ARM Cortex-M4 + Wi-Fi MCU应用指南——CC3200 CCS基础篇.pdf

嵌入式技术与应用丛书 ARM Cortex-M4+Wi-Fi MCU 应用指南应用指南 CC3200 CCS 基础篇基础篇 郭书军 编著 内 容 简 介 本书在 CCS 集成开发环境下，以 TI CC3200 LaunchPad 为硬件平台，以 CC3200 SDK v1.1.0 示例程序为核心，在分析示例程序的基础上，介绍 CC3200 各部分的使用方法，并对部分示例程序进行修改和改进，增强程序功能。全书共 9 章：第 1 章简单介绍 CC3200 的组成，第 2 章介绍 CC3200 的软硬件开发环境，第 3 章介绍 GPIO、UART、SPI 和 I2C 等片内外设接口的应用，第 4 章介绍 GPT、ADC、NVIC 和 DMA 等片内外设的应用，第 5章介绍网络应用入门 WLAN 站点和 WLAN 接入点，第 6 章介绍网络应用基础 TCP 和 UDP，第 7 章介绍网络应用配置 SmartConfig 和 WPS，第 8 章介绍 HTTP 服务器，第 9 章介绍睡眠、深睡眠和休眠电源管理。书后附有 8 个附录，其中包含 CC3200 常用的软/硬件资料，还包含 15 个与书中内容密切相关的实验指导，以方便实验教学。本书内容新颖，可操作性强，特别适合初学者学习参考，也可以作为嵌入式系统设计和物联网教材，供电子、通信、自动化和物联网等相关专业的师生使用。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 ARM Cortex-M4+Wi-Fi MCU 应用指南.CC3200 CCS 基础篇/郭书军编著北京：电子工业出版社，2015.11（嵌入式技术与应用丛书）ISBN 978-7-121-27484-8 IA II郭 III微处理器系统设计 IVTP332 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2015）第 258104 号 责任编辑：田宏峰 印 刷：三河市双峰印刷装订有限公司 装 订：三河市双峰印刷装订有限公司 出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：20 字数：500 千字 版 次：2015 年 11 月第 1 版 印 次：2015 年 11 月第 1 次印刷 印 数：3000 册 定价：59.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。服务热线：（010）88258888。III前 言 2014 年 6 月，德州仪器（TI）发布了业界第一款内置 Wi-Fi 的 MCUCC3200 的试制器件 XCC3200HZ 和 SDK v0.5.1，2014 年 9 月 CC3200 的正式器件 CC3200R1 和 SDK v1.0.0 发布，2015 年 3 月 SDK v1.1.0 发布。为了使用户能够尽快掌握 CC3200 应用，编者从 2014 年 8 月初开始研究 CC3200，并在 IAR集成开发环境下，以 TI CC3200 LaunchPad 为硬件平台，在 SDK v0.5.1 示例程序的基础上着手编写本书，SDK v1.0.0 发布后，又对已编写内容进行了更新，经过 8 个月的努力，完成了本书初稿。后应 TI 大学计划部的要求，将开发环境更换为 CCS，并趁此机会将 SDK 升级为 v1.1.0，同时对HTTP 服务器进行了更新和完善。全书共 9 章，分为 4 个部分：第 1 部分是基础部分，包括第 1 章 CC3200 简介和第 2 章开发环境；第 2 部分是应用 MCU（ARM Cortex-M4）部分，包括第 3 章片内外设接口应用和第 4 章片内设备应用；第 3 部分是 Wi-Fi 网络处理器（CC3100）部分，包括第 5 章到第 8 章；第 4 部分是电源管理部分，包括第 9 章电源管理。第 1 章：CC3200 简介，简单介绍 CC3200 应用 MCU（ARM Cortex-M4）、Wi-Fi 网络处理器（CC3100）和电源管理 3 大组成部分的特性及引脚复用功能。第 2 章：开发环境，介绍 CC3200 的软/硬件开发环境。软件开发环境主要包括软件开发工具包（SDK）和 CCS 集成开发环境（IDE），硬件开发环境主要是 TI CC3200 LaunchPad，其中的开包即用体验展示了 CC3200 的特色功能。第 3 章：片内外设接口应用，介绍 GPIO、UART、SPI 和 I2C 等片内外设接口的应用。以示例程序为核心，在分析示例程序的基础上，介绍 CC3200 各部分的使用方法，并对示例程序进行修改和改进，增强程序功能。第 4 章：片内设备应用，介绍 GPT、ADC、NVIC 和DMA 等片内设备的应用。第 5 章：网络应用入门，介绍网络应用的两个入门示例程序Wlan_station 示例程序和Wlan_ ap 示例程序，其中 Wlan_station 示例程序可以作为编写网络应用新程序的基础。第 6 章：网络应用基础，介绍网络应用的两个基础示例程序Tcp_socket 示例程序和 Udp_ socket 示例程序，并在 Wlan_ap 示例程序和 Wlan_station 示例程序的基础上，结合 Tcp_socket 示例程序，进行无线 UART 程序设计。第 7 章：网络应用配置：介绍网络应用配置 SmartConfig 和 WPS，其中 SmartConfig 是 TI独特的一步式 Wi-Fi 智能配置技术，允许多个 CC3200 快速高效地连接到 Wi-Fi 网络。第 8 章：HTTP 服务器：在简单介绍 HTTP 服务器的基础上，介绍 Provisioning_ap 示例程序和 Out_of_box 开包即用示例程序，特别是通过对开包即用示例程序的分析，加深对开包即用体验的理解和掌握。