ARM (Advanced RISC Machine) пусна няколко процесора, които имат различни функции, както и различните ядра за голямо разнообразие от приложения. Първият ARM архитектурен дизайн има 26-битови процесори, но сега той достигна 64-битови процесори. Общото разширяване на ARM продуктите не може да бъде категоризирано в някаква конкретна информация. Но продуктите ARM могат да се разберат въз основа на неговата архитектура. Стандартните ARM процесори от серията, предлагани на пазара, започват от ARM7 до ARM11. Тези процесори имат няколко функции като кеш, памет, тясно свързана с данни, MPU, MMU и др. Някои от широко известните серии процесори ARM са ARM926EJ-S, ARM7TDMI и ARM11 MPCore. Тази статия е специално предназначена за общ преглед на архитектурата на микроконтролера LPC2148, базиран на ARM7, който ще ви даде кратка информация за микроконтролера архитектура.
Архитектура на микроконтролера, базирана на ARM7, LPC2148
ARM7 е 32-битова с общо предназначение микропроцесор , и предлага някои от функциите като малко използване на мощност и висока производителност. Архитектурата на ARM зависи от принципи на RISC . Свързаният механизъм за декодиране, както и наборът от инструкции RISC са много лесни, когато сравняваме микропрограмиран CISC -Компютри с комплексни инструкции.
Методът Pipeline се използва за обработка на всички блокове в архитектурата. По принцип се изпълнява един набор от инструкции, след което се превежда неговият потомък, & a 3rd-получава се инструкция от паметта.
Изключителен архитектурен план на ARM7 се нарича Thumb и е напълно подходящ за приложения с голям обем, където компактността на кода е въпрос. ARM7 също използва изключителна архитектура, а именно Thumb. Това го прави напълно подходящ за различни приложения поради ограничения на паметта, където плътността на кода е въпрос.
Архитектура на базата на ARM7 микроконтролер (LPC2148)
Прекъсване на източници
Всяко периферно устройство се състои от една линия за прекъсване, свързана с VIC (контролер за векторни прекъсвания), въпреки че може да има различни флагове за прекъсване вътре. Отделни флагове за прекъсване могат също да означават един или повече ресурси за прекъсване.
Вградена памет за Flash програма
Микроконтролерът LPC2141 / 42/44/46/48 включва флаш памет като 32-килобайт, килобайт, 128-килобайт, 256-килобайт съответно. Тази флаш памет може да се използва както за съхранение на данни, така и за код. Програмирането на флаш паметта може да се извърши в системата чрез серийния порт.
Приложението на програмата може също така да изтрие, докато приложението на програмата работи, позволявайки гъвкавост на подобренията на фърмуера на полето за съхранение на данни и др. Поради избора на архитектурно решение за вграждащо устройство на чипа, наличната памет за микроконтролерите LPC2141 / 42 / 44/46/48 е 32-килобайт, килобайт, 128-килобайт, 256-килобайт и 500-килобайт. Флаш паметта на тези микроконтролери предлага 1, 00 000 изтривания на цикли и съхранение на данни в продължение на много години.
Pin Connect Block
Този блок позволява избрани щифтове на базиран на ARM7 микроконтролер LPC2148 да имат няколко функции. Мултиплексорите може да се контролира от конфигурационните регистри за позволяване на връзката между щифта, както и периферните устройства на чипа.
Периферните устройства трябва да бъдат свързани с подходящите щифтове, преди да бъдат задействани и преди всички разрешени свързани прекъсвания. Функционалността на микроконтролера може да бъде дефинирана от контролния модул на щифтовете чрез неговия пинов избор на регистри в дадена хардуерна среда.
След пренареждането на всички пинове на портове (порт 0 и порт 1) се подреждат като i / p от дадените изключения. Ако е разрешено отстраняване на грешки
Ако е разрешено отстраняване на грешки, щифтовете на JTAG ще познаят функционалността на JTAG. Ако е разрешено проследяване, тогава щифтовете за проследяване ще познаят функционалността на проследяването. Щифтовете, свързани към щифтовете I2C0 и I2C1, са отворени.
