32-битные микроконтроллеры NXP с ядром CORTEX-M3 семейства LPC17XX

Редькин П. П.

32-битные микроконтроллеры NXP 
с ядром Cortex-M3 семейства LPC 17XX. 
  Полное руководство  

Интернет-магазин:
www.dmkpress.com
Книга - почтой:
orders@alians-kniga.ru
Оптовая продажа:
“Альянс-книга”
Тел.: (499)725-5409
books@alians-kniga.ru
www.дмк.рф
9 785970 603062

ISBN 978-5-97060-306-2

В 
книге 
содержится 
полная 
справочная 
информация 
по 

микроконтроллерам семейства LPC17xx, рекомендации производителя по программированию и применению отдельных узлов, 
информация по существующим аппаратным и программных инструментальным 
средствам 
разработки-отладки-программирования 
приложений для LPC17xx: программным пакетам IDE IAR EWARM 
от фирмы IAR, IDE MDK от фирмы Keil Software, а также отладочным 
платам и аппаратным отладчикам-программаторам от IAR и Keil, 
приведены описания примеров приложений для микроконтроллеров 
LPC17xx. Все эти приложения были протестированы автором.
Важной особенностью книги является то, что она не только содержит 
сведения справочного характера, но и охватывает все этапы проектирования приложений на основе микроконтроллеров LPC17xx, 
что позволяет в короткие сроки овладеть навыками работы с этими 
устройствами даже начинающим разработчикам.
Книга предназначена для специалистов в области разработки 
электронной аппаратуры, студентов технических вузов и других лиц, 
интересующихся электроникой. Необходимый уровень подготовки 
читателей предполагает знание основ цифровой и аналоговой 
схемотехники, а также основ программирования на языке С.

На сайте издательства www.дмк.рф выложены бесплатные демоверсии описанного в книге инструментального 
программного обеспечения, исходные коды свободно 
распространяемых 
примеров 
проектов 
для 
LPC17хх, 
оригинальная справочная информация производителя и 
другие информационные и справочные материалы.

СЕРИЯ

ПРОГРАММИРУЕМЫЕ СИСТЕМЫ

П. П. Редькин

32-БИТНЫЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ

NXP С ЯДРОМ CORTEX-M3

СЕМЕЙСТВА LPC17XX

Полное руководство

Москва

2015
ДМК Пресс, ДодэкаXXI

УДК 004.31(035.3)
ББК 32.973-04я81

Р33

Редькин, П. П.

Р33
32-битные микроконтроллеры NXP с ядром CORTEX-M3 семейства LPC17XX.
Полное руководство  / П. П. Редькин ; М. : Додэка-XXI, 2015. — 766 c. :  
(Мировая электроника). — ISBN 978-5-97060-306-2.

рекомендации производителя по программированию и применению отдельных узлов МК, 
информация по существующим аппаратным и программным инструментальным средствам 

Важной особенностью книги является то, что она не только содержит сведения справочного 

что позволяет в короткие сроки овладеть навыками работы с этими устройствами даже 
начинающим разработчикам. 

инструментального программного обеспечения, исходные коды свободно распространяемых 

другие информационные и справочные материалы. 

Книга предназначена для специалистов в области разработки электронной аппаратуры, 

студентов технических ВУЗов и других лиц, интересующихся электроникой. Необходимый 
уровень подготовки читателей предполагает знание основ цифровой и аналоговой схемотехники, а также основ программирования на языке C.

бесплатные демоверсии описанного в ней

Гарнитура «NewtonC». Печать офсетная.

Усл. печ. л. 71,81. 

ISBN 9785970603062 (ДМК Пресс)

© Издательский дом «ДодэкаXXI»

                               Формат 70х100/16. Бумага офсетная.

© Издание, ДМК Пресс, 2015

ISBN 9785941202591 (Додэка)

 
Главный редактор  
Мовчан Д. А.

dmkpress@gmail.com

Веб-сайт издательства: www.дмк.рф

32-битные микроконтроллеры NXP с ядром CORTEX-M3 семейства LPC17XX.

