ARM (Advanced RISC Machine) uvedl na trh několik procesorů, které mají různé funkce i různá jádra pro širokou škálu aplikací. První návrh architektury ARM má 26bitové procesory, ale nyní dosáhl 64bitových procesorů. Obecnou expanzi produktů ARM nelze kategorizovat do určitých konkrétních informací. Produkty ARM však lze chápat na základě jejich architektury. Standardní procesory řady ARM dostupné na trhu začínají od ARM7 do ARM11. Tyto procesory mají několik funkcí, jako je mezipaměť, paměť Data Tightly Coupled, MPU, MMU atd. Některé z obecně známých řad procesorů ARM jsou ARM926EJ-S, ARM7TDMI a ARM11 MPCore. Tento článek je určen zejména pro přehled architektury mikrokontroléru LPC2148 založeného na ARM7, který vám poskytne stručné informace mikrokontrolér architektura.
Architektura mikrokontroléru LPC2148 založená na ARM7
ARM7 je 32bitový univerzální zdroj mikroprocesor a nabízí některé z funkcí, jako je malé využití energie a vysoký výkon. Architektura ARM závisí na principy RISC . Přidružený dekódovací mechanismus, stejně jako sada instrukcí RISC, jsou při srovnání mnohem jednodušší mikroprogramovaný CISC - Počítače s komplexními instrukcemi.
Metoda Pipeline se používá pro zpracování všech bloků v architektuře. Obecně se provádí jedna sada instrukcí, poté se překládá její potomek, a 3rd- instrukce se získává z paměti.
Exkluzivní architektonický plán ARM7 se nazývá Palec a je dokonale vhodný pro velkoobjemové aplikace, kde je důležitá kompaktnost kódu. ARM7 také používá exkluzivní architekturu, jmenovitě Palec. Díky tomu je dokonale vhodný pro různé aplikace díky omezením paměti, kde je důležitá hustota kódu.
Architektura mikrokontroléru na bázi ARM7 (LPC2148)
Přerušit zdroje
Každé periferní zařízení se skládá z jedné přerušovací linky spojené s VIC (řadič vektorového přerušení), i když uvnitř může mít různé příznaky přerušení. Jednotlivé příznaky přerušení mohou také znamenat jeden nebo více zdrojů přerušení.
Programová paměť Flash na čipu
Mikrokontrolér LPC2141 / 42/44/46/48 obsahuje flash paměť jako 32kb, kilobajt, 128kb, 256kb. Tuto flash paměť lze použít jak pro ukládání dat, tak pro kód. Programování flash paměti lze v systému provádět přes sériový port.
Programová aplikace se může také mazat, když je aplikace spuštěna, což umožňuje flexibilitu vylepšení firmwaru pole pro ukládání dat atd. Z důvodu výběru architektonického řešení pro zavaděč na čipu je dostupná paměť pro mikrokontroléry LPC2141 / 42 / 44/46/48 je 32-kilobajt, kilobajt, 128-kilobajt, 256-kilobajt a 500-kilobajt. Flash paměť těchto mikrokontrolérů nabízí 1 000 000 mazání za cykly a uchování dat po mnoho let.
Pin Připojit blok
Tento blok umožňuje vybraným pinům mikrokontroléru LPC2148 založeným na ARM7 mít několik funkcí. Multiplexery lze ovládat konfiguračními registry pro umožnění spojení mezi kolíkem i periferiemi na čipu.
Periferní zařízení musí být spojena s vhodnými kolíky před spuštěním a před povolením jakýchkoli připojených přerušení. Funkčnost mikrokontroléru může být definována modulem řízení pinů výběrem pinů registrů v daném hardwarovém prostředí.
Po přeskupení jsou všechny piny portů (port 0 a port 1) danými výjimkami uspořádány jako i / p. Pokud je povoleno ladění
Pokud je povoleno ladění, piny JTAG uhodnou funkčnost JTAG. Pokud je trasování povoleno, pak trasovací piny uhodnou funkčnost trasování. Kolíky připojené k kolíkům I2C0 a I2C1 mají otevřený odtok.
GPIO - paralelní vstup / výstup pro obecné použití
Registry GPIO řídí piny zařízení, které nejsou spojeny s konkrétní periferní funkcí. Piny zařízení mohou být uspořádány jako i / p [s nebo o / ps. Jednotlivé registry umožňují současně mazat libovolný počet O / P. Hodnotu výstupního registru lze přečíst zpět a současný stav pinů portu. Tyto mikrokontroléry začínají s akcelerovanou funkcí u zařízení LPC200.
