8051片上可编程系统原理及应用

第1章   PSoC设计导论    1

1.1  微控制器基础  1

1.1.1  微控制器的涵义  1

1.1.2  微控制器编程语言  2

1.2  可编程片上系统PSoC概述  3

1.2.1  PSoC发展概述  3

1.2.2  PSoC设计方法  4

1.3  PSoC3设计流程  7

1.3.1  硬件设计流程  7

1.3.2  软件设计流程  8

1.4  PSoC3的结构及功能  9

1.4.1  数字子系统结构及功能  10

1.4.2  模拟子系统结构及功能  10

1.4.3  输入/输出引脚功能  13

1.5  PSoC3器件概述  14

1.5.1  PSoC3引脚分布  14

1.5.2  PSoC3器件分类和资源  16

习题  16

第2章   PSoC3 CPU子系统    17

2.1  PSoC3 CPU内核功能单元  17

2.1.1  控制器  18

2.1.2  运算器  19

2.1.3  特殊功能寄存器  20

2.2  PSoC3存储器结构和地址空间  22

2.2.1  程序存储器  22

2.2.2  内部数据存储器  23

2.2.3  外部数据存储器  23

2.3  DMA和PHUB结构及功能  27

2.3.1  PHUB和DMA的功能  27

2.3.2  DMA优先级及交易类型  28

2.4  中断控制器结构及功能  30

2.4.1  中断控制器结构原理  30

2.4.2  中断优先级处理  31

2.4.3  中断的执行  32

习题  32

第3章   PSoC3 CPU指令系统    34

3.1  PSoC3 CPU寻址模式  34

3.2  PSoC3 CPU指令集  35

3.2.1  算术指令  36

3.2.2  逻辑指令  40

3.2.3  数据传送指令  44

3.2.4  布尔指令  49

3.2.5  程序分支指令  51

3.3  汇编语言编程模型  55

3.3.1  PSoC3汇编代码中段的分配  55

3.3.2  PSoC3汇编语言符号及规则  57

3.3.3  PSoC3 汇编语言操作数描述  58

3.3.4  PSoC3汇编语言控制描述  60

3.3.5  PSoC3汇编程序设计  63

习题  64

第4章   PSoC3公共资源    66

4.1  时钟管理  66

4.1.1  内部振荡器  67

4.1.2  外部振荡器  68

4.2  电源管理  69

4.2.1  电源模式  69

4.2.2  升压转化器模式  72

4.3  复位  73

4.3.1  复位模块功能介绍  73

4.3.2  复位源  74

4.4  I/O系统和布线资源  75

4.4.1  I/O系统特性  75

4.4.2  I/O引脚模式  78

4.4.3  I/O其他特性  79

习题  82

第5章   PSoC编程和调试接口功能    83

5.1  测试控制器  83

5.1.1  测试控制器模块结构  83

5.1.2  连接器接口  83

5.1.3  JTAG与SWD接口原理  85

5.2  8051片上调试  90

5.2.1  片上调试模块及特点  90

5.2.2  串行线察看器  91

5.3  非易失性存储器编程  92

习题  94

第6章   基于PSoC Creator的程序设计  95

6.1  PSoC Creator软件功能  95

6.2  GPIO控制程序的设计  96

6.2.1  创建和配置工程  96

6.2.2  查看和设置公共资源  97

6.2.3  用汇编语言编写GPIO控制程序  98

6.2.4  用C语言编写GPIO控制程序  108

6.2.5  输出设计到Keil μVision IDE  112

6.3  中断服务程序的设计  114

6.3.1  创建和配置工程  114

6.3.2  添加IP核资源到设计  114

6.3.3  IP核参数配置和连接  114

6.3.4  中断服务程序的设计  117

6.3.5  下载并调试工程  119

习题  119

第7章   定时器、计数器和PWM模块    120

7.1  定时器模块  120

7.1.1  定时器模块功能概述  120

7.1.2  定时器模块的应用  121

7.2  计数器模块  122

7.2.1  计数器模块功能概述  122

7.2.2  计数器模块的应用  123

7.3  PWM模块  124

7.3.1  PWM模块概述  124

7.3.2  PWM输出模式  125

7.3.3  PWM死区控制  126

7.4  PWM控制LED显示的实现  126

7.4.1  创建和配置工程  126

7.4.2  编写软件程序  130

7.4.3  编程及调试  131

习题  131

第8章   LCD显示驱动模块    132

8.1  LCD的工作原理  132

8.1.1  LCD物理结构  132

8.1.2  LCD液晶分类  133

8.2  LCD驱动接口概述  138

8.2.1  LCD驱动接口原理及功能  139

8.2.2  LCD结构概述和功能描述  139

8.2.3  UDB和LCD控制  142

8.2.4  LCD时钟  142

8.2.5  DMA和LCD控制  142

8.3  LCD操作  143

8.3.1  LCD操作模式  143

8.3.2  活动驱动模式  145

8.3.3  配置和设置  146

8.4  段式LCD显示的实现  148

8.4.1  段式LCD的功能  148

8.4.2  段式LCD的参数配置  150

8.4.3  编写软件程序  154

8.4.4  编程及调试  157

习题  157

第9章   I2C总线模块    158

9.1  I2C总线模块概述  158

9.2  I2C总线实现原理  159

9.3  I2C总线寄存器及操作  160

9.4  I2C总线操作模式  161

9.4.1  从操作模式  161

9.4.2  主/多主操作模式  162

9.5  I2C模块通信的实现  163

9.5.1  系统实现原理  163

9.5.2  创建和配置工程  163

9.5.3  编写软件程序  167

