LM3S101" title="LM3S101">LM3S101是美國Luminary公司生產的、基于ARM" title="ARM">ARMCortex-M內核的32位微控制器" title="微控制器">微控制器芯片，它的銷售價格在1美元以下，在構建同等性價格比的應用系統(tǒng)時成本很低。廣州周立功單片機發(fā)展有限公司推出了以學習和評估該芯片為目的的開發(fā)套件EasyArm101" title="EasyArm101">EasyArm101。該套件由H-JTAG調試器、開發(fā)板、KeilμVision開發(fā)工具包、各類驅動程序庫、文檔以及與實例程序配套的相關元器件等組成。
1 LM3S101芯片的架構與特點

1.1 架 構

圖1是LM3S101 芯片電路圖和EasyArm101開發(fā)套件實物圖。



        LM3S101采用哈佛架構、Thumb-2指令集。芯片內部集成了8 KB單周期的Flash ROM，2 KB單周期的SRAM，2個32位定時器，1個同步串行接口(SSI)，1個遵循ARM FiRM規(guī)范的看門狗定時器，1個UART，2個模擬比較器以及18個GPIO等，時鐘頻率為20 MHz。

1.2 應用特點

◆存儲管理方式簡單；

◆具有硬件位操作能力；

◆中斷響應快捷；

◆定時器與脈寬調制PWM功能；

◆同步和異步串行接口。

2 開發(fā)環(huán)境和過程

2.1 開發(fā)環(huán)境

        支持LM3S101芯片開發(fā)的集成環(huán)境有好幾種，本文以Keil μVision3 for ARM軟件為例來介紹開發(fā)環(huán)境。該軟件集成了編譯器、鏈接器和調試器等，其使用方式與Keil for C51相似。針對LM3S系列控制器提供的函數庫名為Stellaris Drivet Library。

2.2 開發(fā)過程

① 開發(fā)軟件安裝：安裝KeilμVision3 for ARM軟件。

② 調試器驅動安裝：將ULINK調試器連接到計算機，選擇"自動搜索驅動"選項安裝。

③ 設置編譯器：選擇Project→"Components，Environ-ment；Books"進入編譯器設置界面，選擇RealView編譯器。選中"Use RealView Complier"選項，其他選默認設置。

④ 建立工程：選擇Project→"New Project"，輸入工程名，選擇對應的MCU型號LM3S101。按軟件提示復制相應的啟動代碼。該啟動代碼用匯編編寫，它主要對堆棧和中斷向量進行初始化。接下來需將DriverLib.lib文件導入到工程，該文件就是Stellaris Driver Library的二進制版本，導入以后就可以在程序中調用庫函數。

⑤ 程序調試：應用程序編寫完成后，按F7編譯。編譯通過以后，選擇Flash→Download菜單，就可以將程序下載到LM3S101上。

3 LM3S101應用實例

3.1 直流電動機調速控制

        使用PWM控制直流電動機調速是通過調節(jié)輸出方波的占空比來實現的，這里采用定頻調寬法，即方波的周期不變，只改變方波寬度。當PWM輸出占窄比為50％時，電機處于靜止狀態(tài)；當占空比小于50％時，電機反轉；當占空比大于50％時，電機正轉。調節(jié)占空比就可以改變轉速。按鍵KEY1和KEY2用來控制占空比進行調速實驗，按下KEY1時占空比提高10％，按下KEY2時占空比降低10％。

3.1.1 直流電動機調速原理

        直流電動機PWM調速控制原理圖如圖2所示。其中，TA7291S是直流電動機驅動芯片，工作電壓為4～20V，最大輸出電流為0.4 A。



3.1.2 直流電動機調速程序設計

        程序流程圖如圖3所示。初始化程序將PWM占空比設置為50％，將PA5和PA4設置為上升沿中斷觸發(fā)方式。當中斷發(fā)生后，由中斷服務程序修改占空比，從而調節(jié)電機的轉速。



3.2 步進電機運行

          實驗使用四相步進電機，采用單極單相激磁方法。步進電機運行通過4個輸入控制信號CE、CD、SI和MO來控制。其中，CE是步進電機使能位，高電平使能，低電平禁能；CD用于控制電機轉向，低電平順時針轉動，高電平逆時針轉動；SI為轉動量控制端，每收到一個脈沖即轉動N個步進角；N的值由端口MO設置，低電平時N為1，高電平時N為10。輸入控制信號由PA0～PA3進入，激磁信號由PB0～PB3輸出。

3.2.1 步進電機運行控制原理 

        步進電動機運行控制電路原理如圖4所示。其中TLP521-4為光隔芯片，UNL2003為達林頓驅動器，用于進行步進電機驅動。



3.2.2 步進電機運行控制程序設計

        程序流程圖如圖5所示。主程序等待輸入控制信號觸發(fā)外部中斷，每次中斷轉動N個步距角，其判斷過程由中斷服務程序實現。



結 語

         LM3S101芯片性價比高，具有配套完善的軟件開發(fā)工具和豐富的驅動程序庫，使用C語言編程，兇此特別適合構建32位的小嵌入式系統(tǒng)。本文介紹了使用開發(fā)套件EasyArm101進行直流電動機調速控制和步進電機運行控制的實例。