)按應(yīng)用范圍又可分成通用型和專用型。專用型是針對(duì)某種特定產(chǎn)品而設(shè)計(jì)的，例如用于體溫計(jì)的單片機(jī)、用于洗衣機(jī)的單片機(jī)等等。在通用型的單片機(jī)中，又可按字長(zhǎng)分為4位、8位、16

48、/32位，雖然計(jì)算機(jī)的微處理器在幾乎是32/64位的天下，8位、16位的微處理器已趨于萎縮，但單片機(jī)情況卻不同，8位單片機(jī)成本低，價(jià)格廉，便于開(kāi)發(fā)，其性能能滿足大部分的需要，只有在航天、汽車、機(jī)器人等高技術(shù)領(lǐng)域，需要高速處理大量數(shù)據(jù)時(shí)，才需要選用16/32位，而在一般工業(yè)領(lǐng)域，8位通用型單片機(jī)，仍然是目前應(yīng)用最廣的單片機(jī)。</p><p>　　到目前為止，中國(guó)的單片機(jī)應(yīng)用和嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)走過(guò)了二十余年的歷程，隨著

49、嵌入式系統(tǒng)逐漸深入社會(huì)生活各個(gè)方面，單片機(jī)課程的教學(xué)也有從傳統(tǒng)的8位處理器平臺(tái)向32位高級(jí)RISC處理器平臺(tái)轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，但8位機(jī)依然難以被取代。</p><p>　　MCU按其存儲(chǔ)器類型可分為無(wú)片內(nèi)ROM型和帶片內(nèi)ROM型兩種。對(duì)于無(wú)片內(nèi)ROM型的芯片，必須外接EPROM才能應(yīng)用（典型芯片為8031）。帶片內(nèi)ROM型的芯片又分為片內(nèi)EPROM型（典型芯片為87C51）、MASK片內(nèi)掩模ROM型（典型芯片為8051

50、）、片內(nèi)FLASH型（典型芯片為89C51）等類型，一些公司還推出帶有片內(nèi)一次性可編程ROM（One Time Programming, OTP)的芯片（典型芯片為97C51)。MASKROM的MCU價(jià)格便宜，但程序在出廠時(shí)已經(jīng)固化，適合程序固定不變的應(yīng)用場(chǎng)合；FALSHROM的MCU程序可以反復(fù)擦寫(xiě)，靈活性很強(qiáng)，但價(jià)格較高，適合對(duì)價(jià)格不敏感的應(yīng)用場(chǎng)合或做開(kāi)發(fā)用途；OTPROM的MCU價(jià)格介于前兩者之間，同時(shí)又擁有一次性可編程能力，適合

51、既要求一定靈活性，又要求低成本的應(yīng)用場(chǎng)合，尤其是功能不斷翻新、需要迅速量產(chǎn)的電子產(chǎn)品。</p><p>　　微控制器在經(jīng)過(guò)這幾年不斷地研究,發(fā)展,歷經(jīng)4位,8位,到現(xiàn)在的16位及32位,甚至64位。產(chǎn)品的成熟度,以及投入廠商之多,應(yīng)用范圍之廣,真可謂之空前。目前在國(guó)外大廠因開(kāi)發(fā)較早,產(chǎn)品線廣,所以技術(shù)領(lǐng)先.</p><p>　　2.2 LM3S811的結(jié)構(gòu)概述</p><

52、;p>　　Luminary Micro公司 Stellaris所提供一系列的微控制器是首款基于ARM® Cortex?-M3的控制器，它們?yōu)閷?duì)成本尤其敏感的嵌入式微控制器應(yīng)用方案帶來(lái)了高性能的32位運(yùn)算能力。 這些具備領(lǐng)先技術(shù)的芯片使用戶能夠以傳統(tǒng)的8位和16位器件的價(jià)位來(lái)享受32位的性能，而且所有型號(hào)都是以小占位面積的封裝形式提供。該 Stellaris®系列芯片能夠提供高效的性能、廣泛的集成功能以及按照要求

53、定位的選擇，適用于各種關(guān)注成本并明確要求具有的過(guò)程控制以及連接能力的應(yīng)用方案。 該Stellaris®LM3S 系列使用更大的片上存儲(chǔ)器、增強(qiáng)型電源管理和擴(kuò)展I/O以及控制功能.</p><p>　　LM3S811微控制器包括下列的特性：</p><p>　　A．32位RISC性能</p><p>　　?采用為小封裝應(yīng)用方案而優(yōu)化的 32位ARM®

54、; Cortex?-M3 v7M架構(gòu)。</p><p>　　?提供系統(tǒng)時(shí)鐘、包括一個(gè)簡(jiǎn)單的24位寫(xiě)清零、遞減、自裝載計(jì)數(shù)器，同時(shí)具有靈活的控制機(jī)制</p><p>　　?僅采用與Thumb®兼容的Thumb-2指令集以獲取更高的代碼密度</p><p>　　?工作頻率為50-MHz</p><p>　　?硬件除法和單周期乘法<

