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第1章 微控制器开发基础1

1.1 微控制器的发展与趋势2

1.2 ARM Cortex-M微控制器内核6

1.2.1 ARM与Cortex处理器的发展6

1.2.2 Cortex-M家族成员7

1.2.3 Cortex-M内核技术特点与优势10

1.3 CMSIS微控制器外设库14

1.4 Cortex-M集成开发环境和调试工具18

1.4.1 集成开发环境18

1.4.2 调试工具19

1.5 恩智浦LPC5411X系列低功耗通用微控制器21

1.5.1 家族成员与功能概要21

1.5.2 系统框图与内存映射23

1.5.3 评估板与扩展板介绍24

1.6 小结25

第2章 MCUXpresso软件与工具开发套件27

2.1 MCUXpresso IDE集成开发环境28

2.1.1 MCUXpresso IDE的主要特性29

2.1.2 安装MCUXpresso IDE29

2.1.3 初识MCUXpresso IDE31

2.2 MCUXpresso Config Tools配置工具33

2.2.1 SDK生成器工具33

2.2.2 Pins Tool引脚分配工具36

2.2.3 Clocks Tool时钟配置工具37

2.3 MCUXpresso SDK软件开发套件38

2.3.1 架构分析38

2.3.2 文件目录40

2.3.3 外设驱动命名与依赖41

2.3.4 外设驱动API43

2.4 实例：Hello world52

2.5 小结58

第3章 微控制器的启动过程59

3.1 上电启动后硬件自动执行的操作序列61

3.2 从复位中断向量进入C程序的世界62

3.2.1 复位中断函数概述62

3.2.2 详解LPC54114的启动代码64

3.3 LPC54114的BootLoader75

3.3.1 BootLoader概述75

3.3.2 BootLoader在LPC54114上的应用76

3.4 小结81

第4章 时钟子系统与管理83

4.1 LPC54114的片上时钟系统84

4.1.1 时钟源85

4.1.2 上电后默认情况下的时钟系统86

4.1.3 使用PLL获取更高频率的时钟信号87

4.2 MCUXpresso SDK时钟管理API90

4.2.1 常用时钟管理API90

4.2.2 MCUXpresso SDK应用程序中配置时钟的典型框架94

4.3 MCUXpresso时钟配置工具Clocks Tool简介95

4.3.1 概述95

4.3.2 在Clocks Tool中创建LPC54114Xpresso板配置工程97

4.4 实例：使用PLL倍频输出产生系统时钟102

4.5 小结106

第5章 IO子系统与中断107

5.1 IO子系统的相关硬件模块108

5.1.1 IOCON IO引脚配置模块108

5.1.2 GPIO通用输入/输出模块109

5.1.3 PINT引脚中断模块110

5.1.4 INPUT MUX输入复用器110

5.2 MCUXpresso SDK中的GPIO与PINT驱动111

5.2.1 GPIO驱动API112

5.2.2 PINT驱动 API113

5.3 MCUXpresso时钟配置工具Pins Tool应用116

5.3.1 概述116

5.3.2 在MCUXpresso SDK工程中用Pins Tool分配引脚功能117

5.4 实例：通过按键控制LED121

5.5 小结125

第6章 DMA原理与应用127

6.1 DMA控制器概述128

6.2 DMA特性和内部框图128

6.2.1 LPC5411x DMA特性128

6.2.2 DMA内部框图129

6.3 DMA外部引脚描述130

6.4 DMA的几个概念和功能说明131

6.4.1 DMA的工作原理131

6.4.2 DMA请求和触发131

6.4.3 DMA传输描述符134

6.4.4 DMA传输模式136

6.4.5 DMA低功耗模式139

6.5 DMA模块的SDK驱动介绍140

6.6 实例：从DMA Memory到Memory的数据传输144

6.6.1 环境准备145

6.6.2 代码分析145

6.6.3 实验现象148

6.7 小结149

第7章 ADC数模转换器原理与应用151

7.1 逐次逼近型ADC工作原理和过程153

7.2 ADC数模转换器常用性能指标154

7.3 ADC特性和内部框图155

7.3.1 ADC特性155

7.3.2 ADC内部框图156

7.4 ADC外部引脚描述156

7.5 ADC功能说明157

7.5.1 ADC时钟157

7.5.2 转换序列158

7.5.3 触发转换159

7.5.4 转换模式159

7.5.5 转换输出160

7.5.6 偏移误差校准161

7.6 ADC模块的SDK驱动介绍161

7.7 实例：使用ADC测量内部温度164

7.7.1 环境准备164

7.7.2 代码分析165

7.7.3 现象描述170

7.8 小结171

第8章 USART异步串行通信接口原理与应用173

8.1 USART控制器概述174

8.2 USART模块特性和内部框图175

8.2.1 LPC5411x USART特性175

8.2.2 LPC5411x USART内部框图176

8.3 Flexcomm接口概述176

8.3.1 Flexcomm功能说明177

8.3.2 Flexcomm内部框图177

8.4 USART外部引脚描述178

8.4.1 USART模块引脚功能定义178

8.4.2 USART引脚配置说明179

8.5 USART基本功能说明179

8.5.1 USART模块初始化180

8.5.2 USART的时钟源与波特率配置180

8.5.3 收发控制182

8.5.4 低功耗模式下USART的唤醒182

8.6 USART模块的SDK驱动介绍183

8.7 USART数据收发189

8.7.1 环境准备190

8.7.2 代码分析191

8.7.3 现象描述195

8.8 小结195

第9章 SPI同步串行通信接口原理与应用197

