了得網工業技術_汽車電子KEA繫列微控制器—

內容簡介

本書闡述飛思卡爾2014年開始推出的面向汽車電子KEA繫列微控制器的應用方法。全書共16章，1～6章囊括了學習一個新微控制器入門的基本知識要素及基本規範，7～12章分別給出各個模塊的程序設計方法，第13章給出時鐘繫統及其他模塊，第14章給出基於實時操作繫統MQX-Lite的編程方法，第15章給出一個汽車冷卻風扇控制實例，第16章給出位帶及位操作引擎等技術的進一步討論。

第1章概述1
1.1 汽車電子技術的基本概念1
1.2 中國汽車電子發展概況2
1.3 飛思卡爾在汽車電子市場中的地位2
1.4 面向汽車電子的微控制器KEA繫列MCU簡介3
第2章 ARM Cortex-M0+處理器7
2.1 ARM Cortex-M0+處理器簡介7
2.1.1 ARM Cortex-M0+處理器特點與結構圖8
2.1.2 ARM Cortex-M0+處理器存儲器映像9
2.1.3 ARM Cortex-M0+處理器的寄存器10
2.2 ARM Cortex-M0+處理器的指令繫統13
2.2.1 ARM Cortex-M0+指令簡表與尋址方式13
2.2.2 數據傳送類指令14
2.2.3 數據操作類指令16第1章概述1