Obecné vstupní / výstupní registry se přesouvají na sběrnici procesoru použitou pro nejlepší pravděpodobný čas I / O.
- Tyto registry jsou adresovatelné bajty.
- Celková hodnota portu může být
- Úplnou hodnotu portu lze zapsat do jediné instrukce
10bitový ADC (analogově-digitální převodník)
Mikrokontroléry jako LPC2141 nebo 42 obsahují dva Převaděče ADC , a to jsou pouze 10bitové, mají jeden a LPC2144 / 46/48 mají dva ADC, a to jsou jen 10bitové přímé aproximace. Ačkoli ADC0 zahrnuje 6 kanálů a ADC1 má 8 kanálů. Počet přístupných ADC i / ps pro LPC2141 nebo 42 je tedy 6 a 14 pro LPC2141 nebo 42.
10bitový DAC (digitální na analogový převodník)
DAC umožňuje těmto mikrokontrolérům produkovat vyměnitelné analogové o / p a VREFje nejvyšším výstupem a digitální na analogový Napětí.
Řadič zařízení - USB 2.0
Univerzální sériová sběrnice se skládá ze 4 vodičů, což podporuje komunikaci mezi řadou periferií a hostiteli. Tento řadič umožňuje šířku pásma USB pro připojení zařízení pomocí protokolu založeného na tokenu.
Sběrnice podporuje odpojení za provozu a dynamický sběr zařízení. Každá komunikace je zahájena prostřednictvím hostitelského řadiče. Tyto mikrokontroléry jsou navrženy s univerzálním řadičem sériové sběrnice, který umožňuje nahrazení dat 12 Mbit / s hostitelským řadičem USB.
UART
Tyto mikrokontroléry obsahují dva UART pro standardní přenosové a přijímací datové linky. Na rozdíl od dřívějších mikrokontrolérů (LPC2000), UART v mikrokontrolérech LPC2141 / LPC2142 / LPC2144 / LPC2146 / LPC2148 iniciují generátor částečné přenosové rychlosti používaný pro oba UART, což umožňuje těmto typům mikrokontrolérů dosáhnout typické přenosové rychlosti, jako je 115200 každou frekvencí krystalu nad 2 MHz . Kromě toho jsou řídicí funkce jako CTS / RTS kompletně prováděny v hardwaru.
Sériový řadič I / O sběrnice I2C
Každý mikrokontrolér z LPC2141 / LPC2142 / LPC2144 / LPC2146 / LPC2148 obsahuje dva I2C řadiče sběrnice, a to je obousměrné. Řízení inter-IC lze provést pomocí dvou vodičů, konkrétně SCL a SDA. Zde jsou SDA a SCL sériová hodinová linka a sériová datová linka
Každý přístroj je identifikován individuální adresou. Vysílače a přijímače zde mohou pracovat ve dvou režimech, jako je režim Master / Slave. Toto je sběrnice s více řídicími jednotkami a lze ji spravovat jedním nebo více řídicími jednotkami sběrnice, které jsou k ní připojeny. Tyto mikrokontroléry podporují přenosové rychlosti až-400 kbit / s.
Řadič SPI sériového vstupu / výstupu
Tyto mikrokontroléry obsahují jeden řadič SPI a jsou určeny ke zpracování mnoha nadřízených a podřízených jednotek spojených se specifickou sběrnicí.
Prostě master a slave mohou během specifikovaného přenosu dat konverzovat přes rozhraní. Během toho master neustále vysílá bajt dat směrem k slave, stejně jako slave neustále přenáší data směrem k masteru.
Řadič SSP sériového vstupu / výstupu
Tyto mikrokontroléry obsahují jeden SSP a tento řadič je schopen zpracovat na sběrnici SPI, Microwire nebo 4vodičovém SSI. Může komunikovat se sběrnicí několika pánů i otroků
Ale prostě konkrétní master, stejně jako slave, může konverzovat na sběrnici během specifikovaného přenosu dat. Tento mikrokontrolér podporuje plně duplexní přenosy o 4 až 16 bitových datových rámců používaných pro tok dat z nadřízeného i podřízeného.
Časovače / počitadla
Časovače a počitadla jsou určeny pro počítání cyklů PCLK (periferní hodiny) a volitelně produkují přerušení na základě 4-shodných registrů.
