人工智能（AI）識別系統(tǒng)開發(fā)實戰(zhàn) 課件 第1-3章 開發(fā)準備、開發(fā)基礎、AI語音識別系統(tǒng)開發(fā)實戰(zhàn)

1.1人工智能(AI)簡介1.2AI語音及人臉識別的開發(fā)套件1.3開發(fā)環(huán)境的搭建1.1人工智能(AI)簡介人工智能(ArtificialIntelligence，AI)作為計算機科學的一個分支，它試圖了解智能的實質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的、能以與人類智能相似的方式做出反應的智能機器。該領域的研究包括機器人、語音識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能自誕生以來，隨著理論和技術的日益成熟，應用領域也在不斷擴大。人工智能可以實現(xiàn)對人的意識和思維信息過程進行模擬。圖1.1-1所示為人工智能技術涉及的領域。1.2AI語音及人臉識別的開發(fā)套件對于AI的開發(fā)，其中最常見的就是圖像和語音識別。構(gòu)成圖像和語音識別需要配合軟件和硬件。AI語音及人臉識別功能是基于同一套硬件底板完成的：當做AI語音識別功能實驗時，外接語音識別小板卡；當做AI人臉識別功能實驗時，外接攝像頭小板卡。圖1.2-1所示為AI語音及人臉識別開發(fā)套件的底板。圖1.2-1中1為攝像頭模組接口，可用于AI人臉識別實驗；2為單總線接口，可用于掛載單總線設備；3為語音板卡插槽，可用于AI語音識別實驗；4為OLED接口，可接市面上通用的OLED；5為SD卡插槽，可用于存儲數(shù)據(jù)；6為MPU6050接口；7為LED+按鍵部分，包括三個LED和兩個按鍵，其中LED由三個NPN型三極管隔離開來，當GPIO端口向三極管的基極輸出一個高電平時LED便會被點亮。AI語音及人臉識別開發(fā)板采用的是經(jīng)典的“底板+核心板”形式。底板位置8處為核心板的插槽，插槽的兩端為CC3200所有的GPIO口引出，這樣一來可以大大地方便用戶進行拓展開發(fā)；同樣，為了更加便于用戶開發(fā)調(diào)試，底板位置9處還預留了TI(TexasInstruments，德州儀器)官方仿真調(diào)試器TIStellaris的接口，便于用戶使用TIStellaris進行固件的下載、燒寫或程序的調(diào)試等。開發(fā)者在調(diào)試時必不可少的環(huán)節(jié)是串口打印，位置10是一路USB接口，該接口通過USB轉(zhuǎn)TTL芯片CH340G，與CC3200的串口相連接。此外，考慮到下載啟動的方式需要切換及端口需要復用，在底板上加入了4個撥碼開關。底板位置11處的撥碼開關，為切換調(diào)試下載的方式；底板位置12處的撥碼開關，為切換CC3200的啟動方式；底板位置13處的撥碼開關，為USB連接的串口選擇；底板位置14處的撥碼開關，可作為板載資源切換開關。1.3開發(fā)環(huán)境的搭建1.3.1IAR安裝開發(fā)每一款芯片之前都需要安裝與之相匹配的開發(fā)環(huán)境。常見的有兩種，一種是使用TI官方的開發(fā)環(huán)境CodeComposerStudio，另一種是使用IAR。IAR是一款著名的C編譯器，支持眾多知名半導體公司的微處理器。IAR針對不同的硬件有多種版本，如IARforARM、IARforstm8等。由于CC3200屬于ARMCortexM4內(nèi)核，這里選擇IARforARM。IAR的安裝步驟如下：(1)雙擊打開exe文件，出現(xiàn)IAR安裝選擇界面。(2)首先，點擊“InstallIAREmbeddedWorkbench”，開始開發(fā)環(huán)境的安裝。接著，進入安裝向?qū)Ы缑妗?3)點擊“Next”，進入許可協(xié)議界面。選擇“Iacceptthetermsofthelicenseagreement”，然后點擊“Next”。(4)進入安裝路徑選擇界面，打開“Change”，選擇一個安裝路徑(即英文路徑)。在這里安裝到D盤下新建的“IarforArm”。(5)點擊“Next”，進入驅(qū)動選擇安裝界面，如圖1.3-6所示。因為日后可能會用到各種不同的調(diào)試接口，所以這里默認選擇全部。(6)在此界面內(nèi)點擊“Next”，進入IAR名稱設置界面，默認選擇即可。(7)再次點擊“Next”，進入正式安裝界面。點擊“Install”，開始安裝。(8)等待進度條示意完成安裝，其間會跳出USB驅(qū)動安裝界面，選擇“是”即可，如圖1.3-9所示。(9)而后會安裝USB的驅(qū)動，待USB驅(qū)動安裝完成后，表明已完成了整個IARforARM的安裝，如圖1.3-10所示。(10)此時，去掉兩個選項前的“√”，點擊“Finish”，彈出“P&E設備驅(qū)動安裝”，點擊“Iagree”。之后進入路徑選擇，驅(qū)動的路徑統(tǒng)一選擇默認，點擊“Install”，接下來的彈出窗口均為默認即可。至此就完成了IARforARM的安裝，在Windows操作系統(tǒng)的“開始”界面下可以找到“IAREmbeddedWorkbench”，如圖1.3-11所示。1.3.2CCSUniFlash安裝CCSUniFlash是美國德州儀器公司(TI)官方推出的一款下載軟件，用于CC3200固件的燒寫。CCSUniFlash的安裝步驟如下：(1)雙擊后打開下載好的離線安裝包，進入安裝界面。(2)點擊“Next”，進入許可協(xié)議界面，選擇“Iaccepttheagreement”。點擊“Next”，進入路徑選擇界面，選擇默認即可。(3)點擊“Next”，進入組件選擇界面后再次點擊“Next”，進入調(diào)試接口及其驅(qū)動選擇安裝界面。在此全部勾選，以免后續(xù)用到，如圖1.3-16所示。(4)連續(xù)點擊“Next”，直到出現(xiàn)如圖1.3-17所示的安裝完成界面。勾選前兩項，即在“開始”菜單中生成啟動圖標和在桌面上生成快捷方式，至此完成CCSUniFlash的安裝。1.3.3CC3200SDK安裝CC3200SDK是TI官方提供的軟件開發(fā)工具包，里面集成了一些編程所需的庫文件、內(nèi)核文件、操作系統(tǒng)源碼及一些程序例子等，借助SDK可以大大地增加CC3200項目開發(fā)的效率。CC3200SDK的安裝步驟如下：(1)雙擊SDK1.2.0安裝包，打開exe文件，開始安裝SDK。(2)點擊“Next”，進入CC3200SDK1.2.0的許可條例界面，選擇“Iaccepttheagreement”。(3)點擊“Next”，進入安裝路徑選擇界面，選擇默認路徑即可。連續(xù)點擊“Next”，直至進入安裝界面。(4)等待進度條示意完成，期間會跳出FTDI驅(qū)動安裝界面，此時選擇“是”即可，如圖1.3-23所示。(5)安裝完成后的界面如圖1.3-24所示。(6)點擊“Finish”，完成安裝。打開“我的電腦”，在C盤的根目錄下找到TI文件夾，再在TI文件夾里找到CC3200SDK_1.2.0，繼續(xù)打開此文件夾，可以看到cc3200-sdk文件夾，其中可見CC3200的核心部分，如圖1.3-25所示。(7)此時，僅僅是完成了SDK1.2.0的部分安裝，在官網(wǎng)SDK1.2.0的下載地址處還有一個ProvisioningAdd-OnforCC3200SDK。這個包是SDK1.2.0的附加包，其中包含了Provisioninglib等重要文件，如圖1.3-26所示，也是需要安裝的。值得注意的是，目前只有SDK1.2.0版本需要安裝ProvisioningAdd-OnforCC3200SDK。(8)下載如圖1.3-27所示的安裝包，雙擊，打開exe文件，開始安裝。點擊“Next”，繼續(xù)安裝。(11)如圖1.3-29所示，進入許可條例界面，選擇“Iaccepttheagreement”，點擊“Next”。選擇默認路徑。連續(xù)點擊“Next”，進入正式安裝，等待進度條示意完成即可，最后點擊“Finish”，完成安裝。1.3.4ServicePack安裝ServicePack是TI提供的針對CC3200的固件包，里面提供了對協(xié)議棧加密等的支持。如果需要用到WiFi功能，那就必須先向CC3200燒錄ServicePack，同時需要十分值得注意的是，ServicePack是與SDK搭配的，即不同的SDK版本的程序需要燒錄不同版本的ServicePack，與SDK搭配的ServicePack是放在一起下載的。ServicePack的安裝步驟如下：(1)雙擊打開exe文件，進入安裝界面。點擊“Next”，開始安裝。