《ARM9微控制器与嵌入式无线网络实战》

一、嵌入式无线需要32位微控制器

集成电路，特别是SoC（片上系统）技术的发展，使需要低功耗、低成本的嵌入式应用市场发生了天翻地覆的变化。以ARM微控制器为代表的一批新型、高性能、低功耗、低价格微处理器的诞生和快速成长，使嵌入式产品的开发和应用开始广泛地进入到了32位的新时代。

采用ARM32位结构的微控制器同目前市场上的8位微控制器比较，在价格上的差异越来越小，但是在性能上却有很大的提高。这些32位的微控制器在单芯片中，除了集成有大量的输出、输入接口、串口、以太网接口、A/D转换器等外，还集成了256KB～2MB闪存、20KB～100KB静态存储器（SRAM），从而构成了一个高速、高性能的32位片上系统。这将为嵌入式系统的设计和应用提供更多的灵活性和更多的选择性，进而大大推动嵌入式设计应用向更深的层次发展。

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在以ARM为核心的32位微控制器快速成长的同时，无线通信和无线网络技术近年来也有了迅速的发展。蓝牙无线网络技术经过多年的努力，特别是在无线语音、PC外设等方面有了很大发展；WiFi(IEEE802.11高速无线网络标准)/GSM网络/ZigBee（IEEE802.15.4无线网络标准）同样开始取得长足的进展并得到广泛的应用。

由于以ARM为核心的32位微控制器将其大量的资源集成在芯片内部，包括I/O、存储器、通信接口等，使系统电路板需要的空间大大简化，而且一些对高频通信可能产生的干扰的噪声大大减少，加上可以用电池供电和具有低功耗模式等新的特点，因此越来越多的无线网络和其他短距离无线通信系统开始采用以ARM为核心的32位微控制器来进行设计。

将高性能、低功耗的ARM微控制器同目前新兴的ISM波段短距离无线通信技术和各种新兴的无线网络技术相结合，将是未来嵌入式设计的一个“热点”，也是一个“难点”。对广大电子工程师和单片机工程师而言，这将是一个具有很大挑战性，探索性的工作。

二、32位嵌入式设计“热点”——无线通信和无线网络

无线通信和无线网络技术近年来获得了迅猛的进展，各种新的无线标准如雨后春笋般涌现，通信可靠性越来越高，而功耗越来越低。

无线通信和无线网络的发展，对无线通信和无线网络系统使用的微控制器提出了全新的要求。主要有以下几点：

1.更快的处理速度

无线网络的速度越来越快，不仅要在瞬间处理大量的数据包装，还要处理图像、进行语音压缩等。这些都要求具有更快速的实时处理能力。同时，还要可以更容易地得到实时操作系统（RTOS）、图形处理软件技术的支持。

2.更强的网络拓扑路由处理

像ZigBee无线网络系统，需要能处理更多无线节点和进行更快、更复杂的网状网络路由计算，而且要求实时完成，而采用8位微处理器的无线网络系统在节点处理数量、路由计算速度方面都远远不能满足要求。

3.更加安全算法

无线通信的网络安全算法，也需要大量的实时计算能力，来实现各种复杂的网络加密计算。

4.需要更大的程序存储器空间和数据存储器空间，以及更多的通信接口

采用以ARM为核心的32位微控制器，作为无线网络的基带处理器，可以满足大多数高速无线通信和无线网络系统的基本要求。

对于无线网络路由器、无线网关、无线抄表集中器、工业控制设备、WiFi热点、大型高速网络覆盖接入器设计等，以ARM为核心的32位微控制器可以提供更大的网络节点容量、更快的路由算法、更复杂的加密算法等，从而使系统更加可靠和高效。

对于无线数字家庭显示单元、无线控制设备、高级无线手持终端、无线测试设备、无线网络监控仪器、汽车电子等无线产品开发，采用以ARM为核心的32位微控制器可以驱动高分辨率的图形显示功能，使无线通信和无线网络产品具有更好的直观性和更良好的监视界面。再加上实时操作系统（RTOS）和图形界面（GUI）的支持，可以大大缩短无线应用产品的开发时间，更快上市，争取商机。

三、嵌入式无线设计的“难点”——“三大难关”

1.ARM技术是第1关

对于很多电子工程师和单片机工程师而言，最新的以ARM为核心的32位微控制器是挡在面前的第1座大山。ARM微控制器的芯片虽然小，但是结构非常复杂，仅是英文原厂数据手册就有几百页；从汇编语言到C语言，加上RTOS、GUI编程，哪一样都不简单；各种新名词、新技术，