55、/p><p>　　?集成嵌套向量中斷控制器（NVIC），使中斷的處理更為簡(jiǎn)捷</p><p>　　?26 中斷具有8個(gè)優(yōu)先等級(jí)</p><p>　　?帶存儲(chǔ)器保護(hù)單元（MPU），提供特權(quán)模式來(lái)保護(hù)操作系統(tǒng)的功能</p><p>　　?非對(duì)齊式數(shù)據(jù)訪問(wèn)，使數(shù)據(jù)能夠更為有效的安置到存儲(chǔ)器中</p><p>　　?精確的位操作（

56、bit-banding），不僅最大限度的利用了存儲(chǔ)器空間而且還改良了對(duì)外設(shè)的控制</p><p><b>　　B． 內(nèi)部存儲(chǔ)器</b></p><p>　　?64 KB單周期Flash</p><p>　　?可由用戶管理 對(duì)flash塊的保護(hù)，以2KB為單位</p><p>　　?可由用戶管理對(duì)flash的編程</

57、p><p>　　?可由用戶定義和管理的flash保護(hù)塊</p><p>　　?8 KB單周期訪問(wèn)的SRAM</p><p><b>　　C． 通用定時(shí)器</b></p><p>　　3個(gè)通用定時(shí)器模塊(GPTM)，每個(gè)提供2個(gè)16-位定時(shí)器。 每個(gè) GPTM 可被獨(dú)立配置進(jìn)行作：</p><p>　　

58、作為一個(gè)32位定時(shí)器</p><p>　　? 作為一個(gè)32位的實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）來(lái)捕獲事件</p><p>　　? 用于脈寬調(diào)解器（PWM）</p><p><b>　　? 觸發(fā)模數(shù)轉(zhuǎn)換</b></p><p><b>　　?32位定時(shí)器模式</b></p><p>　　?可

59、編程單次觸發(fā)定時(shí)器</p><p><b>　　?可編程周期定時(shí)器</b></p><p>　　?當(dāng)接入32.768-KHz外部時(shí)鐘輸入時(shí)可作為實(shí)時(shí)時(shí)鐘使用</p><p>　　?在調(diào)試期間，當(dāng)控制器發(fā)出CPU暫停標(biāo)志時(shí)，在周期和單次觸發(fā)模式中用戶可以使能中止。</p><p><b>　　?ADC事件觸發(fā)器&

60、lt;/b></p><p><b>　　16位定時(shí)器模式</b></p><p>　　? 通用定時(shí)器功能，并帶一個(gè)8位的預(yù)分頻器</p><p>　　? 可編程單次觸發(fā)定時(shí)器</p><p>　　? 可編程周期定時(shí)器</p><p>　　? 在調(diào)試的時(shí)候，當(dāng)控制器發(fā)出CPU暫停標(biāo)志時(shí)，用戶

61、可設(shè)定暫停周期或者單次模式下的計(jì)數(shù)</p><p>　　? ADC事件觸發(fā)器</p><p><b>　　16位輸入捕獲模式</b></p><p>　　? 提供輸入邊沿計(jì)數(shù)捕獲功能</p><p>　　? 提供輸入邊沿時(shí)間捕獲功能</p><p><b>　　16位PWM模式</

62、b></p><p>　　? 簡(jiǎn)單的PWM模式，對(duì)PWM信號(hào)輸出的取反可由軟件編程決定</p><p>　　? 兼容ARM FiRM的看門(mén)狗定時(shí)器</p><p>　　32位向下計(jì)數(shù)器，帶可編程的裝載寄存器</p><p>　　? 帶使能功能的獨(dú)立看門(mén)狗時(shí)鐘</p><p>　　? 帶中斷屏蔽功能的可編程中斷產(chǎn)生

63、邏輯</p><p>　　? 軟件跑飛時(shí)可鎖定寄存器以提供保護(hù)</p><p>　　? 帶使能/禁能的復(fù)位產(chǎn)生邏輯</p><p>　　? 在調(diào)試的時(shí)候，當(dāng)控制器發(fā)出CPU暫停標(biāo)志時(shí)，用戶可以設(shè)定暫停定時(shí)器的周期</p><p>　　D. 同步串行接口（SSI）</p><p>　　? 主機(jī)或者從機(jī)方式運(yùn)作</p

64、><p>　　? 可編程控制的時(shí)鐘位速率和預(yù)分頻</p><p>　　? 獨(dú)立的發(fā)送和接收FIFO，8X16位寬的深度</p><p>　　? 可編程控制的接口，可與Freescale的SPI接口，MICROWIRE或者TI器件的同步串行接口相連</p><p>　　? 可編程決定數(shù)據(jù)幀大小，范圍為4到16位</p><p&g