Полное руководство 

ил. —

На сайте издательства w w w .дмк.рф выложены

Редькин Павел Павлович 

Содержание  ■  III

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие автора ..................................................................... 1

Глава 1. Общее описание LPC17xx ............................................. 3

1.1.  Номенклатура и типовые характеристики ............................................................3
1.2.  Архитектура и программная модель процессорного ядра Cortex-M3 
микроконтроллера LPC17xx .....................................................................................8
1.3.  Встроенная флэш-память и RAM ...........................................................................9
1.4.  Карта памяти и адресация периферии ..................................................................9
1.5.  Исключение отказа шины ...................................................................................... 14

Глава 2. Процессор ARM Cortex-M3 .........................................15

2.1.  Классификация ........................................................................................................ 15
2.2.  Сравнение процессоров ARM7TDMI-S и Cortex-M3 ......................................... 17
2.3.  Особенности архитектуры Cortex-M3 .................................................................. 17
2.4.  Энергопотребление процессора Cortex-M3 .........................................................29

Глава 3. Управление системой ..................................................31

3.1.  Общее описание ....................................................................................................... 31
3.2.  Пользовательский интерфейс ............................................................................... 31
3.3.  Сброс .......................................................................................................................... 32
3.4.  Обнаружение кратковременных провалов напряжения питания .................34
3.5.  Входы внешних прерываний .................................................................................34
3.6.  Прочие функции управления системой и флаги состояния ............................38

Глава 4. Управление тактовыми сигналами и питанием ....... 40

4.1.  Общее описание .......................................................................................................40
4.2.  Генераторы ................................................................................................................40
4.3.  Пользовательский интерфейс ...............................................................................43
4.4.  Мультиплексор выбора источника тактового сигнала .....................................45
4.5.  Модуль PLL0 .............................................................................................................45
4.6.  Модуль PLL1 .............................................................................................................56
4.7.  Делители тактовой частоты ................................................................................... 62

ПРЕДИСЛОВИЕ

IV  ■  Содержание

4.8.  Управление питанием .............................................................................................66
4.9.  Таймер «пробуждения» .......................................................................................... 71
4.10.  Выход тактовой частоты ....................................................................................... 73

Глава 5. Акселератор флэш-памяти .........................................75

5.1.  Общее описание ....................................................................................................... 75
5.2.  Аппаратное построение флэш-акселератора ......................................................77
5.3.  Конфигурирование флэш-акселератора ..............................................................77

Глава 6. Контроллер векторных вложенных прерываний 
(NVIC) ..........................................................................79

6.1.  Общее описание .......................................................................................................79
6.2.  Источники прерываний .........................................................................................79
6.3.  Переотображение таблицы векторов прерываний ...........................................82
6.4.  Пользовательский интерфейс ...............................................................................82

Глава 7. Типы корпусов и конфигурация выводов ................ 92

7.1.  Типы корпусов ..........................................................................................................92
7.2.  Конфигурация выводов .........................................................................................92

Глава 8. Блок коммутации выводов .......................................107

8.1.  Общее описание ..................................................................................................... 107
8.2.  Регистр выбора функции вывода ....................................................................... 107
8.3.  Регистр выбора режима работы вывода ............................................................ 108
8.4.  Пользовательский интерфейс ............................................................................. 109

Глава 9. Блок ввода/вывода общего назначения (GPIO) .......126

9.1.  Общее описание ..................................................................................................... 126
9.2.  Прерывания от цифровых портов ввода/вывода ............................................ 127
9.3.  Пользовательский интерфейс ............................................................................. 127
9.4.  Примеры использования GPIO ........................................................................... 146
9.5.  Особенности записи данных в порты GPIO ...................................................... 147
9.6.  Базовая конфигурация ......................................................................................... 147

Глава 10. Модуль Ethernet MAC ................................................148

