【正文】 周立功單片機 主題： ARM開發(fā)流程 周立功單片機 最小系統(tǒng)設(shè)計 ? 最小系統(tǒng)概述 ? 電源設(shè)計 ? 時鐘電路設(shè)計 ? 復(fù)位電路設(shè)計 ? 調(diào)試接口設(shè)計 ? 存儲系統(tǒng)設(shè)計 ? 最小系統(tǒng)示例 周立功單片機 最小系統(tǒng)概述 設(shè)計一個最小系統(tǒng)是學(xué)習(xí) ARM的好方法 一個嵌入式處理器自己是不能獨立工作的，必須給它供電、加上時鐘信號、提供復(fù)位信號，如果芯片沒有片內(nèi)程序存儲器，則還要加上存儲器系統(tǒng)，然后嵌入式處理器芯片才可能工作。這些提供嵌入式處理器運行所必須的條件的電路與嵌入式處理器共同構(gòu)成了這個嵌入式處理器的最小系統(tǒng)。而大多數(shù)基于ARM7處理器核的微控制器都有調(diào)試接口，這部分在芯片實際工作時不是必需的，但因為這部分在開發(fā)時很重要，所以也把這部分也歸入最小系統(tǒng)中。 周立功單片機 最小系統(tǒng)概述 ? 最小系統(tǒng)框圖 嵌入式控制器 時鐘系統(tǒng) 調(diào)試測試接口 復(fù)位及其 配置系統(tǒng) 存儲器系統(tǒng) 供電系統(tǒng) (電源 ) 可選，因為許多面向嵌入式領(lǐng)域的微控制器內(nèi)部集成了程序和數(shù)據(jù)存儲器 可選，但是在樣品階段通常都會設(shè)計這部分電路 周立功單片機 嵌入式控制器 時鐘系統(tǒng) 調(diào)試測試接口 復(fù)位及其 配置系統(tǒng) 存儲器系統(tǒng) 供電系統(tǒng) (電源 ) 嵌入式控制器 時鐘系統(tǒng) 調(diào)試測試接口 復(fù)位及其 配置系統(tǒng) 存儲器系統(tǒng) 供電系統(tǒng) (電源 ) 供電系統(tǒng)電源 電源系統(tǒng)為整個系統(tǒng)提供能量，是整個系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，具有極其重要的地位，但卻往往被忽略。如果電源系統(tǒng)處理得好，整個系統(tǒng)的故障往往減少了一大半。 電源設(shè)計 周立功單片機 嵌入式控制器 時鐘系統(tǒng) 調(diào)試測試接口 復(fù)位及其 配置系統(tǒng) 存儲器系統(tǒng) 供電系統(tǒng) (電源 ) 供電系統(tǒng)電源設(shè)計電源時要考慮的因素： 、電流、功率； 、電流； ； ； 磁 兼容和電磁干擾； ； ； 。 電源設(shè)計 周立功單片機 電壓 型號 數(shù)字電源 模擬電源 數(shù)字電源 模擬電源 LPC210x 無 無 LPC213x/214x 無 無 LPC22xx/21xx 電源設(shè)計 （ 1） LPC2020系列微控制所需要的電源類型 周立功單片機 電源設(shè)計 （ 2）系統(tǒng)需求 主要考慮是否需要將數(shù)字電源和模擬電源分開。 （ 1）如果不使用芯片的 A/D或者 D/A功能，可以不區(qū)分數(shù)字電源和模擬電源。 （ 2）如果使用了 A/D或者 D/A，還需考慮參考電源設(shè)計。 周立功單片機 輸 輸1 5 V輸 輸 5 V輸 輸 5 V輸 輸3 . 3 V輸 輸1 . 8 V輸 輸 1輸 輸 2輸 輸 1輸 輸輸 輸 電源設(shè)計 （ 3）電源電路的前級和末級 電源前級 電源末級 周立功單片機 電源設(shè)計 LPC2020系列微控制 70mA。為了保證可靠性并為以后升級留下余量，則電源系統(tǒng) 能夠提供的電流應(yīng)當大于 300mA。 整個系統(tǒng)在 ，這里假設(shè)電流不超過 200mA，這樣，電源系統(tǒng) 供 600mA電流即可。 分析得到以下參數(shù)： ?： 600mA； ?： 300mA。 周立功單片機 因為系統(tǒng)對這兩組電壓的要求比較高，且其功耗不是很大，所以不適合用開關(guān)電源，應(yīng)當用低壓差模擬電源（ LDO）。合乎技術(shù)參數(shù)的 LDO芯片很多， Sipex 半導(dǎo)體 SPX1117是一個較好的選擇，它的性價比高，且有一些產(chǎn)品可以與它直接替換，減少采購風(fēng)險。 電源設(shè)計 周立功單片機 SPX1117主要特點： ； 1A穩(wěn)定峰值電流； 3V可調(diào)節(jié)； 低靜態(tài)電流； ； %線形調(diào)整率； %負載調(diào)整率； 過流及溫度保護； 多種封裝供選擇。 