在許可條例界面，選擇“Iaccepttheagreement”，然后點擊“Next”進入安裝路徑的選擇。選擇默認路徑，點擊“Next”，進入正式安裝，待進度條示意完成。如圖1.3-33所示，不勾選“ViewReadmeFile”，點擊“Finish”，完成安裝。(3)此時，打開ServicePack的安裝文件夾，可以看到servicepack的bin文件，如圖1.3-34所示。1.3.5TIPinMuxTool安裝TIPinMuxTool是TI官方提供的一款圖形界面代碼生成器，利用TIPinMuxTool可以快速生成CC3200外設資源的底層驅(qū)動，大大縮短了開發(fā)周期。TIPinMuxTool的安裝步驟如下：(1)雙擊exe文件進入開始安裝界面，點擊“Next”，進入許可條例界面。選擇“Iaccepttheagreement”，點擊“Next”。(2)進入安裝路徑選擇界面，選擇默認路徑，連續(xù)點擊“Next”，進入正式安裝，待安裝進度條示意完成即可。如圖1.3-37所示為安裝完成界面，選擇在桌面生成一個快捷方式，點擊“Finish”，完成安裝。1.3.6JDK安裝JDK(JavaDevelopmentKit)是SunMicrosystems針對Java開發(fā)者推出的一款產(chǎn)品。它是由一個處于操作系統(tǒng)層之上的運行環(huán)境，開發(fā)者編譯、調(diào)試和運行用Java語言寫的Applet(一種Java開發(fā)的小程序)和應用程序所需的工具組成。想要開發(fā)Java產(chǎn)品，需先安裝JDK，JDK由以下組件構(gòu)成，如圖1.3-38所示。JDK的安裝步驟如下：(1)打開下載好的JDK安裝程序，點擊“下一步”，選定安裝目錄，建議直接使用默認目錄，點擊“下一步”。JDK安裝完成后，繼續(xù)安裝JRE，點擊“下一步”，如圖1.3-43所示。(2)安裝完成后找到指定安裝目錄，如圖1.3-44所示。(3)此時需要配置環(huán)境變量才能夠正常使用，右鍵單擊“我的電腦”，選擇“屬性”，點擊“高級系統(tǒng)設置”。選擇“高級”選項卡，點擊“環(huán)境變量”，如圖1.3-46所示。(4)雙擊“系統(tǒng)變量”中的“Path”，如圖1.3-47所示。(5)選擇“新建”，將安裝JDK和JRE目錄下的bin目錄地址粘貼進去后點擊“確定”，如圖1.3-48所示。(6)打開電腦運行欄，如圖1.3-49所示，輸入“cmd”，按回車鍵，打開DOS系統(tǒng)。輸入“Javac”，如果出現(xiàn)如圖1.3-50所示的界面，則表明運行環(huán)境配置成功。1.3.7Eclipse安裝Eclipse是一個開放源代碼的、基于Java的可擴展開發(fā)平臺。Eclipse既是Java的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，也可作為其他開發(fā)語言的集成開發(fā)環(huán)境，如C、C++、PHP和Ruby等。Eclipse附帶了一個標準的插件集，包括Java開發(fā)工具(JDK)。Eclipse的安裝步驟如下：(1)選擇Eclipse版本和操作系統(tǒng)位數(shù)，如圖1.3-51所示。(2)點擊“Download”，如圖1.3-52所示。(3)選擇第一個安裝模式，如圖1.3-53所示。(4)選擇默認的安裝目錄，點擊“INSTALL”進行安裝。等待程序安裝完成，如圖1.3-57所示。(5)點擊“LAUNCH”，如圖1.3-58所示。(9)選擇工作空間(即代碼存放目錄)，設置為默認目錄，點擊“Launch”。至此，Eclipse安裝成功，如圖1.3-60所示。1.3.8Sokit和Pcm2Wav簡介Sokit是一款小巧的網(wǎng)絡通信調(diào)試工具，集成了TCP協(xié)議、UDP協(xié)議的服務器和客戶端功能，可以模擬客戶端向服務端發(fā)送數(shù)據(jù)。Sokit無需安裝，可以從瘋殼官網(wǎng)直接獲取壓縮包，解壓后打開sokit.exe即可使用。Pcm2Wav是一個將?.pcm格式音頻文件轉(zhuǎn)換為可播放的?.wav格式音頻文件的小程序。Pcm2Wav無需安裝，可以從瘋殼官網(wǎng)直接獲取Pcm2wav.exe文件，直接運行即可。2.1硬件開發(fā)基礎2.2軟件開發(fā)基礎2.1硬件開發(fā)基礎2.1.1CC3200簡介CC3200是TI針對無線連接SimpleLinkWiFi和物聯(lián)網(wǎng)(IOT)解決方案最新推出的一款MCU(微控制單元)，同時也是業(yè)界第一個具有內(nèi)置WiFi的MCU。CC3200采用高性能ARMCortex-M4內(nèi)核，主頻為80?MHz，高達256?KB的RAM，64?KB的ROM，用于存放設備初始化固件、BOOTLOADER、外設驅(qū)動庫，如圖2.1-1所示為CC3200芯片。CC3200主要包含MCU、WiFi網(wǎng)絡處理器和電源管理三大部分。圖2.1-2所示為CC3200的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)圖。CC3200包含有豐富的MCU外設資源。例如，27個獨立可編程、可復用的通用輸入輸出接口(GPIO)，兩路通用的異步通信收發(fā)器(UART)，一路高速串行通信接口(SPI)，一路高速I2C接口，一個多通道音頻串行接口(McASP)，可支持兩個I2S通道、一個SD/MMC接口、8位并行攝像頭接口、4個通用定時器、16位脈沖寬度調(diào)制(PWM)模式，以及4通道的高達12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。CC3200的WiFi網(wǎng)絡處理器可以提供快速、安全的WLAN和因特網(wǎng)連接，其結(jié)構(gòu)如圖2.1-3所示。CC3200的特性如下：①特有的WiFi片上互聯(lián)網(wǎng)(Internet-On-a-Chip)；②專用的ARMMCU，完全免除應用MCU的WiFi

和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議處理負擔，WiFi和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議存放于ROM

中；③包含802.11b/g/n射頻、基帶、MAC、WiFi驅(qū)動和Supplicant，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧；④具有行業(yè)標準BSD套接字應用編程接口(API)，同時支持8個TCP或UDP套接字，以及兩個TLS和SSL套接字；⑤強大的加密引擎，可以實現(xiàn)支持256位AES加密，快速、安全的互聯(lián)網(wǎng)連接支持站點(STA)、接入點(AP)和WiFi直連(P2P)模式，WPA2可保障個人和企業(yè)安全性；⑥用于自主和快速WiFi連接的SimpleLink連接管理器；⑦用于簡單、靈活WiFi配置的智能配置(SmartConfig)技術、AP模式和WPS2。2.1.2GPIOGPIO的全稱為GeneralPurposeInputOutput，即通用的輸入輸出，是所有控制器里必備的資源。CC3200的所有數(shù)字引腳和部分模擬引腳，均可作為通用的輸入輸出引腳(GPIO)使用。CC3200將GPIO分為4個組，分別是GPIOA0、GPIOA1、GPIOA2、GPIOA3，每一組GPIO又包含8個引腳。CC3200的引腳分配如表2.1-2所示。根據(jù)功能引腳配置的不同，CC3200最多可以有27個GPIO，且所有的GPIO引腳均具有中斷功能，觸發(fā)的方式支持電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)(上升沿和下降沿)。不僅如此，所有的GPIO都可以用于觸發(fā)DMA，可作為喚醒源。GPIO引腳可編程，可配置為內(nèi)部10?μA的上拉或下拉。驅(qū)動能力可調(diào)節(jié)為2?mA、4?mA、6?mA、8?mA、10?mA、12?mA及14?mA，同樣也支持開漏模式。對GPIO進行操作時，主要需要了解兩大寄存器——GPIODATA寄存器和GPIODIR寄存器。(1)GPIODATA寄存器是數(shù)據(jù)寄存器。在軟件控制模式下，如果對應的引腳通過GPIODIR寄存器配置為輸出模式，則寫到GPIODATA寄存器中的值會被傳到對應引腳輸出。GPIODATA寄存器有256個別名地址，偏移值為0x000～0x3ff。一個不同地址別名可以用來直接讀/寫任何八個信號位的組合。