1.1 汽車電子技術的基本概念1

1.2 中國汽車電子發展概況2

1.3 飛思卡爾在汽車電子市場中的地位2

1.4 面向汽車電子的微控制器KEA繫列MCU簡介3

第2章 ARM Cortex-M0+處理器7

2.1 ARM Cortex-M0+處理器簡介7

2.1.1 ARM Cortex-M0+處理器特點與結構圖8

2.1.2 ARM Cortex-M0+處理器存儲器映像9

2.1.3 ARM Cortex-M0+處理器的寄存器10

2.2 ARM Cortex-M0+處理器的指令繫統13

2.2.1 ARM Cortex-M0+指令簡表與尋址方式13

2.2.2 數據傳送類指令14

2.2.3 數據操作類指令16

2.2.4 跳轉控制類指令19

2.2.5 其他指令20

2.3 ARM Cortex-M0+指令集與機器碼對應表21

2.4 GNU彙編語言的基本語法23

2.4.1 彙編語言格式23

2.4.2 偽指令25

第3章 KEA128存儲映像、中斷與硬件*小繫統29

3.1 KEA128繫列存儲映像29

3.1.1 Flash區存儲映像30

3.1.2 片內RAM區存儲映像30

3.1.3 外設區存儲映像30

3.1.4 私有外設總線存儲映像31

3.1.5 繫統保留段存儲映像31

3.2 KEA128中斷繫統及Cortex-M0+非內核模塊中斷編程結構31

3.2.1 KEA128的中斷源31

3.2.2 KEA128中斷向量表32

3.2.3 Cortex-M0+非內核模塊中斷編程結構36

3.3 KEA128的引腳功能38

3.3.1 硬件*小繫統引腳39

3.3.2 I/O端口資源類引腳39

3.4 KEA128硬件*小繫統原理圖40

3.4.1 電源及其濾波電路40

3.4.2 復位電路及復位功能40

3.4.3 SWD接口電路41

3.4.4 晶振電路41

第4章 GPIO及程序框架43

4.1 KEA128芯片GPIO驅動構件及使用方法43

4.1.1 KEA128芯片GPIO引腳44

4.1.2 KEA128芯片GPIO驅動構件頭文件及使用方法45

4.2 GPIO驅動構件的制作方法47

4.2.1 端口控制模塊功能與編程結構47

4.2.2 GPIO模塊的編程結構50

4.2.3 GPIO基本打通程序51

4.2.4 GPIO驅動構件封裝要點分析51

4.2.5 GPIO驅動構件的實現53

4.3 **個C語言工程：控制小燈閃爍59

4.4 工程框架與**個C語言工程執行過程分析63

4.4.1 工程框架63

4.4.2 鏈接文件64

4.4.3 機器碼文件65

4.4.4 其他相關文件功能簡介67

4.4.5 芯片上電啟動執行過程68

4.5 **個彙編語言工程：控制小燈閃爍72

4.5.1 彙編工程文件的組織72

4.5.2 Light構件彙編程序light.s73

4.5.3 Light測試工程主程序及彙編工程執行過程74

第5章嵌入式硬件構件與底層驅動構件基本規範77

5.1 嵌入式硬件構件77

5.1.1 嵌入式硬件構件的概念77

5.1.2 基於嵌入式硬件構件的電路原理圖設計簡明規則78

5.2 嵌入式底層驅動構件的概念與層次模型80

5.2.1 嵌入式底層驅動構件的概念81

5.2.2 嵌入式硬件構件和軟件構件的層次模型81

5.3 底層驅動構件的封裝規範82

5.3.1 構件設計的基本思想與基本原則82

5.3.2 編碼風格基本規範84

5.3.3 公共要素文件87

5.3.4 頭文件的設計規範89

5.3.5 源程序文件的設計規範90

5.4 硬件構件及底層軟件構件的重用與移植方法91

第6章串行通信模塊及**個中斷程序結構95

6.1 KEA128芯片UART驅動構件及使用方法95

6.1.1 UART的基礎知識要素95

6.1.2 UART驅動構件封裝要點分析96

6.1.3 KEA128芯片UART引腳97

6.1.4 KEA128芯片UART驅動構件頭文件及使用方法98

6.2 UART接收中斷程序實例101

6.2.1 KEA128的中斷服務程序及其“注冊”101

6.2.2 UART接收中斷程序實例103

6.2.3 printf的設置方法與使用107

6.3 UART驅動構件的制作方法107

6.3.1 UART模塊編程結構107

6.3.3 UART驅動構件的實現111

第7章 Systick、RTC、PWT及PIT117

7.1 ARM Cortex-M0+內核時鐘（Systick）117

7.1.1 Systick模塊的編程結構117

7.1.2 Systick構件設計及測試實例118

7.2 實時時鐘模塊（RTC）120

7.2.1 RTC模塊概述與編程要點120

7.2.2 RTC構件設計及測試實例122

7.3 脈衝寬度定時器（PWT）125

7.3.1 PWT模塊概述與編程要點125

7.3.2 PWT構件設計及測試實例127

7.4 周期性中斷定時器（PIT）131

7.4.1 PIT模塊概述與編程要點131

7.4.2 PIT構件設計及測試實例133

第8章 Flex定時器FTM137

8.1 FTM基本知識137

8.1.1 FTM概述137

8.1.2 FTM技術要點137

8.1.3 FTM寄存器總覽138

