【正文】 走近 CortexM0 —— 市場定價(jià)最低的 32位 MCU 目 錄 CortexM0內(nèi)核 簡介 1 2 LPC1100系列 MCU簡介 3 LPC1100系列 MCU性能分析 4 LPC1100系列 MCU開發(fā)工具 5 LPC1100系列 MCU應(yīng)用案例 NXP微處理器回顧 80C51 LPC900/LPC700 8位單片機(jī) 高達(dá) 18MHz 重點(diǎn)應(yīng)用 工業(yè) 消費(fèi) 多媒體 自動(dòng)化 NXP微控制器 Cortex CortexM0 ARM7 ARM9 CortexM3 CortexM4 ARM7DMIS ARM720(LH7) ARM926EJS ARM922T(LH7A) ARM968(LPC2900) LPC1000 LPC2023 LPC3000 低功耗 /混合信號(hào) 中檔 應(yīng)用處理器 高達(dá) 100MHz 高達(dá) 84MHz 高達(dá) 270MHz 傳感器 電子計(jì)量 16位應(yīng)用 電池應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 工業(yè) 智能控制 白色家電 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 工業(yè) 消費(fèi) 多媒體 憑借其出色的數(shù)據(jù)處理能力、多樣化的節(jié)能模式及業(yè)界領(lǐng)先的超低功耗，為追求 ARM架構(gòu)的 8/16位 MCU用戶提供一種全新的 32位處理器解決方案。 目前是市場上定價(jià)最低的 32位 MCU，其價(jià)值和易用性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過市場上的 8/16位 MCU。 LPC1100 LPC1100 LPC1100 CortexM0TM系列處理器的市場定位 CortexM0內(nèi)核簡介 CortexM0處理器 32位 ARM RISC處理器 ? 16位 Thumb指令集 功耗與面積高度優(yōu)化 ? 設(shè)計(jì)專用于低成本、低功耗場合 中斷現(xiàn)場自動(dòng)保存 ? 減少進(jìn)入與退出中斷的軟件開銷 確定的指令執(zhí)行時(shí)間 ? 同一類指令的執(zhí)行時(shí)間總是確定的 Thumb指令集 32位的操作碼 16位的指令系統(tǒng) ? 應(yīng)用于 ARM7TDMI（‘ T’代表 Thumb） ? 自 ARM處理器問世以來都支 持 Thumb指令集 ? 更小的代碼量 超集： Thumb2指令集 ? 處理器所有的操作都能在 Thumb狀態(tài)下完成 ? 16位指令與 32位指令并存 ? Cortex系列處理器都能支持 ARM7 ARM9 CortexM3 CortexM0 CortexR4 CortexA9 Thumb? 向上兼容 CortexM0指令集架構(gòu) ? 基于 16位的 Thumb ISA指令集 ? Dhrystone測試－ ISA： ARM7TDMI的小型指令集架構(gòu) ? 完成 16或 32位的數(shù)據(jù)傳輸 只需一條指令 Dhrystone：整形運(yùn)算性能測試 Thumb Thumb2 僅 56條指令，且指令執(zhí)行時(shí)間都是確定的 CortexM0/M3指令集比較 內(nèi)部寄存器 (17個(gè) ) ? 所有的寄存器都是 32位 ? 存在可以處理 8/16/32位數(shù) 據(jù)的指令 內(nèi)部寄存器 (17個(gè) ) 堆棧指針 R13（ SP） 連接寄存器 R14（ LR） 程序計(jì)數(shù)器 R15（ PC） 程序狀態(tài)寄存器組 （ xPSR） R0 – R7（低區(qū)寄存器） 13個(gè)通用寄存器（ R0 ~ R12） R8 – R12（高區(qū)寄存器） 3個(gè)特殊功能寄存器（ R13 ~ R15） 指令執(zhí)行 ? 絕大多數(shù)指令占用 2字節(jié)的存儲(chǔ)空間 ? 指令執(zhí)行占用確定的時(shí)間 ― 數(shù)據(jù)處理指令（例如加、移位、邏輯或） 1個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成 ― 數(shù)據(jù)傳輸（例如加載，存儲(chǔ)）需 2個(gè)時(shí)鐘周期 ― 分支轉(zhuǎn)移指令需要 3個(gè)時(shí)鐘周期 ? 指令操作碼都是 32位 ― 處理器的寄存器和算術(shù)邏輯單元（ ALU ）都是 32位 示例： 16位乘法 以一個(gè)具有 10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADC）的處理器乘法操作為例： 8位操作 16位操作 32位操作 時(shí) 間： 48個(gè)時(shí)鐘周期 代碼量： 48個(gè)字節(jié) 時(shí) 間： 8個(gè)時(shí)鐘周期 代碼量： 8個(gè)字節(jié) 時(shí) 間： 1個(gè)時(shí)鐘周期 代碼量： 2個(gè)字節(jié) 嵌套向量中斷控制器（ NVIC） ? 