這個特性可以避免讀—改—寫和軟件讀的位掩碼的時間消耗。在該方案中，為了寫GPIODATA寄存器，掩碼中對應于總線中的[9:2]位，必須被置位；否則，在進行寫操作時對應位的值不會被改變。同樣，進行讀操作時也是對應總線中的[9:2]位，在讀取對應位時也必須被置位，否則讀取為0。如果引腳配置為輸出模式，則讀取GPIODATA寄存器，返回最后一次寫入的值；如果配置為輸入模式，則返回對應引腳的值。所有位都可以通過復位清零。如圖2.1-4所示為GPIODATA寄存器。(2)?GPIODIR寄存器是數(shù)據(jù)方向寄存器。在GPIODIR寄存器中，設置一位對應的引腳配置為輸出，清除一位對應的引腳配置為輸入。復位時所有位都清零，也就是說所有的GPIO引腳默認是輸入。如圖2.1-5所示為GPIODIR寄存器。選擇配套的代碼例程，打開GPIO文件夾下的IAR工程，主函數(shù)見代碼清單2.1-1。PinMuxconfig()函數(shù)可由TIPinMuxTools工具生成。打開TIPinMuxTools工具，如圖2.1-6所示。第一步，在Device內(nèi)找到CC3200；第二步，點擊“Start”。如圖2.1-7所示，第一步，點擊“GPIO”處的“添加”，默認是選取全部GPIO；第二步，把“GPIOSignals”前面的鉤去除，不全選；第三步，選擇“GPIO_9”、“GPIO_10”、“GPIO_11”，對應開發(fā)板上的3個LED，驅(qū)動LED需要GPIO輸出；第四步，將3個GPIO的“Output”勾選上。最終完成配置的界面如圖2.1-8所示，在最右邊的GeneratedFiles處，點擊“pin_mux_config.c”和“pin_mux_config.h”圖標，把代碼下載下來并添加到工程中即可。生成好的端口配置函數(shù)如代碼清單2.1-2所示。該函數(shù)主要是對LED對應的端口開啟時鐘、設置方向等。配置好后通過GPIO_IF_LedConfigure()函數(shù)對LED端口進行處理，即將各個LED的端口所對應的端口組及屬于該組中的第幾個IO提取出來，如代碼清單2.1-3所示。完成上述兩步后先關閉所有的LED，然后在一個死循環(huán)內(nèi)執(zhí)行“流水”部分，即按順序以一定的時間間隔開閉LED，如代碼清單2.1-4為“流水”效果實現(xiàn)代碼。編譯程序，生成了相對應的bin文件，下載前先插上仿真調(diào)試器TiStellaris，再將旁邊的撥碼開關“RX”和“TX”撥到“ON”，把啟動方式撥碼選擇為FLASH啟動，即把SOP2撥到“ON”。打開下載工具UniFlash，點擊快速啟動向?qū)е械摹靶履繕伺渲谩?，在彈出的配置對話框中選擇CC3xSerial(UART)Interface，然后點擊“OK”。然后，在COMPort中輸入板子連接的串口號(根據(jù)電腦進行選擇)。初次使用板子時先燒寫SevciePack，否則程序可能無法運行。點擊“SevicePackProgramming”，選擇之前安裝的SevicePack安裝文件夾目錄下的bin文件即可。點擊左側(cè)界面“/sys/mcuimg.bin”，再在右側(cè)Url中選擇剛剛編譯生成的bin文件，然后選中下方的“Erase”和“Update”，如圖2.1-12所示。選擇“CC31xx/CC32xxFlashSetupandControl”，再點擊“Program”進行下載，如圖2.1-13所示。根據(jù)軟件下方的提示，按下復位按鍵就可以看到下載的相關信息。下載完成后如圖2.1-15所示。首先，將下載前改變的撥碼開關撥回原處，再把撥碼開關“D5”“D6”和“D7”分別撥到“ON”，使I/O口與LED建立連接關系，按下復位開關，可以看到3個LED呈“流水”狀閃爍，如圖2.1-16所示。2.1.3定時器CC3200包含的32位用戶可編程通用定時器共有4個(TimerA0～TimerA3)，通用定時器可以對定時器輸入引腳的外部事件進行計數(shù)或定時。每個定時器模塊包含的16位定時/計數(shù)器有兩個(TimerA和TimerB)，可以作為定時器或事件計數(shù)器獨立工作，也可以作為一個32位定時器工作。通用定時器模塊具有多種操作模式：16位或32位可編程單次定時器；16位或32位可編程周期定時器；16位通用定時器，帶8位預分頻器；16位輸入邊沿計數(shù)或時間捕獲模式，帶8位預分頻器；16位脈沖寬度調(diào)制模式(PWM)，帶8位預分頻器和軟件可編程輸入。這類多種操作模式具有以下特性：①向上或向下計數(shù)；②16個16位或32位捕捉比較PWM(CCP)引腳；③可確定產(chǎn)生定時器中斷到進入中斷服務程序(ISR)的時間；④可觸發(fā)使用DMA的高效傳輸；⑤系統(tǒng)時鐘運行(80?MHz)。下面介紹與定時器編程相關的常用寄存器。(1)GPTMCFG寄存器主要是配置通用定時器模塊的全局操作，明確通用定時器工作于32位模式還是16位模式下。該寄存器中的值只能是在GPTMCTL寄存器中的TAEN和TBEN兩位被清零時改變。GPTMCFG寄存器如圖2.1-17所示。(2)?GPTMTAMR寄存器配置是基于GPTMCFG寄存器的配置來進行選擇的。在PWM模式中，置位TAAMS位、清除TACMR位和配置TAMR為0x01或者0x02。寄存器如圖2.1-18所示。(3)?GPTMTBMR寄存器控制獨立定時器B的工作模式。當定時器A和定時器B同時使用時，該寄存器被忽略，而是通過GPTMTAMR來控制定時器A和定時器B的工作模式。注意：除了TCACT位外，其他位都必須在GPTMCTL寄存器中的TBEN位清零時進行配置。GPTMTBMR寄存器如圖2.1-19所示。(4)?GPTMCTL寄存器為定時器的控制寄存器，如圖2.1-20所示。(5)?GPTMIMR寄存器可以軟件使能/關閉定時器的控制電平中斷。置位可以打開對應的中斷，清零可以關閉對應的中斷。寄存器如圖2.1-21所示。(6)?GPTMRIS寄存器為中斷源狀態(tài)寄存器，通過該寄存器可以獲取中斷源。GPTMRIS寄存器如圖2.1-22所示。(7)GPTMMIS寄存器為中斷掩碼狀態(tài)寄存器，可以檢測是否產(chǎn)生中斷。如圖2.1-23所示為其寄存器。(8)?GPTMICR寄存器用于清除GPTMRIS和GPTMIS寄存器中的狀態(tài)位，寫入1則清除對應的中斷。GPTMICR寄存器如圖2.1-24所示。(9)當通用定時器被配置為32位模式，GPTMTAILR作為一個32位寄存器(高16位對應與定時器B裝載值寄存器的內(nèi)容)。在16位模式，寄存器的高16位讀取值為0，并且對GPTMTBILR寄存器的狀態(tài)沒有影響。如圖2.1-25所示為其寄存器。(10)當通用定時器配置為32位模式時，GPTMTBILR寄存器中[15:0]位的內(nèi)容被裝載到GPTMTAILR寄存器的高16位。讀取該寄存器，則返回定時器B的當前值，寫操作無效。在16位模式，[15:0]位用于裝載值，[31:16]位保留不使用。如圖2.1-26所示為GPTMTBILR寄存器。(11)當通用定時器被配置為32位模式時，GPTMTAMATCHR作為32位寄存器(高16位對應GPTMTBMATCHR寄存器的內(nèi)容)。在16位模式，寄存器的高16位讀取為0，并且對GPTMTBMATCHR的狀態(tài)沒有影響。如圖2.1-27所示為GPTMTAMATCHR寄存器。(12)當通用定時器配置為32位模式時，GPTMTBMATCHR寄存器的[15:0]位被裝載到寄存器GPTMTAMATCHR寄存器的高16位。讀取該寄存器得到定時器B的當前值，寫操作無效。在16位模式中，[15:0]位用于匹配值，[31:16]位保留不使用。如圖2.1-28所示GPTMTBMATCHR寄存器。(13)GPTMTAPR寄存器通過軟件來擴展獨立定時器的范圍。在單次或者周期減計數(shù)模式，該寄存器作為定時計數(shù)器的預分頻器。如圖2.1-29所示為其寄存器。(14)?GPTMTBPR寄存器通過軟件來擴展獨立定時器的范圍。在單次或者周期減計數(shù)模式，該寄存器作為定時計數(shù)器的預分頻器。如圖2.1-30所示為其寄存器。(15)?GPTMTAPMR寄存器擴展獨立定時器GPTMTAMATCHR的范圍。當寄存器工作于16位模式時，該寄存器表示[23:16]位。如圖2.1-31所示為其寄存器。(16)?GPTMTBPMR寄存器擴展獨立定時器GPTMTAMATCHR的范圍。當寄存器工作于16位模式時，該寄存器表示[23:16]位。如圖2.1-32所示為其寄存器。(17)當定時器配置為32位模式時，GPTMTAR作為32位寄存器使用(高16位對應GPTMTBR寄存器的內(nèi)容)。