8.2 FTM基本定時的編程結構與測試實例140

8.2.1 FTM基本定時的編程結構140

8.2.2 FTM基本定時構件與測試實例142

8.3 FTM模塊的脈寬調制（PWM）功能147

8.3.1 脈寬調試器PWM基本工作原理147

8.3.2 KEA128的三種PWM模式148

8.3.3 FTM引腳復用149

8.3.4 PWM構件與測試實例150

8.4 FTM模塊的輸出比較功能159

8.4.1 輸出比較的基本知識159

8.4.2 輸出比較構件與測試實例160

8.5 FTM模塊的輸入捕捉功能168

8.5.1 輸入捕捉基本含義168

8.5.2 輸入捕捉中斷構件與測試實例169

第9章 Flash在線編程179

9.1 KEA128芯片Flash驅動構件及使用方法179

9.1.1 Flash編程知識要素179

9.1.2 KEA128芯片Flash構件頭文件及使用方法180

9.2 Flash驅動構件的制作方法183

9.2.1 Flash模塊編程結構183

9.2.2 Flash驅動構件制作要點186

9.3 Flash驅動構件封裝要點分析及實現189

9.3.1 Flash驅動構件封裝要點189

9.3.2 Flash驅動構件的實現190

9.4 Flash模塊的保護與加密203

9.4.1 Flash模塊的保護203

9.4.2 Flash模塊的安全206

第10章 ADC與ACMP模塊207

10.1 KEA128芯片ADC驅動構件及使用方法207

10.1.1 ADC編程知識要素207

10.1.2 KEA128芯片的ADC引腳與通道號208

10.1.3 KEA128芯片ADC構件頭文件及使用方法209

10.2 ADC構件的制作方法210

10.2.1 ADC轉換模塊編程結構211

10.2.2 ADC構件封裝要點和函數分析215

10.2.3 ADC驅動構件的實現215

10.3 KEA128芯片ACMP驅動構件及使用方法220

10.3.1 ACMP編程知識要素220

10.3.2 ACMP引腳的標識220

10.3.3 KEA128芯片ACMP構件頭文件及使用方法220

10.4 ACMP構件的制作方法222

10.4.1 ACMP模塊編程結構222

10.4.2 ACMP構件封裝要點和函數分析224

10.4.3 ACMP驅動構件的實現224

第11章 SPI與I2C模塊231

11.1 SPI模塊231

11.1.1 SPI編程知識要素231

11.1.2 KEA128芯片SPI引腳232

11.1.3 KEA128芯片SPI構件頭文件及使用方法233

11.1.4 SPI主從機通信實例236

11.1.5 SPI構件的制作方法239

11.2 I2C模塊247

11.2.1 I2C編程知識要素247

11.2.2 KEA128芯片I2C引腳的標識249

11.2.3 KEA128芯片I2C構件頭文件及使用方法250

11.2.4 I2C主從機通信實例254

11.2.5 I2C構件的制作方法257

第12章 KEA128的MSCAN總線開發方法269

12.1 CAN總線通用知識269

12.1.1 CAN硬件繫統的原理性電路269

12.1.2 CAN總線的有關基本概念270

12.2 MSCAN驅動構件及使用方法271

12.2.1 KEA128芯片MSCAN編程知識要素272

12.2.2 MSCAN構件頭文件及使用方法274

12.3 MSCAN驅動構件制作方法277

12.3.1 MSCAN

前言

前言

飛思卡爾於2014年開始推出的面向汽車電子KEA繫列微控制器，該微控制器以ARM Cortex-M0+為內核，內核頻率48 MHz，運行溫度範圍40 ℃～125 ℃，內含溫度傳感器，具有位操作引擎及良好的EMC特性，將廣泛地應用於汽車電子中的信息娛樂繫統連接、停車輔助繫統、車身中控、空調控制、車窗/天窗/車門控制、防盜裝置、通用傳感器節點等。整個KEA繫列引腳兼容，還將與未來的Kinetis Auto繫列的其他繫列產品引腳兼容，並提供多個引腳和存儲選擇，使開發人員能夠在不同芯片之間進行移植，**限度地提高硬件、軟件重用性並縮短投放市場的時間。相比於一般微控制器，KEA繫列微控制器具有更寬的溫度範圍及更高的可靠性。因其具有性能好、可靠性高、價格低等突出特點，將是汽車電子領域的重要成員，也能更好地應用於其他對可靠性要求較高的領域。
本書以構件化底層驅動為基礎闡述KEA繫列微控制器應用程序的設計方法。
主要特點前言

飛思卡爾於2014年開始推出的面向汽車電子KEA繫列微控制器，該微控制器以ARM Cortex-M0+為內核，內核頻率48 MHz，運行溫度範圍40 ℃～125 ℃，內含溫度傳感器，具有位操作引擎及良好的EMC特性，將廣泛地應用於汽車電子中的信息娛樂繫統連接、停車輔助繫統、車身中控、空調控制、車窗/天窗/車門控制、防盜裝置、通用傳感器節點等。整個KEA繫列引腳兼容，還將與未來的Kinetis Auto繫列的其他繫列產品引腳兼容，並提供多個引腳和存儲選擇，使開發人員能夠在不同芯片之間進行移植，**限度地提高硬件、軟件重用性並縮短投放市場的時間。相比於一般微控制器，KEA繫列微控制器具有更寬的溫度範圍及更高的可靠性。因其具有性能好、可靠性高、價格低等突出特點，將是汽車電子領域的重要成員，也能更好地應用於其他對可靠性要求較高的領域。