65、t;　　? 內(nèi)部循環(huán)自檢模式可用于診斷/調(diào)試</p><p><b>　　E. UART</b></p><p>　　? 2個(gè)完全可編程的16C550-type UART，</p><p>　　? 帶有獨(dú)立的16x8發(fā)送（TX）以及16x12接收（RX）FIFO，可減輕CPU中斷服務(wù)的負(fù)擔(dān)</p><p>　　? 可編程

66、的波特率產(chǎn)生器，并帶有分頻器</p><p>　　? 可編程設(shè)置FIFO長(zhǎng)度，包括1字節(jié)深度的操作，以提供傳統(tǒng)的雙緩沖接口。</p><p>　　? FIFO 觸發(fā)水平可設(shè)為1/8, 1/4, 1/2, 3/4 和 7/8</p><p>　　? 標(biāo)準(zhǔn)異步通信位：開(kāi)始位、停止位、奇偶位</p><p><b>　　? 無(wú)效起始位檢測(cè)

67、</b></p><p>　　? 行中止的產(chǎn)生和檢測(cè)</p><p><b>　　F. ADC</b></p><p>　　? 獨(dú)立和差分輸入配置</p><p>　　? 用作單端輸入時(shí)有4個(gè)10位的通道（輸入）</p><p>　　? 采樣速率為500,000 次/秒</p&g

68、t;<p>　　? 靈活、可配置的模數(shù)轉(zhuǎn)換</p><p>　　? 4個(gè)可編程的采樣轉(zhuǎn)換序列，1到8個(gè)入口長(zhǎng)，每個(gè)序列均帶有相應(yīng)的轉(zhuǎn)換結(jié)果FIFO</p><p>　　? 每個(gè)序列都可以由軟件或者內(nèi)部事件（定時(shí)器，模擬比較器， PWM 或GPIO）觸發(fā)</p><p><b>　　? 片上溫度傳感器</b></p>

69、<p><b>　　GPIO</b></p><p>　　? 高達(dá)1-32個(gè)GPIO，具體數(shù)目取決于配置</p><p>　　? 輸入/輸出可承受5V</p><p>　　? 中斷產(chǎn)生可編程為邊沿觸發(fā)或電平檢測(cè)</p><p>　　? 在讀和寫(xiě)操作中通過(guò)地址線進(jìn)行位屏蔽</p><p>

70、　　? 可啟動(dòng)一個(gè)ADC采樣序列</p><p>　　? GPIO端口配置的可編程控制</p><p>　　? 弱上拉或下拉電阻</p><p>　　? 2mA、4mA和8mA端口驅(qū)動(dòng)</p><p>　　? 8-mA驅(qū)動(dòng)的斜率控制</p><p><b>　　? 開(kāi)漏使能</b></p&g

71、t;<p><b>　　? 數(shù)字輸入使能</b></p><p><b>　　靈活的復(fù)位源</b></p><p><b>　　? 上電復(fù)位</b></p><p><b>　　? 復(fù)位管腳有效</b></p><p>　　? 掉電（BOR）

72、檢測(cè)器向系統(tǒng)發(fā)出電源下降的警報(bào)</p><p><b>　　? 軟件復(fù)位</b></p><p>　　? 看門(mén)狗定時(shí)器復(fù)位</p><p><b>　　其他特性</b></p><p><b>　　? 6個(gè)復(fù)位源</b></p><p>　　? 可編程的

73、時(shí)鐘源控制</p><p>　　? 可對(duì)單個(gè)外設(shè)的時(shí)鐘進(jìn)行選通以節(jié)省功耗</p><p>　　? 遵循IEEE 1149.1-1990標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試訪問(wèn)端口（TAP）控制器</p><p>　　? 通過(guò)JTAG和串行線接口進(jìn)行調(diào)試訪問(wèn)</p><p>　　? 完整的JTAG邊界掃描</p><p>　　工業(yè)范圍內(nèi)遵循RoH

74、S標(biāo)準(zhǔn)的48腳LQFP封裝</p><p>　　2.3 ARM Cortex-M3處理器內(nèi)核</p><p>　　ARM Cortex-M3處理器為高性能、低成本的平臺(tái)提供一個(gè)滿足小存儲(chǔ)要求解決方案（minimal memoryimplementation）、簡(jiǎn)化管腳數(shù)、以及低功耗三方面要求的內(nèi)核，與此同時(shí)，它還提供出色的計(jì)算性能和優(yōu)越的系統(tǒng)中斷響應(yīng)能力。特性包括：</p>

75、<p><b>　　? 緊湊的內(nèi)核</b></p><p>　　? Thumb-2指令集，在通常與8位和16位設(shè)備相關(guān)的存儲(chǔ)容量中，特別是在微控制器級(jí)應(yīng)用的幾千字節(jié)存儲(chǔ)量中，提供ARM內(nèi)核所期望的高性能。</p><p>　　? 高速的應(yīng)用通過(guò)Harvard結(jié)構(gòu)執(zhí)行，以獨(dú)立的指令和數(shù)據(jù)總線為特征。</p><p>　　? 優(yōu)越的中斷處