9.1 SPI控制器概述198

9.2 SPI特性和内部框图198

9.2.1 LPC5411x SPI特性198

9.2.2 SPI内部框图199

9.3 SPI外部引脚描述200

9.4 SPI功能说明201

9.4.1 SPI工作模式201

9.4.2 SPI时钟源和数据传输速率203

9.4.3 超出16位的数据传输204

9.4.4 低功耗模式下SPI唤醒205

9.4.5 SPI数据帧延迟205

9.5 SPI模块的SDK驱动介绍208

9.6 实例：SPI读/写外部Flash214

9.6.1 实验目的和环境准备215

9.6.2 代码分析216

9.6.3 实验现象224

9.7 小结225

第10章 I2C总线接口与应用227

10.1 I2C控制器概述228

10.2 I2C特性和内部框图229

10.2.1 LPC5411x I2C特性229

10.2.2 I2C内部框图229

10.3 I2C外部引脚描述230

10.4 I2C功能说明232

10.4.1 I2C协议简介232

10.4.2 I2C总线速率和时钟延伸233

10.4.3 I2C的寻址方式和低功耗唤醒235

10.4.4 I2C的死锁和超时机制238

10.5 I2C模块的SDK驱动241

10.6 实例：I2C中断方式实现数据收发249

10.6.1 实验目的和硬件电路设计249

10.6.2 实例软件设计250

10.6.3 main文件251

10.6.4 现象描述255

10.7 小结255

第11章 I2S总线协议与应用257

11.1 I2S总线协议简介258

11.2 I2S特性和内部框图260

11.2.1 I2S特性260

11.2.2 I2S内部框图261

11.3 I2S外部引脚描述262

11.4 I2S功能说明262

11.4.1 I2S时钟263

11.4.2 数据速率263

11.4.3 数据帧格式和模式264

11.4.4 FIFO缓冲区的使用方法266

11.5 I2S模块的SDK驱动介绍267

11.6 实例：使用I2S中断方式传输播放音频271

11.6.1 环境准备271

11.6.2 代码分析272

11.6.3 现象描述276

11.7 小结277

第12章 FlashIAP在应用编程模块的应用279

12.1 IAP在应用编程的通用基础知识280

12.2 IAP命令执行详解280

12.3 IAP模块的SDK驱动介绍283

12.4 使用LAP驱动读/写内部Flash284

12.4.1 环境准备284

12.4.2 代码分析284

12.4.3 现象描述287

12.5 小结287

第13章 FreeRTOS实时多任务操作系统原理与应用289

13.1 嵌入式操作系统概述290

13.1.1 裸跑与使用操作系统的对比290

13.1.2 嵌入式操作系统基本概念291

13.2 FreeRTOS实时多任务操作系统介绍294

13.2.1 FreeRTOS实时多任务操作系统特色294

13.2.2 FreeRTOS基本功能解读295

13.2.3 FreeRTOS的软件授权298

13.3 FreeRTOS的底层结构与ARM平台的移植298

13.3.1 FreeRTOS源码结构分析299

13.3.2 内核配置头文件301

13.3.3 移植宏定义文件302

13.3.4 ARM平台的移植实现304

13.3.5 tick定时器——fsl_tickless相关内容说明308

13.3.6 portasm.s汇编310

13.4 MCUXpresso SDK中基于FreeRTOS的外设驱动310

13.4.1 具有操作系统功能的驱动介绍310

13.4.2 FreeRTOS下的USART发送与接收312

13.5 LPC5411x SDK中的FreeRTOS例程分析315

13.5.1 环境准备315

13.5.2 Main函数分析315

13.5.3 FreeRTOS的多任务代码分析317

13.5.4 操作系统环境的调试与实验说明320

13.6 小结321

第14章 异构双核处理器框架与应用323

14.1 多处理器计算324

14.2 异构双核325

14.2.1 双核总线架构325

14.2.2 内核管理326

14.2.3 内核间通信327

14.2.4 双核程序布局327

14.3 双核应用分析329

14.3.1 基于双核的安全启动329

14.3.2 运用双核进行显示后处理330

14.4 多处理器系统服务框架331

14.4.1 多核管理模块（mcmgr）331

14.4.2 轻型远端处理器通信框架（RPMsg-Lite）335

14.4.3 嵌入式远程过程调用（eRPC）337

14.5 双核应用开发339

14.5.1 工程配置339

14.5.2 预定义宏340

14.5.3 双核启动341

14.6 实例：双核远程过程调用346

14.6.1 环境准备346

14.6.2 代码分析347

14.6.3 实验结果350

14.7 小结351

第15章 微控制器低功耗设计353

15.1 系统能耗分析355

15.1.1 动态功耗分析356

15.1.2 动态功耗指标357

15.1.3 静态功耗分析360

15.1.4 静态功耗指标362

15.1.5 休眠和唤醒363

15.1.6 系统能耗估算363

15.2 微控制器低功耗特性365

15.2.1 系统模块电压调节365

15.2.2 数字外设时钟控制366

15.3 微控制器低功耗应用设计方法366

15.3.1 硬件设计366

15.3.2 软件设计367

15.4 MCUXPRESSO SDK功耗管理库374

15.5 小结377

第16章 基于LPC54114和SDK的可穿戴设备原型设计379

16.1 硬件介绍380

16.1.1 硬件框图381

16.1.2 主要元器件381

16.2 固件与应用设计383

16.2.1 软件架构383

16.2.2 主流程384

16.2.3 传感器模块387

16.2.4 人机交互模块391

16.2.5 用户输入模块400

16.3 功能演示402

16.4 小结404

参考文献405