本書以構件化底層驅動為基礎闡述KEA繫列微控制器應用程序的設計方法。

主要特點

（1）按照由淺入深的原則，在簡要給出基本軟件、硬件要素的基礎上，盡快給出符合嵌入式軟件工程規範的工程框架、**個C語言樣例、**個彙編樣例及啟動過程解析，以便快速規範入門。一些較深的內容，隨後給出。

（2）對底層驅動進行構件化封裝。書中對每個模塊均給出了根據嵌入式軟件工程基本原則並按照構件化封裝要求，編制面向芯片級底層驅動程序，同時給出較為詳細、規範的注釋及對外接口，為實際應用提供底層構件，方便移植與復用，可以為讀者進行實際項目開發大量時間。面向芯片級底層驅動程序為芯片的實際應用提供了基礎，避免了面向板級驅動給不用用戶帶來的不便。

（3）設計合理的測試用例。書中所有源程序均經測試通過，並保留測試用例在本書的網上光盤中，避免了因例程的書寫或固有錯誤給讀者帶來煩惱。這些測試用例，也為讀者驗證與理解帶來方便。每個測試用例均為獨立的工程，包含文檔說明，為讀者重復實驗現像提供便利。書中附錄還提供了KDS簡明使用方法、寫入器驅動與使用方法、部分工具軟件。

（4）網上光盤提供了所有模塊完整的底層驅動構件化封裝程序與測試用例。需要使用PC的程序的測試用例，還提供了PC的C#源程序。網上光盤的版本將會適時更新。

（5）提供硬件核心板、寫入調試器等硬件，方便讀者進行實踐與應用。

主要內容

全書共16章，第1章給出汽車電子概述及KEA的基本特性；第2章給出ARM Cortex-M0+的寄存器、指令繫統及彙編語法；第3章給出KEA的存儲地址映像、中斷繫統及*小硬件繫統；第4章以GPIO為例給出工程框架、**個C語言實例、**個彙編語言實例及程序執行過程分析；第5章給出底層驅動構件設計規範；第6章給出串行通信及printf函數的融入方法。1～6章囊括了學習一個新微控制器入門的基本知識要素及基本規範。第7～12章分別給出了Systick、RTC、PWT、PIT、FTM（含輸入捕捉、輸出比較及PWM）、Flash在線編程、ADC、ACMP、SPI、I2C、CAN等程序設計方法；第13章給出時鐘繫統及其他模塊；第14章給出基於實時操作繫統MQX-Lite的編程方法；第15章給出一個汽車冷卻風扇控制實例；第16章給出位帶及位操作引擎等技術的進一步討論。

作者分工與致謝

本書由王宜懷負責編制提綱和統稿工作，並撰寫第2～6章。李躍華撰寫7～14章及第16章部分內容。飛思卡爾李興參與全書的策劃，田茂昕撰寫第1章，唐華標撰寫第15章及第16章部分內容。研究生李會、王磊、陳瑞傑、範寧寧等協助書稿整理及程序調試工作，他們卓有成效的工作，使本書更加實用。飛思卡爾馬莉女士一直關心支持蘇州大學飛思卡爾嵌入式中心的建設，為本書的撰寫提供了技術條件。飛思卡爾李越、陳馨宇等工程人員提供了技術支持。蘇州華祥信息科技有限公司的蔣建輝、劉輝工程師提出了有益的建議。電子工業版社的田宏峰先生為本書的出版做了大量細致的工作。在此一並表示誠摯的謝意。

鋻於作者水平有限，書中難免存在不足和錯誤之處，懇望讀者提出寶貴意見和建議，以便再版時改進。

王宜懷

2015年6月

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