GPIO - паралелен вход / изход с общо предназначение
GPIO регистрите управляват щифтовете на устройствата, които не са свързани с определена периферна функция. Пиновете на устройството могат да бъдат подредени като i / p [s или o / ps. Индивидуалните регистри позволяват едновременно изчистване на произволен брой o / p. Стойността на изходния регистър може да бъде прочетена и текущото състояние на щифтовете на порта. Тези микроконтролери започват ускорена функция над устройствата LPC200.
Регистрите за вход / изход с общо предназначение се преместват в шината на процесора, използвана за най-вероятното време за вход / изход.
- Тези регистри са адресируеми байтове.
- Общата стойност на порт може да бъде
- Пълната стойност на порта може да бъде записана в единствената инструкция
10-битов ADC (аналогово-цифров преобразувател)
Микроконтролерите като LPC2141 или 42 включват два ADC преобразуватели , а това са само 10-битови имат един, а LPC2144 / 46/48 имат два ADC и това са само 10-битови ADC с правилно приближение. Въпреки че ADC0 включва 6 канала, а ADC1 има 8 канала. По този начин броят на достъпните ADC i / ps за LPC2141 или 42 е 6 и 14 за LPC2141 или 42.
10-битов ЦАП (цифрово-аналогов преобразувател)
ЦАП позволява на тези микроконтролери да произвеждат променлив аналогов o / p и VРЕФе най-големият изход на a цифров към аналогов волтаж.
Контролер на устройства-USB 2.0
Универсалната серийна шина се състои от 4 проводника и това дава подкрепа за комуникация между редица периферни устройства и хостове. Този контролер позволява честотната лента на USB за свързване на устройства, използващи протокол, базиран на маркера.
Шината поддържа изключване на горещо включване и динамично събиране на устройствата. Всяка комуникация се стартира чрез хост-контролера. Тези микроконтролери са проектирани с универсален контролер на серийна шина, който позволява 12 Mbit / sec данни, заменени от хостов контролер на USB.
UARTs
Тези микроконтролери включват два UART за стандартни линии за предаване и получаване на данни. За разлика от по-ранните микроконтролери (LPC2000), UART в микроконтролери LPC2141 / LPC2142 / LPC2144 / LPC2146 / LPC2148 инициират генератор на частична скорост на предаване, използван и за двата UART, позволявайки на тези типове микроконтролери за постигане на типични скорости на предаване като 115200 от всяка кристална честота над 2 MHz . Освен това контролните функции като CTS / RTS се изпълняват изцяло в хардуер.
Сериен I / O контролер на I2C-шина
Всеки микроконтролер от LPC2141 / LPC2142 / LPC2144 / LPC2146 / LPC2148 включва два I2C контролери на шината и това е двупосочно. Контролът между IC може да се извърши с помощта на два проводника, а именно SCL и SDA. Тук SDA и SCL са линия за сериен часовник и линия за серийни данни
Всеки апарат се идентифицира с индивидуален адрес. Тук предавателите и приемниците могат да работят в два режима като главен режим / подчинен режим. Това е мулти-главна шина и може да се управлява от един или повече главни магистрали, свързани с нея. Тези микроконтролери поддържат до 400 kbit / s битови скорости.
Контролер за сериен вход / изход SPI
Тези микроконтролери включват един SPI контролер и са предназначени да обработват множество главни и подчинени устройства, свързани с определена шина.
Просто главен и подчинен може да разговаря по интерфейса през цялото определено предаване на данни. По време на това мастерът непрекъснато предава байт от данни към подчинения, както и подчиненият непрекъснато предава данни към главния.
SSP контролер за сериен вход / изход
Тези микроконтролери съдържат единичен SSP и този контролер е способен да обработва на SPI, Microwire шина или 4-жичен SSI. Той може да комуникира с автобуса на няколко господари, както и роби
Но просто конкретен главен, както и подчинен, може да разговаря по шината по време на определено предаване на данни. Този микроконтролер поддържа пълни дуплексни трансфери, чрез 4-16 битови рамки за данни, използвани за потока от данни от главния-подчинения, както и от подчинения-главен.
Таймери / броячи
Таймери и броячи са предназначени за преброяване на циклите на PCLK (периферен часовник) и по избор произвеждат прекъсвания въз основа на 4-мач регистри.