10.1.  Общее описание ................................................................................................... 148
10.2.  Основные особенности модуля Ethernet .......................................................... 150
10.3.  Архитектура и операции модуля Ethernet ....................................................... 151
10.4.  Функции механизма DMA .................................................................................. 152
10.5.  Краткий обзор операций DMA .......................................................................... 152
10.6.  Пакет Ethernet ....................................................................................................... 153
10.7.  Особенности работы ............................................................................................ 154

Содержание  ■  V

10.8.  Описание выводов ............................................................................................... 155
10.9.  Пользовательский интерфейс ............................................................................ 155
10.10.  Форматы дескриптора и элемента состояния ................................................ 182
10.11.  Функциональное описание модуля Ethernet ................................................. 188
10.12.  Прерывания от модуля Ethernet ...................................................................... 189
10.13.  Пропускная способность шины AHB ............................................................. 217
10.14.  Методика вычисления CRC .............................................................................. 219
10.15.  Базовая конфигурация .....................................................................................220

Глава 11. Контроллер USB-устройства .....................................221

11.1.  Общее описание .................................................................................................... 221
11.2.  Основные особенности контроллера USB-устройства...................................222
11.3.  Конфигурация фиксированных конечных точек ..........................................223
11.4.  Архитектура и состав контроллера USB-устройства ......................................224
11.5.  Краткий обзор операций ....................................................................................225
11.6.  Описание выводов ...............................................................................................226
11.7.  Управление синхронизацией и питанием ........................................................226
11.8.  Пользовательский интерфейс............................................................................228
11.9.  Обработка прерываний ...................................................................................... 253
11.10.  Описание команд механизма последовательного интерфейса (SIE) .......... 255
11.11.  Инициализация контроллера USB-устройства .............................................267
11.12.  Операции режима Slave .....................................................................................268
11.13.  Операции DMA ...................................................................................................269
11.14.  Операции конечных точек с двойной буферизацией .................................. 279
11.15.  Базовая конфигурация ..................................................................................... 281

Глава 12. Контроллер USB-хоста ..............................................282

12.1.  Общее описание ...................................................................................................282
12.2.  Архитектура .........................................................................................................282
12.3.  Описание выводов ...............................................................................................283
12.4.  Пользовательский интерфейс ...........................................................................283
12.5.  Базовая конфигурация .......................................................................................286

Глава 13. Контроллер USB-OTG ................................................287

13.1.  Общее описание ...................................................................................................287
13.2.  Архитектура ..........................................................................................................287
13.3.  Режимы работы ....................................................................................................288
13.4.  Описание выводов ...............................................................................................289
13.5.  Пользовательский интерфейс ...........................................................................290
13.6.  Обработка прерываний ...................................................................................... 301
13.7.  Поддержка HNP .................................................................................................... 301
13.8.  Управление питанием и синхронизацией .......................................................309
13.9.  Инициализация контроллера USB-OTG ...........................................................311
13.10.  Базовая конфигурация ..................................................................................... 312

VI  ■  Содержание

Глава 14. Модули UART0/2/3 .....................................................313

14.1.  Общее описание ................................................................................................... 313
14.2.  Описание выводов ............................................................................................... 313
14.3.  Пользовательский интерфейс ........................................................................... 313
14.4.  Архитектура UART0/2/3 ...................................................................................... 334
14.5.  Базовая конфигурация ....................................................................................... 336

Глава 15. Модуль UART1 ...........................................................337

15.1.  Общее описание ................................................................................................... 337
15.2.  Описание выводов ............................................................................................... 337
15.3.  Пользовательский интерфейс ........................................................................... 337
15.4.  Архитектура UART1 ............................................................................................ 338