在16位輸入邊沿計數(shù)，輸入邊沿定時和PEM模式，[15:0]位包含計數(shù)器的值，[23:16]位包含預分頻高8位的值。[31:24]位讀取值始終為0?？梢宰x取GPTMTAV的[23:16]位來獲取16位模式單次和周期模式的預分頻值。讀取GPTMTAPS寄存器可以獲取定期快照模式下的預分頻值。如圖2.1-33所示為GPTMTAR寄存器。(18)當通用定時器配置為32位模式時，GPTMTBR寄存器的[15:0]位被裝載到GPTMTAR寄存器的高16位。讀取該寄存器發(fā)揮定時器B的當前值。在16位模式，[15:0]位包含計數(shù)器的值，[23:16]位包含在輸入邊沿計數(shù)、邊沿定時和PWM模式下的預分頻。[31:24]位讀取為0。可以通過讀取GPTMTBV寄存器中的[23:16]位可以獲取16位單次和周期模式的預分頻值。讀取GPTMTBPS寄存器可以獲取周期快照模式下的預分頻。如圖2.1-34所示為GPTMTBR寄存器。(19)當定時器配置為32位模式時，GPTMTAV作為32位寄存器(高16位對應GPTMTBV寄存器的內(nèi)容)。在6位模式，[15:0]位包含計數(shù)器的值，[23:16]位包含分頻值。在單次或周期減計數(shù)模式，[23:16]位存儲真實的預分頻值，意味著[15:0]位的值之前，先減[23:16]位的值。[31:24]位讀取始終為0。如圖2.1-35所示為GPTMTAV寄存器。(20)當通用定時器配置為32位模式，GPTMTBV寄存器[15:0]位的值被裝載到GPTMTAV寄存器的高16位。讀取該寄存器，則返回定時器B的當前值。在16位模式，[15:0]位包含計數(shù)器的值，[23:16]位包含當前的預分頻值。在單次或周期模式，[23:16]位為真實的預分頻值，意味著在[15:0]位減數(shù)之前，[23:16]位先進行減數(shù)。[31:24]位讀取值為0。如圖2.1-36所示為GPTMTBV寄存器。(21)GPTMDMAEV寄存器允許軟件使能和關閉定時器DMA觸發(fā)事件。置位則對應的DMA觸發(fā)使能，清零則關閉。如圖2.1-37所示GPTMDMAEV寄存器。本實驗在官方CC3200SDK_1.2.0中timer例程代碼的基礎上修改過來的，用IAR打開Timer_Demo里的工程，編譯下載，從程序可以看到是利用CC3200的定時器TimerA0和TimerA1去控制GPIO_9和GPIO_11亮滅時間。如清單2.1-5所示為該工程的main函數(shù)。在main函數(shù)中PinMuxConfig()初始化了GPIO_9和GPIO_11，通過Timer_IF_Init()初始化了TimerA0和TimerA1，頻率和系統(tǒng)時鐘一致(不分頻)，在Timer_IF_Start()函數(shù)中對TimerA0裝載了500這一參數(shù)，TimerA1裝載了1000，實際上就是TimerA0定時500?ms進入中斷函數(shù)TimerBaseIntHandler()、TimerA1定時1000?ms進入中斷函數(shù)TimerRefIntHandler()，進入中斷后對I/O口輸出狀態(tài)進行反轉(zhuǎn)。打開UniFlash下載bin文件到板子上(參考GPIO小節(jié))，把D5、D7撥碼開關撥到ON(程序中使用的是D5、D7)，按下復位鍵，可以看到D5和D7交替閃爍，如圖2.1-38為實驗現(xiàn)象。使用邏輯分析儀可以看到GPIO_9端為1000?ms的脈寬，如圖2.1-39所示。如圖2.1-40可以看到，GPIO_11端的脈寬為500?ms。2.1.4串口串行接口分為異步串行接口和同步串行接口兩種。異步串行接口統(tǒng)稱為通用異步收發(fā)器(UART)接口；同步串行接口有SPI和I2C等，除包含數(shù)據(jù)線外，還有時鐘線。在本次實驗中我們使用的是UART，也就是異步串行接口。UART的相關標準規(guī)定了接口的機械特性、電氣特性和功能特性等，其中電氣特性標準包括RS-232C、RS-422、RS-423和RS-485等。RS-232C是最常用的串行通信標準，也是數(shù)據(jù)終端設備(DTE)和數(shù)據(jù)通信設備(DCE)之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術標準，其中DTE包括微機、微控制器和打印機等，DCE包括調(diào)制解調(diào)器MODEM、GSM模塊和Wi-Fi模塊燈。RS-232C的機械特性規(guī)定使用25針D型連接器，后來被簡化為9針D型連接器。RS-232C的電氣特性采用的是負邏輯，即邏輯“1”的電平低于?-3?V，邏輯“0”的電平高于?+3?V。與之相反的是，串口采用的TTL電平是正邏輯不同。邏輯“1”表示高電平，邏輯“0”表示低電平，因此通過RS-232C和TTL器件通信時必須進行電平轉(zhuǎn)換。目前，微控制器的UART接口采用的是TTL正邏輯，與TTL器件相連接時不需要電平轉(zhuǎn)換，而與采用負邏輯的計算機相連接時需要進行電平轉(zhuǎn)換(我們一般使用USB轉(zhuǎn)串模塊)。CC3200包含兩個可編程UART接口(UARTA0～1)，主要特性如下：①作為可編程的波特率發(fā)生器，允許速度高達3?Mb/s；②獨立的16×8發(fā)送和接口FIFO，減輕CPU中斷處理負載；③可編程FIFO長度，包括提供傳統(tǒng)雙緩沖接口的單字節(jié)操作；④FIFO觸發(fā)閾值包括1/8、1/4、1/2、3/4和7/8；⑤標準的異步通信起始、停止和奇、偶校驗位。CC3200的UART接口具有以下可編程串行接口特性：①可編程的5、6、7或8位數(shù)據(jù)；②奇、偶或無校驗生成/檢測；③一或兩個停止位生成；④支持RTS和CTS調(diào)制解調(diào)器握手；⑤標準的FIFO閾值中斷和傳輸結(jié)束中斷。CC3200的UART支持DMA，使用DMA可實現(xiàn)高效傳輸。UART具有單獨的DMA發(fā)送和接收通道，支持FIFO中有數(shù)據(jù)的單個請求接收和可編程FIFO閾值的突發(fā)請求接收，以及FIFO中有空間的單個請求發(fā)送和可編程FIFO閾值的突發(fā)請求發(fā)送。UARTDR為數(shù)據(jù)寄存器(也是FIFO的接口)。在發(fā)送數(shù)據(jù)時如果FIFO使能了，則寫入該寄存器的數(shù)據(jù)會發(fā)送到FIFO中。如果FIFO關閉，則數(shù)據(jù)會被存儲在發(fā)送保持寄存器中(發(fā)送FIFO中的最低一個字)，寫該寄存器意味著通過串口發(fā)送。在接收數(shù)據(jù)時如果FIFO使能了，數(shù)據(jù)字節(jié)和4位狀態(tài)位被發(fā)送到12位寬的接收FIFO中。如果FIFO關閉，則數(shù)據(jù)字節(jié)和狀態(tài)被存儲在接收保持寄存器中(接收FIFO中的最低一個字)，可以通過讀取該寄存器來獲取接收數(shù)據(jù)。圖2.1-41所示為UARTDR寄存器。UARTRSR_UARTECR是接收狀態(tài)寄存器/錯誤清除寄存器。除UARTDR寄存器外，接收的狀態(tài)位也可以通過UARTRSR寄存器獲取。如果從該寄存器讀取狀態(tài)信息，則狀態(tài)信息對應于在讀取UARTRSR寄存器之前的UARTDR的狀態(tài)信息。當有溢出條件發(fā)生時，狀態(tài)位中的溢出標志位會立刻被置位。UARTRSR寄存器不能被寫，寫任何值到寄存器UARTECR中將會清除幀、校驗、打斷和溢出錯誤。復位會清零所有的位。圖2.1-42所示為UARTRSR_UARTECR寄存器。UARTFR為標志寄存器，在復位后TXFF、RXFF和BUSY標志位為0，TXFE和RXFE位為1。RI和CTS位指示調(diào)制解調(diào)器的控制流和狀態(tài)。這里需要注意的是，調(diào)制解調(diào)位僅在UART1中有效，在UART0中是保留位。圖2.1-43所示為UARTFR。UARTIBRD寄存器是波特率除數(shù)的整數(shù)部分，復位之后所有的位被清零。最小值為1，UARTIBRD為0，UARTFBRD寄存器無效。當改變UARTIBRD寄存器時，只有在當前的字節(jié)傳輸完成之后才生效。波特率除數(shù)的任何改變都必須在寫UARTLCRH寄存器之后。UARTFBRD寄存器是波特率除數(shù)的小數(shù)部分，復位之后所有的位被清零。當修改UARTFBRD寄存器的值時，只有在當前字節(jié)發(fā)送/接收完成之后才會有效。