76、理能力，通過(guò)執(zhí)行寄存器操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些寄存器操作在處理硬件中斷時(shí)使用。</p><p>　　? 存儲(chǔ)器保護(hù)單元（MPU）為復(fù)雜的應(yīng)用提供特權(quán)操作模式。</p><p>　　? 從 ARM7? 處理器系列中移植過(guò)來(lái)，以獲得更好的性能和電源效率。</p><p>　　? 功能齊全的調(diào)試解決方案：</p><p>　　? 串行線JTAG調(diào)試端口 （

77、SWJ-DP）</p><p>　　? Flash 修補(bǔ)和斷點(diǎn)（FPB）單元，用于實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)操作</p><p>　　? 數(shù)據(jù)觀察點(diǎn)和觸發(fā)（DWT）單元，用于執(zhí)行觀察點(diǎn)、觸發(fā)源和系統(tǒng)性能分析</p><p>　　? 儀表跟蹤宏單元（ITM），用于支持printf 型調(diào)試</p><p>　　? 跟蹤端口接口單元（TPIU）用作跟蹤端口分析儀的橋

78、接</p><p>　　LM3S811微控制器基于Cortex-M3內(nèi)核，為注重成本的嵌入式微控制器應(yīng)用，如工廠自動(dòng)化與控制、工業(yè)控制電源設(shè)備、樓宇自動(dòng)化和步進(jìn)電機(jī)提供了高性能的32位運(yùn)算能力。</p><p>　　LM3S811的結(jié)構(gòu)框圖如下：</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p><b&

79、gt;　　2.4 中斷</b></p><p>　　ARM Cortex-M3 處理器和嵌套向量中斷控制器(NVIC)將區(qū)分所有異常的優(yōu)先等級(jí)并對(duì)其進(jìn)行處理。所有異常都在處理器模式中處理。在出現(xiàn)異常時(shí)，處理器的狀態(tài)將被自動(dòng)存儲(chǔ)到堆棧中，并在中斷服務(wù)程序(ISR)結(jié)束時(shí)自動(dòng)從堆棧中恢復(fù)。取出向量和保存狀態(tài)是同時(shí)進(jìn)行的，這樣便提高了進(jìn)入中斷的效率。處理器還支持末尾連鎖（tail-chaining），這使處

80、理器無(wú)需保存和恢復(fù)狀態(tài)便可執(zhí)行連續(xù)的(back-to-back)中斷。軟件可在7個(gè)異常（系統(tǒng)處理程序）以及26個(gè)中斷上設(shè)置8個(gè)優(yōu)先級(jí)。</p><p>　　系統(tǒng)處理程序的優(yōu)先級(jí)是通過(guò)NVIC系統(tǒng)處理程序優(yōu)先級(jí)寄存器來(lái)設(shè)置的。中斷是通過(guò)NVIC中斷設(shè)置使能寄存器來(lái)使能的，并且由NVIC中斷優(yōu)先級(jí)寄存器來(lái)區(qū)分其優(yōu)先等級(jí)。你還可以把優(yōu)先級(jí)劃分為占先優(yōu)先級(jí)和次要優(yōu)先級(jí)兩組。用戶可設(shè)置的最高優(yōu)先級(jí)(0)在內(nèi)部看作是優(yōu)先級(jí)4

81、，僅次于復(fù)位、NMI以及硬件故障。注意：0是所有可調(diào)整優(yōu)先級(jí)的默認(rèn)優(yōu)先級(jí)。如果你將兩個(gè)或更多的中斷指定為相同的優(yōu)先級(jí)，那么它們的硬件優(yōu)先級(jí)（位置編號(hào)越高優(yōu)先級(jí)越低）就決定了處理器激活中斷的順序。例如，如果GPIO端口A和GPIO端口B都為優(yōu)先級(jí)1，那么GPIO端口A的優(yōu)先級(jí)更高。</p><p>　　常見(jiàn)的異常類型可歸納如下：</p><p><b>　　表2-1</b&g

82、t;</p><p><b>　　中斷向量表如下：</b></p><p><b>　　表2-2</b></p><p><b>　　2.5系統(tǒng)控制</b></p><p>　　系統(tǒng)控制決定了器件的全部操作。 它提供有關(guān)器件的信息，控制器件和各個(gè)外設(shè)的時(shí)鐘，并處理復(fù)位檢測(cè)和報(bào)告

83、.</p><p><b>　　復(fù)位源</b></p><p>　　控制器有6個(gè)復(fù)位源：</p><p>　　1. 外部復(fù)位輸入管腳（RST）有效，見(jiàn)“RST管腳有效” 在 50頁(yè)。</p><p>　　2. 上電復(fù)位（POR），見(jiàn)“上電復(fù)位（POR）” 在 51頁(yè)。</p><p>　　3. 內(nèi)

