SAM4E16E单片机对LED灯的闪烁控制设计

目前关于这芯片能参考的书籍大概就只有英文手册了。用的板子是SAM4E16E。IDE用的是Atmel Studio。既然是学习单片机，就没有使用asf框架，而是直接采用访问寄存器的方法了。

第一个程序就是控制板子上一个LED灯的闪烁了。

一、电路

通过查看电路图，可以发现有一个蓝色的LED灯连接在PA0引脚上。我们可以通过改变PA0输出的电平实现LED灯的闪烁。

二、寄存器的访问和CMSIS

对单片机的操作需要通过对相关寄存器的访问来实现。比如，为调节PA0引脚上的电平，首先我们需要允许PIOA控制PA0引脚。通过查看寄存器说明可知，这只要向相应的PIO使能寄存器（PIO_PER）写入0x01就可以了。同时，也可以查到PIOA的PIO_PER被映射到地址0x400E0E00上了。所以通过如下代码就可以达到目的：

123/* 假设 unsigned int长度为32位 */unsigned int* PIOA_PER_p = （unsigned int*）0x400E0E00u;（*PIOA_PER_p） = 0x01;

这样做非常繁琐，而且我们也不能保证unsigned int总是32位长。 而且当我们换一块开发板的时候，外设的寄存器地址可能会不同，导致移植起来十分困难。

所以CMSIS出现了。

ARM？ Cortex？ 微控制器软件接口标准 （CMSIS） 是Cortex-M 处理器系列的与供应商无关的硬件抽象层。CMSIS 可实现与处理器和外设之间的一致且简单的软件接口，从而简化软件的重用，缩短微控制器开发人员新手的学习过程，并缩短新设备的上市时间。

软件的创建是嵌入式产品行业的一个主要成本因素。通过跨所有 Cortex-M 芯片供应商产品将软件接口标准化（尤其是在创建新项目或将现有软件迁移到新设备时），可以大大降低成本。

《CMSIS到底是什么》介绍了大概介绍了CMSIS。在这里，我们可以使用它提供的微控制器专用头文件（我们这使用的就是sam.h了），这里提供里外设寄存器的定义，中断号码等：

12#include PIOA-》PIO_PER = （uint32_t）0x01;

我们在以后的程序代码中也将使用CMSIS。

三、实现思路

PIO的引脚是复用的，但在这里我们直接使用PIO控制器控制引脚的电平就可以了。可以通过向PIO_SODR、PIO_CODR写入特定的值来直接控制引脚的电平。

然后，通过让程序执行一个次数较长的空循环就可以实现延时功能。

四、代码

实现较为简单，直接看代码就可以了（需要运行Debug模式下产生的代码）：

12345678910111213141516171819202122232425#include intmain（void）{/* PIO控制器直接控制PA0引脚 */PIOA-》PIO_PER = （uint32_t）0x01;/* PA0输出使能 */PIOA-》PIO_OER = （uint32_t）0x01;/* PA0输出写使能 */PIOA-》PIO_OWER = （uint32_t）0x01;while（1） {/* 设置PA0引脚为高电平，灯灭 */PIOA-》PIO_SODR = （uint32_t）0x01;/* 延迟 */for（inti=0; i《1024*1024*2; ++i）;/* 设置PA0引脚为高电平，灯亮 */PIOA-》PIO_CODR = （uint32_t）0x01;for（inti=0; i《1024*1024*2; ++i）;}return0;}

五、编译器优化的副作用

上面的示例代码中，通过空循环实现延迟的语句出现了两次。很自然的会想到要将这些语句提出成一个函数，甚至可以使用一个参数来大致控制延迟时间的长短：

1234voidDelay（intnum）{for（inti = 0; i 《 1024 * 1024 * num; ++i ）;}

然后试着通过这个函数来进行延迟。很遗憾，再运行程序时我们发现LED会一直亮着，而不会闪烁。即使是在Debug模式下，编译器也把这个函数调用给优化掉。类似的情况也会出现不少，这给我们对程序的调试造成一定的不便。原因是Atmel Studio默认的Debug配置中，使用了O1级别的优化，可以在项目属性中关闭它。

我们试着使用宏来实现这个“函数”：

1234#define Delay（num） \do{ \for（inti = 0; i 《 1024 * 1024 * （num）; ++i ）; \}while（0）

再运行一下，很好，LED又开始闪烁了。

程序发布的时候，我们一般会使用Release模式生成代码。Atmel Studio使用的gcc编译器果然“不负众望”，把这个空循环语句直接优化掉了。

我们可以使用如下语句阻止编译器的优化：

12for（inti = 0; i 《 1024 * 1024 * num; ++i ）asm （“”）;

或者使用volatile关键字：

1for（volatileinti = 0; i 《 1024 * 1024 * num; ++i ） ;