И се състои от четири улавящи i / ps за улавяне стойността на таймер, когато i / p сигналите се променят. Няколко щифта могат да бъдат избрани за изпълнение на конкретно улавяне. Тези микроконтролери могат да изчисляват външни събития на входовете за улавяне, ако най-малкият външен импулс е еквивалентен. В тази подредба могат да бъдат избрани линии за задържане на празен ход като обичайно заснемане на таймера i / ps.
Таймер за пазач
Таймерът за наблюдение се използва за нулиране на микроконтролера за разумна сума от време. Когато е разрешено, таймерът ще произведе нулиране на системата, ако потребителската програма не успее да презареди таймера за фиксирана сума от време.
RTC-Часовник в реално време
RTC е предназначен за предоставяне на броячи за изчисляване на времето, когато е избран режим на празен ход или нормален режим на работа. RTC използва малко количество енергия и е проектиран за подходящи устройства, задвижвани от батерия, където централният процесор не работи постоянно
Контрол на мощността
Тези микроконтролери поддържат два режима на кондензирано захранване като режим на изключване и режим на празен ход. В режим на готовност изпълнението на инструкциите е балансирано, докато не се получи прекъсване или RST. Функциите на периферното поддържане на работа в режим на празен ход и могат да предизвикат прекъсвания, за да накарат процесора да рестартира завършването. Режимът на готовност премахва мощността, използвана от процесора, контролерите, системите с памет и вътрешните шини.
В режим на изключване на захранването осцилаторът се деактивира и интегралната схема не получава вътрешни часовници. Периферните регистри, състоянието на процесора с регистри, вътрешните стойности на SRAM се запазват по време на режим на изключване и изходните щифтове на логическите нива на чипа остават фиксирани.
Този режим може да бъде завършен и общият процес да бъде рестартиран чрез специфични прекъсвания, които могат да работят без часовници. Тъй като работата на чипа е балансирана, режимът за изключване намалява използването на мощността на чипа до почти нула.
ШИМ-модулатор на широчината на импулса
ШИМ са базирани на нормалния таймер-блок и също влизат във всички функции, въпреки че просто функцията на модулатора на широчината на импулса е фиксирана върху микроконтролерите като LPC2141 / 42/44/46/48.
Таймерът е предназначен за изчисляване на циклите на PCLK (периферен часовник) и по избор произвежда прекъсвания, когато възникнат определени стойности на таймера въз основа на 7-мач регистри, а ШИМ функцията също зависи от събития в регистъра на мача.
Възможността за индивидуално управление на нарастващи и намаляващи гранични позиции позволява модулацията на широчината на импулса да се използва за няколко приложения. Например, типичното управление на двигателя с многофаза използва 3 неприпокриващи се изхода на ШИМ чрез отделно управление на широчините на всеки импулс, както и позициите.
VPB автобус
Разделителят VPB разрешава връзката между CCLK (процесорен часовник) и PCLK (часовник, използван от периферни устройства). Този разделител се използва за две цели. Първата употреба е да се доставят периферни устройства от предпочитания PCLK с помощта на VPB шина, така че те да могат да работят с избраната скорост на ARM процесора. За да се постигне това, тази скорост на шината може да бъде намалена тактовата честота на процесора от 1⁄2 -1⁄4.
Тъй като тази шина трябва да работи точно при включване, а състоянието по подразбиране при RST (нулиране) е шината да работи на 1/4 от тактовата честота на процесора. Второто използване на това е да се позволи икономия на енергия, когато приложението не се нуждае от периферни устройства, които да работят с пълната скорост на процесора. Тъй като VPB-делителят е свързан с изхода на PLL, той остава активен в режим на празен ход.
Емулация и отстраняване на грешки
Микроконтролерът (LPC2141 / 42/44/46/48) поддържа емулация и отстраняване на грешки чрез сериен порт-JTAG. Разрешение за порт за проследяване, проследяващо изпълнението на програмата. Функциите за проследяване и концепциите за отстраняване на грешки се мултиплексират с port1 и GPIO.
Кодова сигурност
Функцията за защита на кода на тези микроконтролери LPC2141 / 42/44/46/48 позволява на функция да контролира дали тя може да бъде защитена или отстранена от инспекция.
По този начин става въпрос за архитектура на микроконтролер, базирана на ARM7, LPC2148. Накрая от горната статия можем да заключим, че ARM е архитектура, използвана в множество процесори, както и микроконтролери. Ето въпрос към вас, каква е архитектурата на ARM процесор?