波特率除數(shù)的任何改變都必須在寫UARTLCRH寄存器之后。圖2.1-44所示為UARTFBRD寄存器。UARTLCRH寄存器是線控制寄存器，可控制串口的數(shù)據(jù)長度、校驗和停止位的選擇。當更新波特率除數(shù)寄存器時，必須也要重寫該寄存器，是因為波特率除數(shù)寄存器的寫選通信號與該寄存器是連接在一起的。圖2.1-45所示為UARTLCRH寄存器UARTCTL是控制寄存器，在復位后除發(fā)送和接收使能位外，其他位都被清零。UARTEN位用于使能UART模塊，在配置串口模塊時必須將該位清零。如果在串口進行發(fā)送或者接收的操作時關閉串口模塊功能，則在完成當前發(fā)送或者接收操作之后才關閉。圖2.1-46所示為UARTCTL寄存器。UARTIFLS是選擇FIFO產(chǎn)生中斷閾值的寄存器，可以用其來定義FIFO的閾值，同時UARTRIS寄存器中的TXRIS和RXRIS位被觸發(fā)。產(chǎn)生中斷是基于一個發(fā)送操作超過閾值而不是等于閾值。也就是說，F(xiàn)IFO中的數(shù)據(jù)超過規(guī)定的閾值之后才會產(chǎn)生中斷。例如，如果接收的觸發(fā)閾值設置為一般(8字節(jié))，那么在串口模塊接收到第9個字節(jié)時才會產(chǎn)生中斷。因為在復位之后TXIFLSEL和RXIFLSEL位被配置，所以FIFO在接收一半時觸發(fā)中斷。圖2.1-47所示為UARTRIS寄存器。UARTIM是中斷掩碼置位/清零寄存器，讀取該寄存器則獲得當前中斷的掩碼值。進行置位時，對應的中斷將被發(fā)送到中斷控制器；清零操作時，則對應的中斷不會被發(fā)送到中斷控制器。圖2.1-48所示為UARTIM寄存器。UARTRIS是源中斷狀態(tài)寄存器，可以讀取到當前中斷源，寫操作無效。圖2.1-49所示為UARTRIS寄存器。UARTMIS是中斷掩碼狀態(tài)寄存器，可獲取對應中斷的掩碼值，寫操作無效。圖2.1-50所示為UARTMIS寄存器。UARTICR是中斷清零寄存器，置位則對應的中斷被清除(清除中斷源寄存器和中斷掩碼寄存器中對應的位)，清零操作無效。圖2.1-51所示為UARTICR寄存器。UARTDMACTL是DMA控制寄存器。圖2.1-52所示為UARTDMACTL寄存器。打開CC3200_Uart_Demo文件夾里的工程，將CC3200的UARTA0的波特率設置為115?200?b/s，8位數(shù)據(jù)位，1個停止位，無奇偶校驗位，代碼清單如2.1-6所示。當串口接收到數(shù)據(jù)后，把接收到的數(shù)據(jù)再通過串口發(fā)送出去，編譯工程，打開UniFlash，把bin文件下載到CC3200板子上(具體步驟請參考GPIO小節(jié))。把“CH340G_VCC”和串口選擇的第一個“RXD”和第二個“TXD”撥碼開關均撥到“ON”。插上USB數(shù)據(jù)線接到電腦，打開串口助手，選擇串口號，波特率設置為115?200?b/s，按下板子的復位可見串口打印，如圖2.1-53所示。在發(fā)送框內(nèi)輸入瘋殼的網(wǎng)址，點擊“發(fā)送”，串口助手收到CC3200的回傳，如圖2.1-54所示。2.1.5外部中斷接口數(shù)據(jù)傳送控制方式有查詢、中斷和DMA等，其中中斷是重要的接口數(shù)據(jù)傳送控制方式。中斷控制分為全局和局部兩級，前者由NVIC控制，后者由外設控制。嵌套向量中斷控制器NVIC支持多個內(nèi)部異常和240個外部中斷。從廣義上講，異常和中斷都是暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行異?；蛑袛嗵幚沓绦颍缓蠓祷卦瓉淼某绦蚶^續(xù)執(zhí)行。從狹義上講，異常由內(nèi)部事件引起，而中斷由外部硬件產(chǎn)生。異常和中斷的處理與子程序調(diào)用有相似之處，但也有下列本質(zhì)區(qū)別：①何時調(diào)用子程序是確定的，而何時產(chǎn)生異常和中斷是不確定的。子程序的起始地址由調(diào)用程序給出，而異常和中斷程序的起始地址則存放在地址表中。②子程序的執(zhí)行一般是無條件的，而異常和中斷處理程序的執(zhí)行要先使能。CC3200的NVIC具有下列特性：①確定的、快速的中斷處理，總是12個時鐘周期；②每個中斷的優(yōu)先級(0～7，0表示最高優(yōu)先級)可編程；③有3～8位優(yōu)先級配置；④動態(tài)重新分配中斷優(yōu)先級；⑤中斷優(yōu)先級分組允許選擇中斷優(yōu)先級分組和中斷子優(yōu)先級的數(shù)量；⑥中斷信號電平和邊沿檢測。本小節(jié)將使用GPIO外部中斷來實現(xiàn)按鍵的功能。每個GPIO端口的中斷功能通過7個寄存器來進行控制，這些寄存器可用來選擇中斷源、中斷優(yōu)先級和邊沿特性。當一個或者多個GPIO輸入引起中斷時，一個單中斷信號輸出到整個GPIO端口的中斷控制器。以下三個寄存器定義了引起中斷的邊沿或檢測：①GPIOIS：GPIO中斷檢測寄存器。②GPIOIBE：GPIO中斷邊沿寄存器。③GPIOIEV：GPIO中斷時間寄存器。中斷功能通過GPIO中斷掩碼(GPIOIM)寄存器來進行使能和關閉。當一個中斷條件產(chǎn)生時，有兩個地方可以查看中斷信號的狀態(tài)：GPIO源中斷狀態(tài)(GPIORIS)寄存器和GPIO掩碼中斷狀態(tài)(GPIOMIS)寄存器。GPIORIS寄存器表示一個GPIO引腳達到了產(chǎn)生中斷的條件，但是不一定會發(fā)送給中斷控制器，而GPIOMIS寄存器只顯示可以發(fā)送給中斷控制器的中斷條件。如果是GPIO電平檢測中斷，產(chǎn)生中斷的電平信號必須保持到中斷服務的產(chǎn)生。一旦輸入的信號解除中斷產(chǎn)生的邏輯信號，對應的GPIORIS寄存器中的源中斷寄存器位將被清零。對于GPIO邊沿檢測中斷，GPIORIS寄存器中的RIS位通過向寄存器GPIOICR中的對應位寫入1來進行清零。GPIOMIS寄存器中的對應位反應源中斷狀態(tài)位的掩碼值。當編輯中斷控制寄存器時，應當將中斷全部關閉(GPIOIM清零)。如果對應的位使能的話，則寫任何中斷控制寄存器都會產(chǎn)生不必要的中斷。GPIOIS是中斷檢測寄存器。置位對應的引腳進行電平檢測，清零則對應的引腳進行邊沿檢測。在復位時，所有的位清零。圖2.1-55所示為其寄存器。GPIOIBE寄存器允許雙邊沿來觸發(fā)中斷。當GPIOIS寄存器設置為檢測邊沿時，則設置GPIOIBE寄存器來配置對應的引腳來檢測上升和下降沿，而忽略GPIOIEV寄存器中的對應位的配置。清零一位，則配置為引腳受GPIOIEV寄存器的控制。復位之后，所有的位都被清零。圖2.1-56所示為其寄存器。GPIOIEV寄存器是中斷事件寄存器，通過置位其中對應的位來配置對應的引腳檢測上升沿或者高電平，這取決于GPIOIS寄存器對應位的配置。清零該寄存器中的對應位則對應的引腳檢測下降沿或者低電平，取決于GPIOIS寄存器中對應位的配置，復位之后所有的位都清零。如圖2.1-57所示為寄存器。GPIOIM寄存器是中斷掩碼寄存器，通過置位其中的對應位，則對應引腳上產(chǎn)生的中斷將通過組合中斷信號發(fā)送給中斷控制器。清零則對應的引腳產(chǎn)生的中斷不會發(fā)送給中斷控制器。復位之后所有的位都清零。圖2.1-58所示為GPIOIM寄存器。GPIORIS寄存器是源中斷狀態(tài)寄存器。當對應的引腳達到中斷條件時，該寄存器中對應的位被置位。如果中斷掩碼(GPIOIM)寄存器中的對應位被置位，則發(fā)送中斷信號到中斷控制寄存器。如果某一位讀取為0，則說明對應的引腳沒有產(chǎn)生中斷。對于電平觸發(fā)中斷，引腳上的中斷信號必須保持到中斷服務。一旦中斷信號達不到中斷邏輯檢測要求，則GPIORIS寄存器對應的RIS位將被清零。對于一個GPIO邊沿檢測中斷，GPIORIS寄存器中的RIS位通過置位GPIOICR寄存器中對應的位進行清零。GPIOMIS寄存器中的位反映了RIS位的掩碼值。圖2.1-59所示為GPIORIS寄存器。GPIOMIS寄存器是掩碼中斷狀態(tài)寄存器。如果寄存器中對應位被置位，則對應的中斷將被發(fā)送到中斷控制器。如果某一位被清零，則無論是否有中斷產(chǎn)生，中斷都會被屏蔽掉。GPIOMIS寄存器是中斷掩碼之后的狀態(tài)，圖2.1-60所示為其寄存器。GPIOICR寄存器是中斷清零寄存器。對于邊沿檢測中斷，置位GPIOICR寄存器中對應的位，則會清除GPIORIS和GPIOMIS寄存器中對應的位。如果中斷是電平檢測，則該寄存器中的對應位沒有影響。