84、部掉電（BOR）檢測(cè)器，見(jiàn)“掉電復(fù)位（BOR）” 在 51頁(yè)。</p><p>　　4. 軟件啟動(dòng)的復(fù)位（利用軟件復(fù)位寄存器），見(jiàn)“軟件復(fù)位” 在 52頁(yè)。</p><p>　　5. 違反看門(mén)狗定時(shí)器復(fù)位條件，見(jiàn)“看門(mén)狗定時(shí)器復(fù)位” 在 52頁(yè)。</p><p>　　6. 內(nèi)部低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器輸出</p><p>　　復(fù)位之后，復(fù)位

85、原因（RESC）寄存器中的對(duì)應(yīng)位置位。 該寄存器中的位具有“粘著特性（sticky）”，在經(jīng)過(guò)多個(gè)復(fù)位序列之后仍能保持其狀態(tài)，外部復(fù)位除外。外部復(fù)位之后， RESC寄存器中的其它所有位清零。主振蕩器供外部復(fù)位和上電復(fù)位使用；內(nèi)部振蕩器供內(nèi)部復(fù)位和時(shí)鐘驗(yàn)證電路等內(nèi)部處理使用。</p><p><b>　　上電復(fù)位（POR）</b></p><p>　　上電復(fù)位（POR）

86、電路檢測(cè)電源電壓（VDD）的上升，并在檢測(cè)到電壓上升時(shí)產(chǎn)生片內(nèi)復(fù)位脈沖。為使用片內(nèi)電路， RST輸入需要通過(guò)一個(gè)上拉電阻（1K～10K ?）連接到電源（VDD）。</p><p>　　在片內(nèi)上電復(fù)位脈沖結(jié)束時(shí)，器件必須正工作在指定的工作參數(shù)范圍內(nèi)。 指定的工作參數(shù)包括電源電壓、頻率、溫度等等。 如果在POR結(jié)束時(shí)不滿足工作條件，則Stellaris®控制器不能正確工作。此時(shí)，必須使用外部電路將復(fù)位時(shí)間延

87、長(zhǎng)。 RST輸入可以和下圖所示電路一起使用。</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p>　　R1和C1定義了上電延時(shí)。 R2電阻緩解RST輸入的任何泄漏。 C1在電源關(guān)斷時(shí)通過(guò)二極管（D1）快速放電。</p><p><b>　　上電復(fù)位序列如下：</b></p><p>　　1

88、. 控制器等待后來(lái)的外部復(fù)位（RST）或內(nèi)部POR變?yōu)闊o(wú)效。</p><p>　　2. 在復(fù)位無(wú)效之后，必須允許晶體主振蕩器穩(wěn)定下來(lái)，控制器內(nèi)部有一個(gè)主振蕩器計(jì)數(shù)器對(duì)穩(wěn)定所需時(shí)間（15-30ms）進(jìn)行計(jì)數(shù)。 在此期間，控制器其余部分的內(nèi)部復(fù)位保持有效。</p><p>　　3. 內(nèi)部復(fù)位釋放，內(nèi)核讀取并加載初始堆棧指針、初始程序計(jì)數(shù)器以及程序計(jì)數(shù)器指定的第1條指令，然后開(kāi)始執(zhí)行。內(nèi)部POR

89、只在控制器最初上電時(shí)有效。注意: 上電復(fù)位也復(fù)位JTAG控制器。 外部復(fù)位不能復(fù)位JTAG控制器</p><p><b>　　掉電復(fù)位（BOR）</b></p><p>　　當(dāng)輸入電壓下降導(dǎo)致內(nèi)部掉電檢測(cè)器有效時(shí)，能將控制器復(fù)位。 該復(fù)位特性最初是禁止的，可通過(guò)軟件使能。</p><p>　　系統(tǒng)提供的掉電檢測(cè)電路在電源（VDD）降至低于掉電閾

90、值電壓（VBTH）時(shí)觸發(fā)。 該電路是為了防止邏輯電路和外設(shè)在脫離電源電壓（VDD）電壓或非LDO電壓下工作時(shí)產(chǎn)生不正確操作。 如果檢測(cè)到掉電條件，系統(tǒng)可產(chǎn)生控制器中斷或系統(tǒng)復(fù)位。 BOR電路有一個(gè)數(shù)字濾波器，防止與噪音相關(guān)的中斷條件檢測(cè)。 這個(gè)特性可以選擇性地使能。</p><p>　　掉電復(fù)位利用上電和掉電復(fù)位控制（PBORCTL）寄存器進(jìn)行控制。 PBORCTL寄存器的BORIOR位必須置位，以便出現(xiàn)掉電條件

91、時(shí)觸發(fā)一次復(fù)位。</p><p><b>　　掉電復(fù)位序列如下：</b></p><p>　　1. 當(dāng)VDD降至低于VBTH時(shí)，設(shè)置內(nèi)部BOR條件。</p><p>　　2. 如果PBORCTL寄存器中的BORWT位置位且BORIOR沒(méi)有被置位，則BOR條件再次重新采樣，在BORTIM特定的延時(shí)后，確定原來(lái)的條件是否由噪聲產(chǎn)生。 如果BOR條件