電源設(shè)計 周立功單片機 V i n1GND2V ou t3U 12S P X 1117M 3 C 33104C610uF / 16V+ 5V V D D V i n1GND2V ou t3U 11S P X 1117M 3 C 44104C710uF / 16V+ 5V V D D 電源設(shè)計 末級電源 電路實例 周立功單片機 電源設(shè)計 模數(shù)隔離實例 10410uH10uH104104VDDAVs s AVDDVs sLPC2131+模擬地 VssA數(shù)字電源 + V 模擬電源 + V數(shù)字地 Vss周立功單片機 盡管 SPX1117允許的輸入電壓可達 20V（參考芯片數(shù)據(jù)手冊），但太高的電壓使芯片的發(fā)熱量上升，散熱系統(tǒng)不好設(shè)計，同時影響芯片的性能。這樣，就需要前級電路調(diào)整一下。如果系統(tǒng)可能使用多種電源（如交流電和電池），各種電源的電壓輸出不一樣，就更需要前級調(diào)整以適應(yīng)末級的輸入。通過之前的分析，前級的輸出選擇為 5V。選擇 5V作為前級的輸出有兩個原因： ?這個電壓滿足 SPX1117的要求； ?目前很多器件還是需要 5V供電的，這個 5V可以兼做前級和末級了。 電源設(shè)計 周立功單片機 根據(jù)系統(tǒng)在 5V上消耗的電流和體積、成本等方面的考慮，前級電路可以使用開關(guān)電源，也可以使用模擬電源。 它們的特別如下： ?開關(guān)電源：效率較高，可以減少發(fā)熱量，因而在功率較大時可以減小電源模塊的體積； ?模擬電源：電路簡單，輸出電壓紋波較小，并且干擾較開關(guān)電源小得多。 電源設(shè)計 周立功單片機 電源設(shè)計 V i n1GND2V ou t3U 11S P X 1117M 3 C2104C3220uF / 35V+ 5VC4104C1220uF / 35V123C Z 1P O W E R ( 9 V )C3220uF / 35VL1330uH / 1A1423 5V I NGND/ON OFFF E E D B A C KO U T P U TU4L M 2575D21N 5819D11N 5819C1470uF / 35VC2104C4104123C Z 1P O W E R ( 9 V )D11N 5819+ 5V模擬電源 開關(guān)電源 前級電源 電路實例 周立功單片機 嵌入式控制器 時鐘系統(tǒng) 調(diào)試測試接口 復(fù)位及其 配置系統(tǒng) 存儲器系統(tǒng) 供電系統(tǒng) (電源 ) 目前所有的微控制器均為時序電路，需要一個時鐘信號才能工作，大多數(shù)微控制器具有晶體振蕩器。簡單的方法是利用微控制器內(nèi)部的晶體振蕩器，但有些場合（如減少功耗、需要嚴格同步等情況）需要使用外部振蕩源提供時鐘信號。 時鐘系統(tǒng) 時鐘電路設(shè)計 周立功單片機 時鐘電路設(shè)計 目前所有的微控制器均為時序電路，需要一個時鐘信號才能工作，大多數(shù)微控制器具有晶體振蕩器。簡單的方法是利用微控制器內(nèi)部的晶體振蕩器，但有些場合（如減少功耗、需要嚴格同步等情況）需要使用外部振蕩源提供時鐘信號。 LPC2020 X1 X2 C C Xtal LPC2020 X1 X2 C Clock 使用內(nèi)部振蕩器 使用外部時鐘源 可以使用穩(wěn)定的時鐘信號源，如有源晶振等。 周立功單片機 嵌入式控制器 時鐘系統(tǒng) 調(diào)試測試接口 復(fù)位及其 配置系統(tǒng) 存儲器系統(tǒng) 供電系統(tǒng) (電源 ) 微控制器在上電時狀態(tài)并不確定，這造成微控制器不能正確工作。為解決這個問題，所有微控制器均有一個復(fù)位邏輯，它負責(zé)將微控制器初始化為某個確定的狀態(tài)。這個復(fù)位邏輯需要一個復(fù)位信號才能工作。一些微控制器自己在上電時會產(chǎn)生復(fù)位信號，但大多數(shù)微控制器需要外部輸入這個信號。這個信號的穩(wěn)定性和可靠性對微控制器的正常工作有重大影響。 復(fù)位及其 配置系統(tǒng) 復(fù)位電路設(shè)計 周立功單片機 復(fù)位電路可以使用簡單的阻容復(fù)位，這個電路成本低廉，但不能保證任何情況產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的復(fù)位信號，所以一般場合需要使用專門的復(fù)位芯片。 