另外，向該寄存器中寫入0也沒有任何影響，圖2.1-61所示為其寄存器。本實驗在是官方CC3200SDK_1.2.0中Interrupt例程代碼的基礎上修改得來的，打開Interrupt_Demo。由于本次實驗用到串口和按鍵，所以在mian函數(shù)的PinMuxConfig()中配置了串口0的輸入、輸出，以及GPIO_13和GPIO_22的方向為輸入。本次實驗的關鍵是ButtonIntInit()函數(shù)，該函數(shù)如代碼清單2.1-7所示。在該函數(shù)中把GPIO_13與GOIO_22配置為下降沿觸發(fā)，觸發(fā)的中斷函數(shù)為Button1IntHandler()及Button2IntHandler()。進入中斷后首先清除標志位，然后通過串口0打印出“Button1”及“Button2”。打開UniFlash，把編譯后生成的bin文件下載到板子上(參考GPIO小節(jié))，把串口選擇的撥碼的第一個“RXD”及“CH340G_VCC”撥到ON。這里我們用到了串口0的接收，打開串口調(diào)試助手，選擇對應的串口號，波特率設置為115?200；打開串口，a按下復位，可以看到串口打印信息如圖2.1-62所示。按下板子上的SW2和SW3，可以看到串口打印信息如圖2.1-63所示。2.1.6PWMPWM(PulseWidthModulation)即脈沖寬度調(diào)制。PWM運用非常廣泛，大到航天飛船，小到便攜式USB風扇，都可以見到PWM的身影。許多MCU的定時器均帶有PWM模式，CC3200也不例外。CC3200通用定時器支持PWM模式。在PWM模式下定時器被配置為一個24位的減計數(shù)器，初始值在GPTMTnILR和GPTMTnPR寄存器中進行定義。在該模式中PWM頻率和周期是同步事件，這樣可以消除毛刺。PWM模式可以通過向寄存器GPTMTnMR中的TnAMS位寫入0x01，TnCMR位寫入0x00，TnMR位寫入0x02。當定時器使能時，裝載到定時器寄存器中的值如表2.1-46所示。當通過軟件寫GPTMCTL寄存器中的TnEN位時，計數(shù)器開始進行減計數(shù)，直到0。在周期模式中的下一個計數(shù)循環(huán)，計數(shù)器從GPTMTnILR和GPTMTnPR寄存器中裝載初始值，并重新開始計數(shù)，直到通過軟件清除GPTMCTL寄存器中的TnEN位進行關閉。該定時器可以通過上升沿、下降沿和邊沿觸發(fā)這3種類型的事件來產(chǎn)生中斷。事件類型通過GPTMCTL寄存器中的TnEVENT位來進行配置，中斷通過GPTMTnMR寄存器中的TnPWMIE位來進行使能。當事件發(fā)生時GPTMRIS寄存器中的CnERIS位被置位，并且一直保持到通過GPTMICR寄存器來進行清除。如果捕獲模式事件中斷通過GPTMIMR寄存器進行使能，則通用定時器也要置位GPTMMIS寄存器中的CnEMIS位。另外，通過置位GPTMCTL寄存器中的TnOTE位和GPTMDMAEV寄存器中的CnEDMAEN位，使能DMA觸發(fā)模式。當TnPWMIE被置位并且發(fā)生捕捉時間時，定時器自動產(chǎn)生DMA的觸發(fā)事件。在PWM模式中GPTMTnR和GPTMTnV寄存器始終保持相同的值。當計數(shù)器的值等于GPTMTnILR和GPTMTnPR寄存器的值時，輸出PWM信號；當計數(shù)器的值等于GPTMTnMATCHR和GPTMTnPMR寄存器的值時，信號進行翻轉(zhuǎn)，可以通過軟件設置GPTMCTL寄存器中的TnPWML位來對PWM信號的電平進行翻轉(zhuǎn)。圖2.1-64就是一個產(chǎn)生PWM信號的例子。GPTMCFG寄存器配置通用定時器模塊的全局操作。確定通用定時器工作于32位模式，還是16位模式。該寄存器中的值只能是在GPTMCTL寄存器中的TAEN和TBEN兩位被清零時改變，圖2.1-65所示為其寄存器。把2～0位寫入0，配置為32位定時器模式；如寫入4，配置為16位定時器模式。GPTMTAMR寄存器的配置是基于GPTMCFG寄存器的配置來進行選擇的。在PWM模式中，置位TAAMS位、清除TACMR位和配置TAMR為0x01或者0x02。圖2.1-66所示為其寄存器。GPTMTBMR寄存器控制獨立定時器B的工作模式。當定時器A和定時器B一起使用時該寄存器被忽略，而是通過GPTMTAMR來控制定時器A和定時器B的工作模式。注意：除了TCACT位，其他位都必須在GPTMCTL寄存器中的TBEN位清零時進行配置。圖2.1-67所示為GPTMTBMR寄存器。GPTMCTL寄存器為定時器的控制寄存器，圖2.1-68為GPTMCTL寄存器。GPTMIMR寄存器可以通過軟件使能/關閉定時器的控制電平中斷。置位可以打開對應的中斷，清零可以關閉對應的中斷，圖2.1-69所示為GPTMIMR寄存器。GPTMRIS寄存器為中斷源狀態(tài)寄存器，通過該寄存器可以獲取中斷源。圖2.1-70為GPTMRIS寄存器。GPTMMIS寄存器為中斷掩碼狀態(tài)寄存器，可以檢測是否產(chǎn)生中斷。圖2.1-71所示為GPTMMIS寄存器。GPTMICR寄存器用于清除GPTMRIS和GPTMIS寄存器中的狀態(tài)位，寫入1則清除對應的中斷。圖2.1-72所示為GPTMICR寄存器。當通用定時器被配置為32位模式，GPTMTAILR作為一個32位寄存器(高16位對應與定時器B裝載值寄存器的內(nèi)容)。在16位模式中寄存器的高16位讀取值為0，并且對GPTMTBILR寄存器的狀態(tài)沒有影響。圖2.1-73所示為GPTMTAILR寄存器。當通用定時器配置為32位模式時，GPTMTBILR寄存器中[15:0]位的內(nèi)容被裝載到GPTMTAILR寄存器的高16位。讀取GPTMTBILR寄存器，則返回定時器B的當前值，寫操作無效。在16位模式，[15:0]位用于裝載值，[31:16]位保留不使用。圖2.1-74所示為GPTMTBILR寄存器。當通用定時器被配置為32位模式時，GPTMTAMATCHR作為32位寄存器(高16位對應于GPTMTBMATCHR寄存器的內(nèi)容)。在16位模式，寄存器的高16位讀取為0，并且對GPTMTBMATCHR的狀態(tài)沒有影響。圖2.1-75所示為GPTMTAMATCHR寄存器。當通用定時器配置為32位模式時，GPTMTBMATCHR寄存器的[15:0]位被裝載到寄存器GPTMTAMATCHR寄存器的高16位。讀取GPTMTBMATCHR寄存器得到定時器B的當前值，寫操作無效。在16位模式中，[15:0]位用于匹配值。[31:16]位保留不使用。圖2.1-76所示為GPTMTBMATCHR寄存器。GPTMTAPR寄存器通過軟件來擴展獨立定時器的范圍。在單次或者周期減計數(shù)模式下該寄存器作為定時計數(shù)器的預分頻器。圖2.1-77所示為GPTMTAPR寄存器。GPTMTBPR寄存器通過軟件來擴展獨立定時器的范圍，在單次或者周期減計數(shù)模式下該寄存器作為定時計數(shù)器的預分頻器。圖2.1-78所示為GPTMTBPR寄存器。GPTMTAPMR寄存器擴展獨立定時器GPTMTAMATCHR的范圍。當寄存器工作于16位模式時，該寄存器表示[23:16]位。圖2.1-79所示為GPTMTAPMR寄存器。GPTMTBPMR寄存器擴展獨立定時器GPTMTAMATCHR的范圍。當寄存器工作于16位模式時，該寄存器表示[23:16]位。圖2.1-80所示為GPTMTBPMR寄存器。當定時器配置為32位模式時，GPTMTAR作為32位寄存器使用(高16位對應GPTMTBR寄存器的內(nèi)容)。在16位輸入邊沿計數(shù)，輸入邊沿定時和PEM模式，[15:0]位包含計數(shù)器的值，[23:16]位包含預分頻高8位的值。[31:24]位讀取值始終為0?？梢宰x取[GPTMTAV]的[23:16]位來獲取16位模式單次和周期模式的預分頻值。讀取GPTMTAPS寄存器可以獲取定期快照模式下的預分頻值。圖2.1-81所示為GPTMTAR寄存器。當通用定時器配置為32位模式時，GPTMTBR寄存器的[15：0]位被裝載到GPTMTAR寄存器的高16位。讀取GPTMTBR寄存器得到定時器B的當前值。在16位模式下[15:0]位包含計數(shù)器的值，[23:16]位包含在輸入邊沿計數(shù)、邊沿定時和PWM模式下的預分頻。[31:24]位讀取為0。可以通過讀取GPTMTBV寄存器中的[23:16]位可以獲取16位單次和周期模式的預分頻值。讀取GPTMTBPS寄存器可以獲取周期快照模式下的預分頻。圖2.1-82所示為GPTMTBR寄存器。當定時器配置為32位模式時，GPTMTAV作為32位寄存器(高16位對應GPTMTBV寄存器的內(nèi)容)。