A obsahuje čtyři zachytit i / ps, aby zachytil hodnotu časovače, když se změní i / p signály. Pro provedení konkrétního zachycení bylo možné vybrat několik kolíků. Tyto mikrokontroléry mohou vypočítat vnější události na vstupech snímání, pokud je nejnižší vnější impuls ekvivalentní. V tomto uspořádání lze jako běžné časované snímání zvolit i / ps linky nečinného snímání.
Časovač hlídacího psa
Časovač hlídacího psa se používá k resetování mikrokontroléru v rozumném čase. Pokud je to povoleno, pak časovač vyprodukuje reset systému, pokud se spotřebitelskému programu nepodaří znovu načíst časovač v pevně stanoveném čase.
Hodiny RTC v reálném čase
RTC je určen k poskytování čítačů pro výpočet času, kdy je zvolena volnoběžná nebo normální provozní metoda. RTC využívá malé množství energie a je navrženo pro příslušná uspořádání napájená z baterie, kde centrální procesorová jednotka nefunguje neustále
Řízení výkonu
Tyto mikrokontroléry podporují dva režimy kondenzované energie, jako je režim vypnutí a režim nečinnosti. V základním režimu je provádění pokynů vyváženo, dokud nedojde k přerušení nebo RST. Funkce periferních zařízení udržují provoz v klidovém režimu a mohou způsobit přerušení, která způsobí dokončení restartu CPU. Klidový režim odstraňuje energii využívanou CPU, řadiči, paměťovými systémy a vnitřními sběrnicemi.
V režimu vypnutí je oscilátor deaktivován a IC nedostává žádné vnitřní hodiny. Periferní registry, stav procesoru s registry, vnitřní hodnoty SRAM jsou zachovány během režimu vypnutí a výstupní logické úrovně čipu zůstávají pevné.
Tento režim lze dokončit a běžný proces restartovat pomocí konkrétních přerušení, která jsou schopna pracovat bez hodin. Protože je provoz čipu vyvážený, režim Power down snižuje využití výkonu čipu téměř na nulu.
PWM - modulátor šířky impulzu
PWM jsou založeny na normálním časovém bloku a také přicházejí do všech funkcí, ačkoli jednoduše je funkce modulátoru šířky pulzu fixována na mikrokontrolérech jako LPC2141 / 42/44/46/48.
Časovač je určen k výpočtu cyklů PCLK (periferních hodin) a volitelně k produkci přerušení, když na základě 7-shodných registrů vzniknou konkrétní hodnoty časovače, a funkce PWM závisí také na událostech registračních shod.
Schopnost individuálně ovládat zvyšování a snižování hraničních pozic umožňuje využití modulace šířky pulzu pro několik aplikací. Například typické řízení motoru s vícefázovým využívá 3 nepřekrývající se výstupy PWM samostatným ovládáním každé šířky pulzu a pozic.
Bus VPB
Dělič VPB řeší asociaci mezi CCLK (hodiny procesoru) a PCLK (hodiny používané periferními zařízeními). Tento rozdělovač slouží ke dvěma účelům. Prvním použitím je napájení periferií preferovaným PCLK pomocí sběrnice VPB, aby mohly pracovat zvolenou rychlostí procesoru ARM. Aby toho bylo možné dosáhnout, lze touto rychlostí sběrnice snížit taktovací frekvenci procesoru z 1⁄ 2 -1⁄4.
Protože tato sběrnice musí při zapnutí pracovat přesně a výchozí stav při RST (reset) je, aby sběrnice fungovala na 1⁄4 hodinové frekvence procesoru. Druhým použitím je umožnění úspory energie, kdykoli aplikace nepotřebuje žádné periferie, aby fungovala na úplné rychlosti procesoru. Vzhledem k tomu, že dělič VPB je spojen s výstupem PLL, zůstává tento aktivní po celou dobu nečinnosti.
Emulace a ladění
Mikrokontrolér (LPC2141 / 42/44/46/48) obsahuje emulaci a ladění prostřednictvím sériového portu JTAG. Trasovací port umožňuje sledování provádění programu. Stopové funkce a koncepty ladění jsou multiplexovány s porty 1 a GPIO.
Zabezpečení kódu
Funkce zabezpečení kódu těchto mikrokontrolérů LPC2141 / 42/44/46/48 umožňuje funkci řídit, zda může být chráněna nebo laděna z kontroly.
Jedná se tedy o architekturu mikrokontroléru LPC2148 založenou na ARM7. Z výše uvedeného článku nakonec můžeme dojít k závěru, že ARM je architektura používaná v mnoha procesorech i mikrokontrolérech. Zde je otázka, jaká je architektura procesoru ARM?