第 9 章：电源管理：介绍电源管理支持的睡眠、深睡眠和休眠示例程序。书后附有 8 个附录，其中包含 CC3200 常用的软/硬件资料，还包含与书中内容密切相关的15 个实验指导，以方便学习和实验教学。IV书中所有程序都在 TI CC3200 LaunchPad 和 SDK v1.1.0 环境下调试通过。在本书的编写过程中，得到德州仪器半导体技术（上海）有限公司潘亚涛先生的大力支持，同时还得到德州仪器的资助，编者在此表示衷心的感谢。由于内容涉及面广，再加上编者水平有限，书中难免会有错误和不妥之处，敬请广大读者批评指正。编者联系方式（E-mail）：cortex_；QQ 群：CC3200 教材（467209850）。编 者 2015 年 10 月 V 目 录 第 1 章 CC3200 简介 1 1.1 应用 MCU 2 1.1.1 ARM Cortex-M4 2 1.1.2 存储器 3 1.1.3 片内外设 5 1.2 Wi-Fi 网络处理器（CC3100）6 1.3 电源管理 7 1.4 引脚复用 8 第 2 章 开发环境 9 2.1 软件开发环境 9 2.1.1 软件开发工具包（SDK）9 2.1.2 集成开发环境（IDE）14 2.1.3 实用程序 21 2.1.4 支持工具 24 2.1.5 ROM 服务 30 2.2 硬件开发环境 32 2.2.1 TI CC3200 LaunchPad 开包即用体验 32 2.2.2 服务包更新 35 第 3 章 片内外设接口应用 39 3.1 GPIO 接口应用 39 3.1.1 GPIO 示例程序分析 40 3.1.2 GPIO 使用简介 50 3.1.3 按键控制 LED 闪烁时间程序设计 51 3.1.4 PinMux 使用介绍 52 3.2 UART 接口应用 54 3.2.1 UART 简介 55 3.2.2 UART 示例程序分析 56 3.2.3 UART 使用简介 65 3.2.4 UART 示例程序小改进 66 3.3 SPI 接口应用 66 3.3.1 SPI 示例程序分析 67 3.3.2 SPI 使用简介 78 3.4 I2C 接口应用 79 3.4.1 I2C 示例程序分析 80 VI3.4.2 I2C 使用简介 89 3.4.3 温度测量和加速度测量程序设计 90 第 4 章 片内外设应用 93 4.1 GPT 应用 93 4.1.1 定时器示例程序分析 94 4.1.2 PWM 示例程序分析 104 4.1.3 计数捕捉示例程序分析 109 4.1.4 GPT 使用简介 115 4.1.5 矩形波周期和脉宽测量程序设计 118 4.2 ADC 应用 120 4.2.1 ADC 示例程序分析 121 4.2.2 ADC 使用简介 126 4.3 NVIC 应用 126 4.3.1 NVIC 示例程序分析 127 4.3.2 NVIC 使用简介 132 4.3.3 外设中断使用小结 133 4.4 DMA 应用 137 4.4.1 UART DMA 示例程序分析 138 4.4.2 DMA 使用简介 144 4.4.3 DMA 示例程序分析 146 第 5 章 网络应用入门 155 5.1 Wlan_station 示例程序分析 156 5.1.1 主函数 main()分析 158 5.1.2 WlanStationMode()分析 160 5.2 Wlan_ap 示例程序分析 173 5.2.1 主函数 main()分析 174 5.2.2 WlanAPMode()分析 175 第 6 章 网络应用基础 183 6.1 Tcp_socket 示例程序分析 184 6.1.1 BsdTcpServer()分析 188 6.1.2 BsdTcpClient()分析 192 6.2 Udp_socket 示例程序分析 195 6.2.1 BsdUdpServer()分析 199 6.2.2 BsdUdpClient()分析 201 6.3 无线 UART 程序设计 204 6.3.1 Wuart_station 程序设计 205 6.3.2 Wuart_ap 程序设计 210 6.3.3 将应用程序编程到串行闪存 214 第 7 章 网络应用配置 217 7.1 Provisioning_smartconfig 示例程序分析 217 VII7.2 Provisioning_wps 示例程序分析 221 7.2.1 WpsConnectPushButton()分析 223 7.2.2 WpsConnectPinCode()分析 224 第 8 章 HTTP 服务器 225 8.1 HTTP 服务器简介 225 8.1.1 HTTP GET 处理 226 8.1.2 HTTP POST 处理 227 8.1.3 内部网页 228 8.2 Provisioning_ap 示例程序分析 228 8.2.1 ProvisioningAP()分析 231 8.2.2 GetScanResult()分析 234 8.2.3 HTTP 服务器分析 235 8.3 Out_of_box 示例程序分析 239 8.3.1 HTTP 服务器回调函数分析 242 8.3.2 家庭自动化（Home Automation）网页分析 244 8.3.3 家用电器（Home Appliances）网页分析 245 8.3.4 安全保障（Safety and Security）网页分析 248 8.3.5 智能能源网页分析 249 8.4 HTTP 服务器小结 250 第 9 章 电源管理 253 9.1 Sleep_deepsleep 示例程序分析 253 9.1.1 WDT 唤醒睡眠 PerformPRCMSleepWDTWakeup()分析 254 9.1.2 GPT 唤醒睡眠 PerformPRCMSleepGPTWakeup()分析 256 9.2 Dee