第1章ARMRF912WZ系统

1.1ARMRF912WZ系统概述1

1.2硬件开发平台2

1.2.1ARM912主板2

1.2.2无线射频模块7

1.2.3无线网关8

1.2.4传感器扩展板8

1.3软件开发平台9

1.3.1ARMRealViewMDK

9

1.3.2入门ARMRealView

软件开发平台11

1.3.3IAR平台21

1.3.4AT命令集35

1.3.5驱动程序35

1.3.6μC/OSII操作系统

38

1.3.7STR91x编程模板38

第2章STR912微控制器

2.1STR912处理器39

2.1.1STR912芯片40

2.1.2存储结构43

2.1.3电源51

2.1.4复位53

2.1.5低电压模式54

2.2STR912的I/O57

2.2.1功能描述57

2.2.2寄存器描述59

2.2.3GPIO库函数62

2.2.4键盘实验63

2.3时钟70

2.3.1系统时钟源72

2.3.2实时钟84

2.3.3实时钟库函数93

2.3.4实时钟实验93

2.4中断（VIC和WIU）99

2.4.1向量中断控制器（VIC）

100

2.4.2VIC寄存器描述103

2.4.3唤醒/中断单元（WIU）

110

2.4.4VIC和WIU库函数

114

2.4.5中断实验115

2.516位定时器119

2.5.1主要特性119

2.5.2功能描述120

2.5.3寄存器描述130

2.5.4库函数介绍136

2.5.5定时器实验1138

2.5.6定时器实验2140

2.6DMA控制器（DAMC）142

2.6.1主要特点142

2.6.2功能描述144

2.6.3软件需考虑的事项145

2.6.4寄存器描述153

2.6.5库函数介绍167

2.6.6DMA实验169

2.7同步串行外设（SSP）171

2.7.1主要特点172

2.7.2功能描述172

2.7.3SSP操作174

2.7.4寄存器描述181

2.7.5库函数介绍188

2.7.6SSP实验1：LED189

2.7.7SSP实验2:温度传感器

195

2.8STR912的UART201

2.8.1主要特征201

2.8.2功能描述201

2.8.3寄存器说明208

2.8.4库函数介绍224

2.8.5UART实验226

2.9模拟/数字转换器(ADC)231

2.9.1介绍231

2.9.2功能描述233

2.9.3寄存器描述235

2.9.4库函数介绍240

2.9.5AD及麦克风实验242

第3章ARM912主板高级应用

3.1EMI接口实验247

3.1.1功能描述247

3.1.2寄存器描述251

3.1.3库函数介绍255

3.1.4EMI控制LCD256

3.1.5EMI操作RAM271

3.2红外线接口实验277

3.3FLASH存储器实验282

3.3.1功能描述283

3.3.2FMI寄存器描述283

3.3.3库函数介绍289

3.3.4FLASH存储器读写实验

290

3.4USB控制器实验292

3.4.1主要特性293

3.4.2功能描述293

3.4.3编程要点295

3.4.4寄存器描述304

3.4.5USB存储试验325

3.4.6USB操纵杆实验326

3.5以太网实验331

3.5.1功能描述332

3.5.2MAC802.3操作338

3.5.3DMA控制器操作345

3.5.4寄存器描述349

3.5.5ENET库函数介绍

385

3.5.6EasyWEB实验386

第4章移植μC/OSⅡ到STR912

4.1μC/OSⅡ介绍395

4.2μCOSⅡ的特点396

4.2.1μC/OSⅡ提供源代码

396

4.2.2μC/OSⅡ的可移植性

396

4.2.3μC/OSⅡ的可固化性

396

4.2.4μC/OSⅡ的可裁减性

396

4.2.5μC/OSⅡ的可剥夺性

396

4.2.6μC/OSⅡ的可多任务性

397

4.2.7μC/OSⅡ的可确定性

397

4.2.8μC/OSⅡ的任务栈

397

4.2.9μC/OSⅡ的系统服务

397

4.2.10μC/OSⅡ的中断管理

397

4.2.11μC/OSⅡ的稳定、

可靠性397

本书由田泽编著。

田泽，现任中航工业西安航空计算技术研究所副总工程师兼航空微电子技术研究室主任。长期以来从事VLSI设计、SoC设计方法学、嵌入式微处理器体系结构与VLSI实现、嵌入式应用系统开发的科研及管理工作。荣获“2008年陕航局优秀共产党员”、“2007—2008年六三一所优秀干部”等光荣称号。出版著作、译著、教材14本，获授权的国家发明专利两项，主持国家及省部级项目20多项，发表学术论文60多篇，获“2009年中国嵌入式系统十大杰出青年”。

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