Глава 16. Контроллеры CAN1/2 ................................................340

16.1.  Общее описание ...................................................................................................340
16.2.  Описание выводов ...............................................................................................342
16.3.  Архитектура ..........................................................................................................342
16.4.  Самотестирование CAN-контроллера ..............................................................345
16.5.  Карта памяти модуля CAN .................................................................................346
16.6.  Пользовательский интерфейс ...........................................................................346
16.7.  Операции CAN-контроллера .............................................................................. 374
16.8.  Центральные регистры CAN ............................................................................. 376
16.9.  Глобальный приемный фильтр ......................................................................... 378
16.10.  Примеры таблиц приемного фильтра и значений индексов ID ................. 395
16.11.  Программирование Lookup-таблицы ID ........................................................399
16.12.  Базовая конфигурация .....................................................................................400

Глава 17. Модуль SPI .................................................................401

17.1.  Общее описание .................................................................................................... 401
17.2.  Описание выводов ............................................................................................... 401
17.3.  Архитектура ..........................................................................................................402
17.4.  Передача данных через SPI .................................................................................403
17.5.  Операции ведущего .............................................................................................405
17.6.  Операции ведомого..............................................................................................406
17.7.  Исключения, связанные с SPI .............................................................................406
17.8.  Пользовательский интерфейс ............................................................................407
17.9.  Базовая конфигурация .......................................................................................408

Глава 18. Интерфейсы SSP0/1 ...................................................409

18.1.  Общее описание ...................................................................................................409
18.2.  Описание выводов ...............................................................................................409
18.3.  Пользовательский интерфейс ........................................................................... 410
18.4.  Базовая конфигурация ....................................................................................... 411

Содержание  ■  VII

Глава 19. Интерфейсы I²C0/1/2 .................................................412

19.1.  Общее описание .................................................................................................... 412
19.2.  Описание выводов ............................................................................................... 413
19.3.  Архитектура и функционирование .................................................................. 414
19.4.  Пользовательский интерфейс............................................................................ 417
19.5.  Базовая конфигурация .......................................................................................420

Глава 20. Интерфейс I²S ............................................................421

20.1.  Общее описание ................................................................................................... 421
20.2.  Особенности функционирования .................................................................... 421
20.3.  Описание сигналов ..............................................................................................423
20.4.  Пользовательский интерфейс ...........................................................................423
20.5.  Приемный и передающий интерфейсы I²S ..................................................... 433
20.6.  Операционные режимы I²S ...............................................................................434
20.7.  Контроллер FIFO-буферов .................................................................................439
20.8.  Базовая конфигурация.......................................................................................439

Глава 21. Универсальные таймеры/счетчики 0/1/2/3 ..............441

21.1.  Общее описание ....................................................................................................441
21.2.  Описание сигналов ..............................................................................................442
21.3.  Пользовательский интерфейс............................................................................442
21.4.  Примеры операций таймера/счетчика .............................................................450
21.5.  Операции DMA .................................................................................................... 451
21.6.  Архитектура .......................................................................................................... 451
21.7.  Базовая конфигурация ....................................................................................... 451

Глава 22. Таймер периодических прерываний (RIT) ..............453

22.1.  Общее описание ................................................................................................... 453
22.2.  Пользовательский интерфейс ........................................................................... 453
22.3.  Архитектура и операции RIT ............................................................................455

Глава 23. Системный таймер SysTick ........................................457

23.1.  Общее описание ................................................................................................... 457
23.2.  Архитектура и операции SysTick ....................................................................... 457
23.3.  Пользовательский интерфейс ...........................................................................458
23.4.  Конфигурирование SysTick ................................................................................460
23.5.  Базовая конфигурация ....................................................................................... 461

Глава 24. Широтно-импульсный модулятор (PWM) ..............462

24.1.  Общее описание ...................................................................................................462
24.2.  Архитектура и операции ....................................................................................463
24.3.  Описание сигналов ..............................................................................................466

VIII  ■  Содержание

24.4.  Пользовательский интерфейс ...........................................................................466
24.5.  Базовая конфигурация....................................................................................... 476

Глава 25. Модуль ШИМ для управления двигателями 
(MCPWM) ...................................................................477

25.1.  Общее описание ................................................................................................... 477
25.2.  Архитектура ......................................................................................................... 477
25.3.  Описание сигналов .............................................................................................. 479
25.4.  Пользовательский интерфейс ........................................................................... 479
25.5.  Операции MCPWM ..............................................................................................493
25.6.  Базовая конфигурация .......................................................................................499

