基于Cortex-M0+内核的KE02微控制器的应用研究

摘要

KE02微控制器是飞思卡尔于2013年下半年推出的基于Cortex-M0+内核的微控制器,是业内首款5V32位微控制器。KE02微控制器继承了Cortex-M0+内核低功耗的特性,同时具有强大的ESD/EMC功能,主要代替8位和16位微控制器在消费电子和工业控制等领域的应用。
　　KE02微控制器内部集成了UART、ADC、FTM、PIT、IIC和SPI等模块,具有差错检测模块CRC和单周期访问GPIO。由于飞思卡尔在2013年下半年才提供样片,所以现在KE02微控制器的学习资料和研究资料都非常少。受飞思卡尔公司委托,苏州大学飞思卡尔嵌入式研发中心于2013年下半年开始承担KE02微控制器的前期研究任务。
　　本课题对KE02微控制器的存储资源和外部引脚资源进行了梳理,设计了硬件最小系统及其测试方法。在研究和分析了CMSIS标准和嵌入式构件化设计思想的基础上,本文构建了可移植、可复用的嵌入式工程框架 SD-CMSIS,提出了驱动构件的封装规范和编码规范,同时完成了KE02微控制器的常用模块的驱动构件的设计,并进行了充分的验证测试。
　　为了验证 SD-CMSIS工程框架和驱动构件的可移植性与可复用性,本课题在SD-CMSIS工程框架的基础上,完成了飞思卡尔智能小车的高效开发。智能小车通过摄像头采集跑道信息,由微控制器处理并且发送命令对小车进行控制。智能小车软件设计是整个智能小车系统的核心,主要由图像采集和处理、电机控制和舵机控制三部分组成。在KE02驱动构件GPIO和PWM基础上设计了电机驱动Motor和舵机驱动Steer等构件。
　　本文设计的工程框架和模块驱动构件已经计划在2014年度苏州大学飞思卡尔大学计划培训中使用并推广。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 课题设计目标及意义

1.3 本文工作和论文结构

第二章 KE02硬件最小系统设计

2.1 KE02芯片简介

2.2 KE02硬件最小系统设计

2.3 硬件测试

2.4 本章小结

第三章 基于CMSIS标准的工程框架设计

3.1 CMSIS标准简介

3.2 CMSIS文件详细分析

3.3 SD-CMSIS工程框架设计

3.4 工程框架的层次模型

3.5工程框架的可移植性和可复用性分析

3.6 本章小结

第四章 外设模块驱动构件设计

4.1 底层驱动构件封装规范的制定原则

4.2 编码风格基本规范

4.3 KE02启动代码的实现

4.4 KE02底层驱动构件设计

4.5 本章小结

第五章 应用实例—智能小车

5.1 设计分析

5.2 软件设计

5.3基于SD-CMSIS工程框架的智能小车设计

5.4 智能小车系统测试

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

公开发表的论文及研究成果

附录

致谢