典型MCU架构详解与主流MCU介绍
在前面的介绍中,我们已经了解到MCU就是基于一定的内核体系,集成了存储、并行或串行I/O、定时器、中断系统以及其他控制功能的微型计算机系统,如图是典型的MCU组成框图。
目前,虽然很多厂商采用了ARM内核体系,但是在具体的MCU产品上,各个公司集成的功能差异非常大,形成MCU百花齐放的格局,由于本书的重点是介绍32位MCU,所以我们将重点
以恩智浦公司的MCU为例来介绍,这些MCU中,LPC3000、LH7A采用ARM9内核,LPC2000和LH7采用ARM7内核,LPC1000系列采用Cortex-M3或M0内核,通过这几个系列的介绍可以了解MCU的构成和差异。
恩智浦LPC1000系列MCU
LPC1000系列MCU是以第二代Cortex-M3为内核的微控制器,用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。采用3级流水线和哈佛结构,其运行速度高达100MHz,带独立的本地指令和数据总线以及用于外设的第三条总线,使得代码执行速度高达MHz,并包含一个支持分支预测的内部预取指单元,特别适用于静电设计、照明设备、工业网络、报警系统、白家电、电机控制等领域。LPC1000系列MCU又分为LPC1700系列和LPC1300系列,下面我们分开介绍。
LPC1700系列MCU介绍
LPC1700系列ARM是以第二代的Cortex-M3为内核,是为嵌入式系统应用而设计的高性能、低功耗的32位微处理器,适用于仪器仪表、工业通讯、电机控制、灯光控制、报警系统等领域。其操作频率高达100MHz,采用3级流水线和哈佛结构,带独立的本地指令和数据总线以及用于外设的高性能的第三条总线,使得代码执行速度高达MHz,并包含一个支持分支预测的内部预取指单元。
LPC1700系列ARM Cortex-M3的外设组件:最高配置包括512KB片内Flash程序存储器、64KB片
内SRAM、8通道GPDMA控制器、4个32位通用定时器、一个8通道12位ADC、一个10位DAC、一路电机控制PWM输出、一个正交编码器接口、6路通用PWM输出、一个看门狗定时器以及一个独立供电的超低功耗RTC。
LPC1700系列ARM Cortex-M3还集成了大量的通信接口:一个以太网MAC、一个USB 全速接口、4个UART接口、2路CAN、2个SSP接口、1个SPI接口、3个I2C接口、2路I2S输入和2路I2S输出。
系列MCU关键特性:
* 第二代Cortex-M3内核,运行速度高达100MHz;
* 采用纯Thumb2指令集,代码存储密度高;
* 内置嵌套向量中断控制器(NVIC),极大程度的降低了中断延迟;
* 不可屏蔽中断(NMI)输入;
* 具有存储器保护单元,内嵌系统时钟;
* 全新的中断唤醒控制器(WIC);
* 存储器保护单元(MPU);
* 以太网、USB Host/OTG/Device、CAN、I2S;
单片机编程100例详解
* 快速(Fm+)I2C、SPI/SSP、UART;
* 电机控制PWM输出和正交编码器接口;
* 12位ADC;
* 低功耗实时时钟(RTC);
* 第二个专用的PLL可用于USB接口,增加了主PLL设置的灵活性;
* 4个低功率模式:睡眠、深度睡眠、掉电、深度掉电,可通过外部中断、RTC中断、USB活动中 断 、以太网唤醒中断、CAN总线活动中断、NMI等中断唤醒;
* 具有在系统编程(ISP)和在应用编程(IAP)功能的512KB片上Flash程序存储器;
* 64KB片内SRAM包括:
* 32KB SRAM可供高性能CPU通过本地代码/数据总线访问;
* 2个16KB SRAM模块,带独立访问路径,可进行更高吞吐量的操作。这些SRAM模块可用于 以太网、USB、DMA存储器,以及通用指令和数据存储;
* AHB多层矩阵上具有8通道的通用DMA控制器(GPDMA),结合SSP、I2S、UART、AD/DA转 换、定时器匹配信号和GPIO使用,并可用于存储器到存储器的传输;

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