阻容復(fù)位 R110K+ 3 .3 VLP C 20 00C147u 復(fù)位電路設(shè)計 最好避免使用！ 周立功單片機 常用的復(fù)位專用芯片有 CATALYST公司的 CAT800系列， Sipex公司的 SP700系列和 SP800系列。為了適應(yīng)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，這些公司還推出帶有 EEPROM存儲器和看門狗的復(fù)位芯片，這可以降低系統(tǒng)成本和縮小產(chǎn)品體積，減少元件數(shù)量也有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 如果系統(tǒng)不需要手動復(fù)位功能，可以選擇 CAT809。如果需要手動復(fù)位功能，可以選擇 SP705/70 SP708SCN。 種類繁多的復(fù)位芯片可以滿足不同工作電壓和不同復(fù)位方式的系統(tǒng)，這里僅介紹其中部分。 注意 ：復(fù)位芯片的復(fù)位門檻的選擇至關(guān)重要，一般應(yīng)當選擇微控制器的 IO口供電電壓范圍為標準。 LPC2020這個范圍為： ～ ，所以選擇復(fù)位門檻電壓為 ，即電源電壓低于 信號。 復(fù)位電路設(shè)計 周立功單片機 復(fù)位電路設(shè)計 復(fù)位電路實例 CAT809 ? 低有效復(fù)位； ? 在工業(yè)級溫度范圍的應(yīng)用中可直接代替 MAX809； ? Vcc低至 ，復(fù)位信號仍然有效； ? 6uA的電源電流； ? 抗電源的瞬態(tài)干擾； ? 緊湊的 3腳 SOT23和 SC70封裝； ? 工業(yè)級溫度范圍：－ 40℃ ～ +85℃ 。 G N DV C CR S TLPC 2 000R S T+ 3. 3VCAT 8 09R110K周立功單片機 復(fù)位電路設(shè)計 MRNCPF IGN DVC CRS TRS TPF OR S TLPC 20 00RS T+ 3. 3VSP708復(fù)位電路實例 SP708/R/S/T ? :SP708R； :SP708S； :SP708T； ? 復(fù)位脈沖寬度 200ms； ? 最大電源電流 40uA； ? 支持開關(guān)式 TTL/CMOS手動復(fù)位輸入； ? Vcc下降至 1V時， nRESET信號仍然有效； ? SP708/R/S/T支持高 /低電平兩種方式。 周立功單片機 復(fù)位電路設(shè)計 復(fù)位電路實例 SP6200/6201 ? 適用于要求高精度、快速操作和方便使用的應(yīng)用； ? 極低的關(guān)斷電流：最大為 1uA； ? 低壓差： 160mV@100mA。輸出電壓高精度： 2% ； ? 邏輯控制的電子使能； ? 復(fù)位輸出 (VOUT良好 )； ? 1uF的陶瓷電容就可保持器件無條件穩(wěn)定工作。 電壓輸出使能 復(fù)位輸出 周立功單片機 復(fù)位電路設(shè)計 復(fù)位電路實例 CAT1024/1025 ? 具有 2K字節(jié) EEPROM存儲器，數(shù)據(jù)保存時間長達 100年； ? 存儲器采用 400KHz的 I2C總線接口， 16字節(jié)的頁寫緩沖區(qū)； ? CAT1025具有高、低電平復(fù)位信號， CAT1024具有低電平復(fù)位信號。 Vcc低至 1V時復(fù)位仍有效； ? 工作電壓范圍： ～ ； ? 手動復(fù)位輸入。 V D D 3. 310K10K10KMR1R E S E T2R E S E T3V S S4S D A5S C L6WP7V C C8U3C A T 10 25 J I 30V D D 3. 3nR S TR S TS C L 0S D A 0周立功單片機 復(fù)位電路設(shè)計 微控制器在復(fù)位后可能有多種初始狀態(tài)，具體復(fù)位到哪種初始狀態(tài)是在復(fù)位的過程中決定的。復(fù)位邏輯可能通過片內(nèi)只讀存儲器中的數(shù)據(jù)決定具體的初始狀態(tài)，但更多的是通過復(fù)位期間的引腳狀態(tài)決定，也可能通過兩者共同決定。用引腳狀態(tài)配置復(fù)位后的初始狀態(tài)沒有統(tǒng)一的方法，需要根據(jù)相關(guān)芯片的手冊決定。 LPC 2 000RS TP2 .26P2 .27 P1 .26P1 .20P0 .1410K * 2nR ST