92、不符合第二個(gè)時(shí)間，則不會(huì)采取更多的操作。</p><p>　　3. 如果BOR條件存在，內(nèi)部復(fù)位就有效。</p><p>　　4. 內(nèi)部復(fù)位釋放，控制器讀取并加載初始堆棧指針、初始程序計(jì)數(shù)器以及程序計(jì)數(shù)器指定的第1條指令，然后開(kāi)始執(zhí)行。</p><p>　　5. 內(nèi)部BOR條件在500µs之后復(fù)位，以防止另一個(gè)BOR條件在軟件有機(jī)會(huì)調(diào)查最初掉電原因之前被設(shè)

93、置。</p><p><b>　　軟件復(fù)位</b></p><p>　　軟件可復(fù)位特定的外設(shè)或產(chǎn)生整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)位。外設(shè)可以單獨(dú)由軟件通過(guò)控制每個(gè)外設(shè)復(fù)位信號(hào)的3個(gè)寄存器（見(jiàn)SRCRn寄存器）來(lái)復(fù)位。 如果寄存器中與外設(shè)對(duì)應(yīng)的位置位，則相應(yīng)的外設(shè)被復(fù)位。 復(fù)位寄存器的編碼與外設(shè)和片內(nèi)功能的時(shí)鐘門(mén)控的編碼是一致的（。 注：用于指定單元所有時(shí)鐘的所有復(fù)位信號(hào)在軟件啟動(dòng)復(fù)位時(shí)

94、有效。</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)可以由軟件通過(guò)置位Cortex-M3應(yīng)用中斷和復(fù)位控制寄存器的SYSRESETREQ位來(lái)復(fù)位，這可以將包括內(nèi)核在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位。 軟件啟動(dòng)的系統(tǒng)復(fù)位序列如下：</p><p>　　1. 軟件系統(tǒng)復(fù)位通過(guò)寫(xiě)ARM Cortex-M3應(yīng)用中斷和復(fù)位控制寄存器的SYSRESETREQ位來(lái)啟動(dòng)。</p><p>　　2. 內(nèi)部復(fù)位有效。

95、</p><p>　　3. 內(nèi)部復(fù)位釋放，控制器從存儲(chǔ)器加載初始堆棧指針、初始程序計(jì)數(shù)器以及程序計(jì)數(shù)器指定的第1條指令，然后開(kāi)始執(zhí)行。</p><p><b>　　看門(mén)狗定時(shí)器復(fù)位</b></p><p>　　看門(mén)狗定時(shí)器模塊的功能是防止系統(tǒng)掛起（hang）。 看門(mén)狗定時(shí)器可配置成在第一次溢出（timeout）時(shí)向控制器產(chǎn)生中斷，在第二次溢出（

96、time out）時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。在第一次溢出事件之后，將看門(mén)狗定時(shí)器裝載（WDTLOAD）寄存器的值重裝入32位計(jì)數(shù)器，定時(shí)</p><p>　　器從該值繼續(xù)遞減計(jì)數(shù)。 如果在第一次溢出中斷清除之前定時(shí)器再次遞減計(jì)數(shù)到零，并且復(fù)位信號(hào)已使能，則看門(mén)狗定時(shí)器將其復(fù)位信號(hào)發(fā)送到系統(tǒng)。 看門(mén)狗定時(shí)器復(fù)位序列如下：</p><p>　　1. 看門(mén)狗定時(shí)器第二次溢出時(shí)不需要被服務(wù)。</p&g

97、t;<p>　　2. 內(nèi)部復(fù)位有效。</p><p>　　3. 內(nèi)部復(fù)位釋放，控制器從存儲(chǔ)器加載初始堆棧指針、初始程序計(jì)數(shù)器以及程序計(jì)數(shù)器指定的第1條指令，然后開(kāi)始執(zhí)行。</p><p><b>　　2.6內(nèi)部存儲(chǔ)器</b></p><p>　　LM3S811微控制器帶有8 KB的bit-banded SRAM和64 KB的Fla

98、sh存儲(chǔ)器。Flash控制器提供了一個(gè)友好的用戶接口，使Flash編程成為一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)。在Flash存儲(chǔ)器中可應(yīng)用Flash保護(hù)，以2-KB塊大小為單位。</p><p>　　FLASH框圖如下：</p><p><b>　　圖2-3</b></p><p><b>　　SRAM存儲(chǔ)器</b></p>&l

99、t;p>　　Stellaris®器件的內(nèi)部SRAM位于器件存儲(chǔ)器映射的地址0x2000.0000。為了減少讀－修改－寫(xiě)（RMW）操作的時(shí)間，ARM在Cortex-M3處理器中引入了bit-banding技術(shù)。在bit-banding使能的處理器中，存儲(chǔ)器映射的特定區(qū)域（SRAM和外設(shè)空間）能夠使用地址別名，在單個(gè)原子操作中訪問(wèn)各個(gè)位。使用下面的公式來(lái)計(jì)算bit-band別名：</p><p>　　

