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時成本很低。廣州周立功單片機發展有限公司推出了以學習和評估該芯片為目的的開發套件EasyArm101" title="EasyArm101">EasyArm101。該套件由H-JTAG調試器、開發板、KeilμVision開發工具包、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 開發環境和過程
2.1 開發環境
支持LM3S101芯片開發的集成環境有好幾種，本文以Keil μVision3 for ARM軟件為例來介紹開發環境。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 開發過程
① 開發軟件安裝：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；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方式。當中斷發生后，由中斷服務程序修改占空比，從而調節電機的轉速。
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。本文介紹了使用開發套件EasyArm101進行直流電動機調速控制和步進電機運行控制的實例。