更有效地處理異常中斷 ― 集成于處理器內(nèi)部，靠近內(nèi)核 ― 高效處理系統(tǒng)異常（Exceptions）和中斷（Interrupts） ? 特性 ― 異常優(yōu)先級(jí)設(shè)置 ― “咬尾中斷”機(jī)制和“晚到異?！碧幚? ? 完全確定的異常處理時(shí)間 ― 異常處理所花銷的時(shí)鐘周期數(shù)一樣 ― 16個(gè)時(shí)鐘周期的固定開銷 ― 特定寄存器用來權(quán)衡延時(shí)和預(yù)防抖動(dòng) ? 只要會(huì) C就能編寫程序 中斷處理 ? 當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，硬件自動(dòng)將相關(guān)寄存器的值壓入堆棧 Push ? 中斷處理程序可完全用 C語言編寫 ― 堆棧內(nèi)容支持 ARM架構(gòu)的 C/C++函數(shù)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn) ? 復(fù)位后初始堆棧指針 SP指向 0x00處 中斷處理函數(shù)的對(duì)比 軟件控制睡眠模式 ? Sleep（睡眠） ? Deep sleep（深度睡眠） ? WIC喚醒信號(hào)傳遞給 PMU CortexM0 NVIC 電源管理單元 (PMU) WIC 喚醒 外部中斷 喚醒 深度睡眠 ? CortexM系列具很好的睡眠模式控制 ― 極低的待機(jī)功耗 (CortexM0內(nèi)核功耗不到 40μA/MHz) ― 非常適用于電池便攜設(shè)備 ― 一個(gè)低門數(shù)中斷喚醒控制器（ WIC） ― 內(nèi)核時(shí)鐘停止 ― NVIC繼續(xù)對(duì)中斷有效 ― WIC對(duì)選擇指定中斷有效 ― CortexM0可進(jìn)入保持狀態(tài) ― 內(nèi)核立即被喚醒 ― 立即響應(yīng)關(guān)鍵事件 LPC1100系列產(chǎn)品介紹 LPC1100系列芯片選型 型號(hào) Flash SRAM UART RS485 I2C/Fast+ SSP ADC 封裝 LPC1111 LPC1111FHN33/101 8kB 2kB 1 1 1 8 HVQFN33 LPC1111FHN33/201 8KB 4kB 1 1 1 8 HVQFN33 LPC1112 LPC1112FHN33/101 16kB 2kB 1 1 1 8 HVQFN33 LPC1112FHN33/201 16kB 4kB 1 1 1 8 HVQFN33 LPC1113 LPC1113FHN33/201 24kB 4kB 1 1 1 8 HVQFN33 LPC1113FHN33/301 24kB 8kB 1 1 1 8 HVQFN33 LPC1113FBD48/301 24kB 8kB 1 1 2 8 LQFP48 LPC1114 LPC1114FHN33/201 32kB 4kB 1 1 1 8 HVQFN33 LPC1114FHN33/301 32kB 8kB 1 1 1 8 HVQFN33 LPC1114FBD48/301 32kB 8kB 1 1 2 8 LQFP48 LPC1114FA44/301 32kB 8kB 1 1 2 8 PLCC44 LPC1100的優(yōu)點(diǎn) ARM? ARM Core Bus Matrix NVIC WIC Debug Debugger Interface AHBLite Interface CortexTMM0 ? 超低功耗 ? 性能優(yōu)越 ? 應(yīng)用簡單 ? 片內(nèi)外設(shè)豐富 功耗分析 RAM占 25%左右 外設(shè)占 10%左右 模擬部分占 5%左右 內(nèi)核占 20%左右 Flash占 40%左右 功耗分析 1 4 3 2 0 5 6 12 16 20 24 28 32 36 頻率(MHz) 電流(mA) LPC1100電流與頻率 While（ 1）；循環(huán) 150181。A/MHz mA 12MHz 單周期乘法器 LPC1100 ? 單周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè) 32 位字進(jìn)行乘法運(yùn)算 存儲(chǔ)方式 ? 小端模式 操作系統(tǒng)擴(kuò)展 ? 24位系統(tǒng)節(jié)拍定時(shí)器 ? 進(jìn)程堆棧指針寄存器 ? 高級(jí)訪問指令 調(diào)試 ? 支持串行調(diào)試 (SWD) ? 支持 4個(gè)斷點(diǎn)， 2個(gè)觀察點(diǎn) ? 不支持串行線跟蹤輸出 (SWO) LPC1100系列芯片的配置 LPC1100的系統(tǒng)框圖 AHBLite總線 32位 Flash 8/16/24/32kB SRAM 2/4/8kB ROM 高速 GPIO 時(shí)鐘產(chǎn)生 電源控制 IRC POR AHB轉(zhuǎn) APB總線橋 UART 32位 Counter/Timer0/1 16位 Counter/Timer0/1 10位 ADC SPI0/1 I2C WDT IO 配置 系統(tǒng)控制 電源管理 LPC1111/12/13/14 系統(tǒng)總線 調(diào)試接口 CortexM0 NVIC SYSTICK AHBLite總線 32位 Flash 8/16/24/32kB SRAM 2/4/8kB ROM 高速 GPI