Глава 26. Интерфейс квадратурного энкодера (QEI) ..............500

26.1.  Общее описание ...................................................................................................500
26.2.  Описание сигналов..............................................................................................502
26.3.  Захват значения положения ..............................................................................503
26.4.  Захват значения скорости вращения ...............................................................504
26.5.  Сравнение значения скорости вращения ........................................................505
26.6.  Пользовательский интерфейс ...........................................................................505
26.7.  Базовая конфигурация ....................................................................................... 510

Глава 27. Часы реального времени (RTC) с резервными 
регистрами .................................................................511

27.1.  Общее описание .................................................................................................... 511
27.2.  Описание сигналов .............................................................................................. 512
27.3.  Пользовательский интерфейс ............................................................................ 514
27.4.  Прерывания от RTC ............................................................................................ 514
27.5.  Группа регистров различного назначения ...................................................... 514
27.6.  Регистры консолидированного времени ......................................................... 518
27.7.  Регистры счетчиков времени ............................................................................. 520
27.8.  Определение високосного года .......................................................................... 521
27.9.  Калибровка модуля RTC ..................................................................................... 521
27.10.  Регистры общего назначения ........................................................................... 522
27.11.  Группа сигнальных регистров ......................................................................... 522
27.12.  Замечания по использованию модуля RTC ................................................... 523
27.13.  Базовая конфигурация ..................................................................................... 523

Глава 28. Сторожевой таймер (WDT) .......................................524

28.1.  Общее описание ...................................................................................................524
28.2.  Пользовательский интерфейс ........................................................................... 526

Содержание  ■  IX

Глава 29. Аналого-цифровой преобразователь (ADC) ............530

29.1.  Общее описание ................................................................................................... 530
29.2.  Описание сигналов .............................................................................................. 531
29.3.  Пользовательский интерфейс ........................................................................... 532
29.4.  Операции модуля ADC ....................................................................................... 539
29.5.  Базовая конфигурация .......................................................................................540

Глава 30. Цифро-аналоговый преобразователь (DAC) ...........541

30.1.  Общее описание ................................................................................................... 541
30.2.  Описание сигналов .............................................................................................. 541
30.3.  Пользовательский интерфейс ........................................................................... 541
30.4.  Операции DAC .....................................................................................................543
30.5.  Базовая конфигурация .......................................................................................544

Глава 31. Контроллер DMA общего назначения (GPDMA) .....545

31.1.  Общее описание ....................................................................................................545
31.2.  Архитектура и функционирование ..................................................................546
31.3.  Пользовательский интерфейс ............................................................................550
31.4.  Функционирование контроллера DMA ...........................................................564
31.5.  Базовая конфигурация ....................................................................................... 570

Глава 32. Инструментальные средства разработки от компании 
Keil ..............................................................................572

32.1.  Аппаратные инструментальные средства ....................................................... 572
32.2.  Программные инструментальные средства .................................................... 577

Глава 33. Примеры пользовательских проектов от Keil  ........625

33.1.  Пример использования SysTick, ADC, UART — проект Blinky ..................... 625
33.2.  Пример использования LCD — проект LCD_Blinky ......................................630
33.3.  Проект RTX_Blinky.............................................................................................. 631
33.4.  Пример использования внешнего прерывания INT — проект Exti ............ 632
33.5.  Пример использования ADC, CAN — проект CAN ........................................ 632
33.6.  Пример использования Ethernet MAC — проект EasyWEB ..........................634
33.7.  Пример использования USB HID-устройства — проект USBHID ................ 635
33.8.  Пример использования USB-устройства памяти — проект USBMem ......... 637

Глава 34. Инструментальные средства разработки от компании 
IAR..............................................................................639

34.1.  Аппаратные инструментальные средства ....................................................... 639
34.2.  Программные инструментальные средства ....................................................643