100、bit-band別名 = bit-band基址 + (字節(jié)偏移量 * 32) + (位編號(hào) * 4)</p><p>　　例如，如果要修改地址0x2000.1000的位3，則bit-band別名計(jì)算如下：</p><p>　　0x2200.0000+(0x1000*32)+(3*4)=0x2202.000C</p><p>　　通過(guò)計(jì)算得出的別名地址，對(duì)地址0x22

101、02.000C執(zhí)行讀/寫(xiě)操作的指令僅允許直接訪問(wèn)地址0x2000.1000處字節(jié)的位3。</p><p><b>　　Flash存儲(chǔ)器</b></p><p>　　Flash是由一組可獨(dú)立擦除的1KB區(qū)塊所構(gòu)成的。對(duì)一個(gè)區(qū)塊進(jìn)行擦除將使該區(qū)塊的全部?jī)?nèi)容復(fù)位為1。每個(gè)32位的字可以被編程為將當(dāng)前為1的位變?yōu)?。這些區(qū)塊配對(duì)后便組成了一組可分別進(jìn)行保護(hù)的2KB區(qū)塊。區(qū)塊可

102、被標(biāo)記為只讀或只執(zhí)行，以提供不同級(jí)別的代碼保護(hù)。只讀區(qū)塊不能進(jìn)行擦除或者編程，以保護(hù)區(qū)塊的內(nèi)容免受更改。只執(zhí)行區(qū)塊不能進(jìn)行擦除或者編程，而且只能通過(guò)控制器取指機(jī)制來(lái)讀取它的內(nèi)容，這可以保護(hù)區(qū)塊的內(nèi)容不被控制器或調(diào)試器讀取。</p><p>　　Flash存儲(chǔ)器時(shí)序</p><p>　　Flash的時(shí)序是由Flash控制器自動(dòng)處理的。但是，如此便需要得知系統(tǒng)的時(shí)鐘速率以便對(duì)內(nèi)部的信號(hào)進(jìn)行精確

103、的計(jì)時(shí)。為了完成這種計(jì)時(shí)，必須向Flash控制器提供每微秒的時(shí)鐘周期數(shù)。由軟件負(fù)責(zé)通過(guò)USec重裝（USECRL）寄存器用此信息來(lái)使Flash控制器保持更新。</p><p>　　復(fù)位時(shí)，用來(lái)配置flash時(shí)序的值將被加載到USECRL寄存器中，使flash能和器件的最大時(shí)鐘速率協(xié)同工作。如果軟件改變系統(tǒng)工作頻率，那么在嘗試對(duì)Flash進(jìn)行任何修改之前必須將新的操作頻率減去1（MHz）裝載到USECRL中。例如，

104、如果器件正工作在20MHz的頻率下，那么必須向USECRL寄存器寫(xiě)入值0x13。</p><p>　　Flash存儲(chǔ)器保護(hù)</p><p>　　在2個(gè)32位寬的寄存器中，由FMPPEn和FMPREn寄存器的各個(gè)位來(lái)控制每種形式的保護(hù)策略（每個(gè)塊一個(gè)策略）。 Flash存儲(chǔ)器保護(hù)編程使能（FMPPEn）：如果置位，則可以對(duì)模塊進(jìn)行編程(寫(xiě))或擦除。如果清零，則不可以改變模塊。Flash存儲(chǔ)器

105、保護(hù)讀使能（FMPREn）：如果置位，則通過(guò)軟件或調(diào)試器執(zhí)行或讀模塊。如果清零，則只可以執(zhí)行模塊。存儲(chǔ)器模塊的內(nèi)容禁止作為數(shù)據(jù)來(lái)訪問(wèn)，也不能通過(guò)DCode總線。</p><p>　　Flash保護(hù)策略組合</p><p>　　禁止對(duì)受到PE保護(hù)的模塊嘗試編程或擦除訪問(wèn)?？蛇x擇產(chǎn)生控制器中斷（通過(guò)置位FIM寄存器的AMASK位）來(lái)向軟件開(kāi)發(fā)者報(bào)警在開(kāi)發(fā)和調(diào)試階段中出現(xiàn)的錯(cuò)誤軟件操作。<

106、/p><p>　　禁止對(duì)受到RE保護(hù)的模塊嘗試執(zhí)行讀訪問(wèn)。此類訪問(wèn)所返回的數(shù)據(jù)將全部為0?？蛇x擇產(chǎn)生控制器中斷來(lái)向軟件開(kāi)發(fā)者報(bào)警在開(kāi)發(fā)和調(diào)試階段中出現(xiàn)的錯(cuò)誤軟件操作。FMPREn和FMPPEn寄存器的出廠設(shè)置中，所有已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)器組所對(duì)應(yīng)的位的值為1。這實(shí)現(xiàn)了一種帶有開(kāi)放式訪問(wèn)和可編程特性的策略。寄存器的位可通過(guò)寫(xiě)入特定的寄存器位來(lái)改變。而這種改變不是永久性的，除非寄存器已確認(rèn)（已保存），在那時(shí)，位的改變才是永久性