在16位模式，[15:0]位包含計數(shù)器的值，[23:16]位包含分頻值。在單次或周期減計數(shù)模式，[23:16]位存儲真實的預分頻值，意味著在減[15:0]位的值之前，先減[23:16]位的值，[31:24]位讀取始終為0。圖2.1-83所示為GPTMTAV寄存器。當通用定時器配置為32位模式，GPTMTBV寄存器[15:0]位的值被裝載到GPTMTAV寄存器的高16位。讀取GPTMTBV寄存器，則返回定時器B的當前值。在16位模式，[15:0]位包含計數(shù)器的值，[23:16]位包含當前的預分頻值。在單次或周期模式，[23:16]位為真實的預分頻值，意味著在[15:0]位減數(shù)之前，[23:16]位先進行減數(shù)。[31:24]位讀取值為0。圖2.1-84所示為GPTMTAV寄存器。GPTMDMAEV寄存器允許軟件使能和關閉定時器DMA觸發(fā)事件。置位對應的DMA觸發(fā)使能，清零則關閉。圖2.1-85所示為GPTMDMAEV寄存器。打開Pwm_Demo，在該次工程中主要是實現(xiàn)板子上三顆LED的“呼吸燈”效果，即要把GPIO_9、GPIO_10和GPIO_11三個IO口配置為PWM模式，逐次增加或降低這些端口的占空比即可使LED“呼吸”，如代碼清單2.1-8為Pwm_Demo的main函數(shù)。首先，看到main函數(shù)中的PinMuxConfig()函數(shù)，如代碼清單2.1-9所示為該函數(shù)的代碼。在該代碼中先使能時鐘，然后把Pin64(GPIO_9)、Pin01(GPIO_10)及Pin02(GPIO11)分別配置為模式3，即PWM模式。為什么呢？在datasheet中可以里看到，如圖2.1-86以及圖2.1-87所示的端口復用圖，在該圖中可以看到Pin64(GPIO_9)在模式3下會被復用為PWM_05，Pin01(GPIO_10)在模式3下會被復用為PWM_06，Pin02(GPIO_11)在模式3下會被復用為PWM_07。配置好PWM輸出引腳后，就將定時器與該輸出引腳相關聯(lián)起來，在main函數(shù)中的InitPWMModules()函數(shù)是關鍵，如代碼清單2.1-10為InitPWMModules()函數(shù)。在該函數(shù)中的SetupTimerPWMMode()把Timer2的TimerB與PWM_5(即GPIO_9)相關聯(lián)起來，把Timer3的TimerB與PWM_6(即GPIO_10)相關聯(lián)起來，把Timer3的TimerA與PWM_7(即GPIO_11)相關聯(lián)起來。問題來了，為什么這樣就能關聯(lián)起來了呢？打開CC3200的《TechnicalReferenceManual》，即常說的參考手冊，可以看到一個定時器與引腳映射圖，如圖2.1-88所示。在該圖中可以清楚地看到，PWM_5正是對應著Timer2的TimerB，PWM_6正是對應著Timer3的TimerA，PWM_7正是對應著Timer3的TimerB。返回到main函數(shù)中，實現(xiàn)LED呼吸的部分代碼，如代碼清單2.1-11所示。該代碼主要就是不斷地改變輸出端的占空比，從而實現(xiàn)LED的“呼吸”。編譯代碼時打開UniFlash，把Bin文件下載到板子上(參考GPIO小節(jié))，再把撥碼開關D5、D6、D7撥到“ON”，按下復位，可以看到如圖2.1-89所示的LED“呼吸”效果。2.1.7WiFi-UDP網(wǎng)絡通信UDP是UserDatagramProtocol的簡稱，中文名是用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議。在網(wǎng)絡中UDP與TCP協(xié)議一樣，用于處理數(shù)據(jù)包。與TCP不一樣的是，UDP是一種無連接的協(xié)議，只能是盡可能地傳輸?shù)侥康牡?，所以UDP也是具有一定的不可靠性。那么為什么還會存在UDP呢？因為在早期的網(wǎng)絡開發(fā)中，人們發(fā)現(xiàn)一些簡單的網(wǎng)絡通信不需要經(jīng)過TCP復雜的建立關系，而且過多的建立TCP連接會造成很大的網(wǎng)絡負擔，而UDP協(xié)議可以相對快速地處理這些簡單通信，如表2.1-68所示為UDP組成結(jié)構(gòu)。CC3200支持多種基于WiFi的網(wǎng)絡通信，UDP也不例外。打開Udp_Socket_Demo，如代碼清單2.1-12所示為main函數(shù)。在main函數(shù)中有InitializeAppVariables，該函數(shù)主要在于實現(xiàn)把宏定義中的UDP服務器的IP及端口號取出，進入建立UDP的就緒狀態(tài)。ConfigureSimpleLinkToDefaultState()函數(shù)主要是實現(xiàn)CC3200的接入網(wǎng)絡部分，把CC3200設置為STA模式，并且把CC3200接入到在common.h中定義好的路由器上，如代碼清單2.1-13所示為common.h中定義好的路由器SSID、密鑰及加密方式等。最重要的函數(shù)是如代碼清單2.1-14所示的BsdUdpClient()，通過該函數(shù)建立UDP。該函數(shù)先通過函數(shù)sl_SendTo()向網(wǎng)絡中發(fā)送瘋殼的官網(wǎng)，然后通過函數(shù)sl_RecvFrom()進入等待接收。打開網(wǎng)絡調(diào)試助手，然后點擊“打開”，將協(xié)議類型設置為“UDP”，點擊“打開”。把網(wǎng)絡調(diào)試助手的“本地主機地址”和“本地主機端口”，填寫到程序中定義IP及端口號處，如代碼清單2.1-15所示(注意IP要為16進制)，如圖2.1-90所示為網(wǎng)絡調(diào)試助手打開時的畫面。編譯代碼，打開UniFlash，下載bin文件到板子上(下載方法參考GPIO小節(jié))。下載完成后打開UARTA0的“RXD”，并將“CH340G_VCC”(即撥碼開關)撥到“ON”。打開串口調(diào)試助手，選擇相應的串口號，并且把波特率設置為115?200?b/s，點擊“打開”。按下板子上的復位鍵，可看到串口助手打印如圖2.1-91所示的信息。由此可見，CC3200已經(jīng)連接上了指定的路由器，并通過UDP發(fā)送了一段消息。此時網(wǎng)絡調(diào)試助手也收到CC3200發(fā)來的信息，并自動獲取IP等信息，如圖2.1-92所示。在網(wǎng)絡調(diào)試助手中輸入一串信息，點擊“發(fā)送”，如圖2.1-93所示。此時，串口調(diào)試助手也把CC3200收到的信息打印出來，并發(fā)送一串新的信息，如圖2.1-94所示。2.1.8WiFi-TCP網(wǎng)絡通信傳輸控制協(xié)議(TransmissionControlProtocol，TCP)是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。TCP與UDP的主要區(qū)別如表2.1-69所示。此外，TCP與UDP的組成結(jié)構(gòu)也不一樣，其中TCP的組成結(jié)構(gòu)如表2.1-70所示。打開Tcp_Socket_Demo，如代碼清單2.1-16所示為main函數(shù)。與WiFi-UDP小節(jié)類似，通過ConfigureSimpleLinkToDefaultState()配置CC3200為STA模式，然后再通過WlanConnect()接入到Common.h中定義的路由器，如代碼清單2.1-17所示。最后，通過BsdTcpClient()函數(shù)向TCP服務器發(fā)送信息及接收服務器端發(fā)來的信息。打開網(wǎng)絡調(diào)試助手，然后點擊“打開”，設置協(xié)議類型為“TCPServer”，點擊“打開”。把網(wǎng)絡調(diào)試助手的“本地主機地址”和“本地主機端口”填寫到程序中定義IP及端口號處，如代碼清單2.1-18所示(注意IP要為16進制)。圖2.1-95所示為網(wǎng)絡調(diào)試助手打開時的界面。編譯代碼，打開UniFlash，下載bin文件到板子上(下載方法參考GPIO小節(jié))。下載完成后打開UARTA0的“RXD”，并將“CH340G_VCC”(即撥碼開關)撥到“ON”。打開串口調(diào)試助手，選擇相應的串口號，并且把波特率設置為115?200?b/s，點擊“打開”。按下板子上的復位鍵，可看到串口助手打印如圖2.1-96所示的信息。