9.5.4  编程及调试  170

习题  170

第10章   CAN总线模块    171

10.1  CAN总线模块概述  171

10.2  CAN消息帧类型及格式  172

10.2.1  数据帧  172

10.2.2  远程帧  173

10.2.3  错误帧  174

10.2.4  过载帧  174

10.3  CAN总线消息发送  174

10.3.1  消息仲裁  174

10.3.2  消息发送过程  175

10.3.3  消息丢弃  175

10.4  CAN总线消息接收  176

10.4.1  消息接收过程  176

10.4.2  接收滤波器  177

10.4.3  接收消息缓冲区的链接  177

10.5  远程帧传输  178

10.6  位时间配置  179

10.6.1  可用位速率  179

10.6.2  设置TSEG1和TSEG2的位速率  180

10.7  错误处理及中断  181

10.8  CAN总线通信的实现  181

10.8.1  CAN总线通信实现原理  181

10.8.2  CAN外部接口电路  182

10.8.3  系统内模块的配置  182

10.8.4  编写软件程序  189

10.8.5  编程及调试  193

习题  193

第11章   USB总线模块    194

11.1  USB总线模块概述  194

11.2  USB模块结构  194

11.2.1  串行接口引擎SIE  195

11.2.2  仲裁器  196

11.3  USB模块工作条件  197

11.4  逻辑传输模式  198

11.4.1  存储转发模式  199

11.4.2  直通模式  199

11.4.3  控制端点的逻辑传输  202

11.5  PS/2和CMOS I/O模式  202

11.6  USB人体学输入设备的实现  202

11.6.1  人体接口设备的原理  202

11.6.2  创建和配置工程  210

11.6.3  编写软件程序  214

11.6.4  编程及调试  215

习题  215

第12章   通用数字块UDB    216

12.1  通用数字块概述  216

12.2  PLD模块  217

12.2.1  PLD模块结构  217

12.2.2  PLD宏单元  218

12.3  数据通道模块  218

12.4  状态和控制模块  221

12.5  基于PLD的自定义元件设计  222

12.5.1  建立PSoC工程  222

12.5.2  添加自定义元件  222

12.5.3  调用自定义元件  226

12.5.4  配置引脚  227

12.5.5  静态时序分析  228

12.5.6  编程及调试  229

习题  229

第13章   模拟前端模块    230

13.1  模拟比较器  230

13.1.1  输入和输出接口  230

13.1.2  LUT  230

13.2  运算放大器模块  231

13.3  可编程SC/CT模块  232

13.3.1  单纯的放大器  233

13.3.2  单位增益  234

13.3.3  可编程增益放大器  235

13.3.4  互阻放大器  236

13.3.5  连续时间混频器  237

13.3.6  采样混频器  238

13.3.7  Δ-Σ调制器  239

13.3.8  跟踪和保持放大器  240

13.4  温度传感器模块  241

13.5  基于混频器的精确整流实现  242

13.5.1  整流器设计原理  242

13.5.2  创建和配置工程  243

13.5.3  编写软件程序  246

13.5.4  编程及调试  247

习题  247

第14章   ADC和DAC模块    248

14.1  Δ-ΣADC模块  248

14.1.1  Δ-ΣADC功能  248

14.1.2  操作模式  249

14.2  DAC模块  250

14.3  ADC测量值显示的实现  252

14.3.1  创建和配置工程  252

14.3.2  编写软件程序  255

14.3.3  编程及调试  256

14.4  IDAC值显示的实现  257

14.4.1  创建和配置工程  257

14.4.2  编写软件程序  259

14.4.3  编程及调试  260

习题  260

第15章   电容感应模块    261

15.1  电容感应模块的结构  261

15.2  电容感应算法  263

15.2.1  电容感应Δ-Σ算法  263

15.2.2  电容感应SAR算法  265

15.3  电容触摸感应实现  266

15.3.1  创建和配置工程  266

15.3.2  编写软件程序  269

15.3.3  编程及调试  270

习题  271

第16章   数字滤波器模块    272

16.1  数字滤波器模块概述  272

16.2  数字滤波器模块结构  273

16.2.1  控制器  273

16.2.2  FSM RAM  274

16.2.3  数据通道  276

16.2.4  地址计算单元  277

16.2.5  总线接口和寄存器描述  278

16.3  基于DFB的数字滤波器实现  280

16.3.1  系统结构概述  280

16.3.2  元件参数配置  280

16.3.3  DMA配置向导  283

16.3.4  编写软件程序  285

16.3.5  编程及调试  287

习题  287

第17章   RTX51 Tiny操作系统    288

17.1  RTX51 Tiny介绍  288

17.1.1  任务定义  289

17.1.2  任务管理  289

17.1.3  任务切换  289

17.1.4  内核函数  290

17.2  集成RTX51Tiny到软件设计  292

17.3  程序结构及代码分析  295

17.3.1  任务结构  295

17.3.2  PWM任务  296

17.3.3  ADC任务  297

17.3.4  叶轮任务  297

17.3.5  RTX51Tiny的调度考虑  298

习题  298

附录   CY8CKIT-030PSoC3硬件开发平台原理图