107、的。如果位在從1變?yōu)?時(shí)沒(méi)有確認(rèn)，則可以通過(guò)執(zhí)行上電復(fù)位序列來(lái)恢復(fù)該位。</p><p>　　通過(guò)禁能調(diào)試訪問(wèn)進(jìn)行Flash保護(hù)</p><p>　　Flash存儲(chǔ)器也可通過(guò)永久禁止訪問(wèn)調(diào)試訪問(wèn)端口（DAP）進(jìn)行保護(hù)，調(diào)試訪問(wèn)端口通過(guò)JTAG和SWD接口訪問(wèn)。這通過(guò)清除FMPRE寄存器的DBG域來(lái)實(shí)現(xiàn)。Flash存儲(chǔ)器保護(hù)讀使能 (DBG域): 如果設(shè)為0x2，則可以通過(guò)JTAG和SWD接

108、口訪問(wèn)DAP。如果清除，則禁止訪問(wèn) DAP。在執(zhí)行確認(rèn)序列（commit sequence）后，DBG域編程變?yōu)橛谰眯郧也豢沙蜂N。在初始化階段，廠商提供可使能訪問(wèn)，以便配合代碼開(kāi)發(fā)和調(diào)試。一旦所有測(cè)試已通過(guò)且軟件裝載后，在操作流程的結(jié)束會(huì)禁止訪問(wèn) DAP。該操作不會(huì)生效直至下一次的器件上電。注意建議禁止訪問(wèn)DAP，（如果有需要）結(jié)合提供終端用戶可安裝更新的機(jī)制如Stellaris 引導(dǎo)裝載程序。</p><p>

109、　　2.7 通用輸入/輸出端口（GPIO）</p><p>　　GPIO模塊由 5個(gè)物理GPIO 模塊組成，每個(gè)對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的GPIO端口（端口A, 端口B, 端口C, 端口D, 和端口E, ）。GPIO模塊遵循FiRM規(guī)范，并且支持1-32 個(gè)可編程的輸入/輸出管腳，具體取決于正在使用的外設(shè)。GPIO模塊具有以下的特性：</p><p>　　■ 可編程控制GPIO中斷</p>

110、<p><b>　　– 屏蔽中斷發(fā)生</b></p><p>　　– 邊沿觸發(fā)（上升沿，下降沿，上升、下降沿）</p><p>　　– (高或低)電平觸發(fā)</p><p>　　■ 輸入/輸出可承受5V電壓</p><p>　　■ 在讀和寫(xiě)操作中通過(guò)地址線進(jìn)行位屏蔽</p><p>　

111、　■ 可編程控制GPIO引腳（pad）配置</p><p>　　– 弱上拉或下拉電阻</p><p>　　– 2-mA, 4-mA 和 8-mA 引腳驅(qū)動(dòng)</p><p>　　– 8-mA驅(qū)動(dòng)的斜率控制</p><p><b>　　– 開(kāi)漏使能</b></p><p><b>　　數(shù)字輸

112、入使能</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)控制</b></p><p>　　數(shù)據(jù)控制寄存器允許軟件配置GPIO的操作模式。當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器捕獲輸入的數(shù)據(jù)或驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)從引腳輸出時(shí)，數(shù)據(jù)方向寄存器將GPIO配置為輸入或輸出。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)方向操作</b></p><p>

113、　　GPIO 方向 (GPIODIR) 寄存器用來(lái)將每個(gè)獨(dú)立的管腳配置為輸入或輸出。當(dāng)數(shù)據(jù)方向位設(shè)為0時(shí)，GPIO配置為輸入，并且對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器位將捕獲和存儲(chǔ)GPIO端口上的值。當(dāng)數(shù)據(jù)方向位設(shè)為1時(shí)，GPIO配置為輸出，并且對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器位將在GPIO端口上輸出。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)寄存器操作</b></p><p>　　為了提高軟件的效率，通過(guò)將地

114、址總線的位[9:2]用作屏蔽位，GPIO端口允許對(duì)GPIO 數(shù)據(jù)(GPIODATA)寄存器中的各個(gè)位進(jìn)行修改。這樣，軟件驅(qū)動(dòng)程序僅使用一條指令就可以對(duì)各個(gè)GPIO管腳進(jìn)行修改，而不會(huì)影響其他管腳的狀態(tài)。這點(diǎn)與通過(guò)執(zhí)行讀-修改-寫(xiě)操作來(lái)置位或清零單獨(dú)的GPIO管腳的“典型”做法不同。為了提供這種特性，GPIODATA寄存器包含了存儲(chǔ)器映射中的256個(gè)單元。在寫(xiě)操作過(guò)程中，如果與數(shù)據(jù)位相關(guān)聯(lián)的地址位被設(shè)為1，那么GPIODATA寄存器的值將