由此可見，CC3200已經(jīng)連接到指定的路由器上，并通過TCP發(fā)送了一段消息。此刻網(wǎng)絡調(diào)試助手也收到CC3200發(fā)來的信息，并自動獲取到IP等信息，如圖2.1-97所示。在網(wǎng)絡調(diào)試助手中輸入一串信息，點擊“發(fā)送”，如圖2.1-98所示。此時，串口調(diào)試助手也把CC3200收到的信息打印出來，并且發(fā)送一串新的信息，如圖2.1-99所示。2.2軟件開發(fā)基礎2.2.1Java簡介1.?Java的概念Java是一種跨平臺的、高級的、面向?qū)ο蟮某绦蛟O計語言。2.?JVM(JavaVirtualMachine，Java虛擬機)JVM(JavaVirtualMachine，Java虛擬機)是Java程序跨平臺的關鍵，不同的平臺有不同的JVM，而Java字節(jié)碼不包含任何與平臺相關的信息，不直接與平臺交互，而是通過JVM間接地與平臺交互。應用程序在執(zhí)行時JVM加載字節(jié)碼，將字節(jié)碼解釋成特定平臺的機器碼，讓平臺執(zhí)行。任何一個應用程序都必須轉(zhuǎn)化為機器碼，才能與計算機進行交互。如果機器碼的來源依賴于具體的平臺，那么這個應用程序就不能跨平臺。而在Java應用程序運行時機器碼由Java體系的一部分JVM提供，不受平臺的限制，故而實現(xiàn)了跨平臺。3.?Java程序運行過程程序員編寫的源碼經(jīng)編譯器編譯轉(zhuǎn)化為字節(jié)碼，生成的字節(jié)碼被加載到JVM，由JVM解釋成機器碼，并在計算機上運行，如圖2.2-1所示。4.?Java特性Java的主要特性有：(1)簡單：Java語言是從C++?發(fā)展起來的，取消了C++?中復雜而難以掌握的部分，如指針。(2)面向?qū)ο螅篔ava語言的基礎是Java將一切問題都看作對象與對象之間的交互，將對象抽象成方法與屬性的集合。(3)分布性：包含操作分布性與數(shù)據(jù)分布性兩方面。操作分布性是指由多個主機共同完成一項功能，而數(shù)據(jù)分布性則是指分布在多臺主機上的數(shù)據(jù)被當作一個完成的整體處理。(4)跨平臺：Java語言編寫的應用程序不受平臺限制，可以由一種平臺遷移到另一種平臺。(5)解釋型：使用Java語言編寫的源碼被轉(zhuǎn)化為字節(jié)碼，而字節(jié)碼只有被JVM解釋成機器碼才能被計算機執(zhí)行。(6)??安全性：Java語言的底層設計可以有效地避免非法操作。(7)健壯性：Java提供了許多機制來防止運行時出現(xiàn)的嚴重錯誤，如編譯時類型檢查、異常處理。(8)多線程：Java支持多線程，允許進程內(nèi)部多個線程同時工作。5.?Java中的一些基本概念(1)類(class)：代表了一些具有某些共同特征的對象的抽象。(2)屬性(特征)的定義格式：訪問權限類型屬性名。(3)方法(行為)的定義格式：訪問權限返回類型方法名(參數(shù)列表){}。(4)創(chuàng)建對象的格式：類名對象名?=?new類名()。(5)調(diào)用屬性：對象名.屬性名。(6)調(diào)用方法：對象名.方法名(參數(shù))。(7)包(package)：代表類的存放路徑。(8)引入(import)：有一些類的功能需要用到其他類，就需要使用import將其他類引入進來。(9)項目(project)：可以理解為很多類的一個集合，共同對外提供一個或多個完整的功能。示例代碼段見代碼清單2.2-1所示。編寫第一個Java程序時，首先打開Eclipse(如果出現(xiàn)歡迎頁面，則關掉此頁面)，單擊右上角File-new-JavaProject，進入新建項目對話框，填寫項目名稱，選擇運行環(huán)境，然后點擊“完成”，這樣一個Java項目就創(chuàng)建好了，如圖2.2-2所示。這是創(chuàng)建好的項目目錄結(jié)構(gòu)，上面的JRESystemLibrary里存放的是程序運行所必需依賴的環(huán)境(即所安裝的JRE)，不必去管它。下面的src目錄就是我們真正編寫自己代碼的地方，如圖2.2-3所示。鼠標右鍵單擊src-New-Class，進入新建Java類對話框，填寫好包名(也可不填)和類名，點擊“完成”，這樣一個Java類就新建好了，如圖2.2-4所示。現(xiàn)在，我們就要開始寫自己的代碼了。程序要想運行必須要有一個入口方法main，我們就來寫一個main方法。我們的目的只是在eclipse上成功運行一個Java程序，那么第一個Java程序就在控制臺輸入“Hello，World!”。需要書寫的main方法代碼，如代碼清單2.2-2所示。運行結(jié)果，如圖2.2-5所示。Gradle是一個基于ApacheAnt和ApacheMavenJava的項目管理工具，JDK提供給我們的一些原生的基礎類庫，其功能簡單、有限。如果我們使用這些基礎類庫去開發(fā)一些功能復雜的應用，將會非常費時、費力，不過好在我們可以通過依賴第三方開發(fā)的jar包來使用第三方開發(fā)好的功能。一個大型的項目可以引用到多個jar包，各個jar包之間又有可能存在著互相依賴。由于它們之間的關系錯綜復雜，所以我們使用了項目自動化構(gòu)建工具Gradle來管理項目，它會自動幫助我們處理這些依賴關系，并節(jié)省大量時間。Gradle的項目自動化建構(gòu)工具，是使用一種基于Groovy的特定領域語言(DSL)來聲明項目設置，拋棄了基于XML的各種繁瑣配置。以面向Java應用為主，當前其支持的語言限于Java、Groovy和Scala，計劃未來將支持更多的語言。Gradle的主要功能如下：①按約定聲明構(gòu)建和建設；②強大地支持多工程的構(gòu)建；③強大的依賴管理(基于ApacheIvy)，提供最大的便利去構(gòu)建工程；④全面支持已有的Maven或Ivy倉庫的基礎建設；⑤在不需要遠程倉庫、pom.xml和ivy配置文件的前提下支持傳遞性依賴管理；⑥基于Groovy腳本構(gòu)建，其build腳本使用Groovy語言編寫；⑦具有廣泛的領域模型支持構(gòu)建；⑧深度API；⑨易遷移。自由和開放源碼，Gradle是一個開源項目，基于ASL許可。本書涉及的源碼大多數(shù)都是Gradle項目，需要按照以下步驟將項目導入eclipse中。下面以geek_intelligent項目為例加以說明。(1)打開eclipse，鼠標右鍵單擊左邊欄空白區(qū)域，選擇“Import”，彈出導入項目對話框，然后把默認的勾選去掉，點擊“Next”，如圖2.2-6所示。(2)選擇項目存在的文件夾，點擊“Finish”，如圖2.2-7所示。eclipse右下角會提示正在導入，導入完成后我們會發(fā)現(xiàn)eclipse中多了一個項目，這是新項目的目錄結(jié)構(gòu)。(3)如果在打開Java文件中發(fā)現(xiàn)里面的中文是亂碼的話，就需要更改項目的編碼集。鼠標右鍵單擊項目→Properties，彈出項目屬性對話框，點擊“Resource”，“Textfileencoding”，選擇“Other”，下拉框選擇“UTF-8”，點擊“ApplyandClose”，現(xiàn)在中文就能正常顯示，如圖2.2-9所示。2.2.2網(wǎng)絡協(xié)議基礎網(wǎng)絡協(xié)議是計算機網(wǎng)絡中進行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定的集合，計算機之間想要交換數(shù)據(jù)就必須遵守相同的協(xié)議。而在網(wǎng)絡中為了完成通信，必須使用多層上的多種協(xié)議。這些協(xié)議按照層次順序組合在一起，構(gòu)成了協(xié)議棧(ProtocolStack)，也稱為協(xié)議族(ProtocolSuite)。目前國際互聯(lián)網(wǎng)遵循的是TCP/IP協(xié)議組。TCP/IP是個協(xié)議組，可分為四個層次，從下到上依次是鏈路層(網(wǎng)絡接口層)、網(wǎng)絡層(互聯(lián)網(wǎng)層)、運輸層(傳輸層)和應用層。鏈路層有ARP、RARP、PPP等協(xié)議，網(wǎng)絡層有IP、ICMP、ARP、RARP、BOOTP等協(xié)議，運輸層有TCP與UDP等協(xié)議，應用層有FTP、HTTP、TELNET、SMTP、DNS等協(xié)議，如圖2.2-10所示。下面重點介紹我們最常接觸到的幾種通信協(xié)議：HTTP、TCP與UDP協(xié)議。1.HTTP協(xié)議HTTP(HyperTextTransferProtocol，超文本傳輸協(xié)議)是一種建立在請求/響應模型上的通信協(xié)議。首