嵌入式系统及应用-chapter_6.ppt

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1、周立功单片机嵌入式系统及应用-chapter_6 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望周立功单片机第6章目录q1.最小系统q2.片内外设q3.总线接口q4.其它外设周立功单片机第6章目录q1.最小系统q2.片内外设q3.总线接口q4.其它外设周立功单片机6.1最小系统简介一个嵌入式处理器自己是不能独立工作的，必须给它供电、加上时钟信号、提供复位信号，如果芯片没有片内程序存储器，则还要加上存储器系统，然后嵌入式处理器芯片才可能工作。这些提供嵌入式处理器运行

2、所必须的条件的电路与嵌入式处理器共同构成了这个嵌入式处理器的最小系统。而大多数基于ARM7处理器核的微控制器都有调试接口，这部分在芯片实际工作时不是必需的，但因为这部分在开发时很重要，所以也把这部分也归入最小系统中。周立功单片机6.1最小系统简介嵌入式控制器时钟系统调试测试接口复位及其配置系统存储器系统供电系统(电源)可选，因为许多面向嵌入式领域的微控制器内部集成了程序和数据存储器最小系统框图可选，但是在样品阶段通常都会设计这部分电路周立功单片机嵌入式控制器时钟系统调试测试接口复位及其配置系统存储器系统供电系统(电源)嵌入式控制器时钟系统调试测试接口复位及其配置系统存储器系统供电系统(电源)各

3、部件简介电源供电系统(电源)电源系统为整个系统提供能量，是整个系统工作的基础，具有极其重要的地位，但却往往被忽略。如果电源系统处理得好，整个系统的故障往往减少了一大半。周立功单片机各部件简介电源嵌入式控制器时钟系统调试测试接口复位及其配置系统存储器系统供电系统(电源)供电系统(电源)设计电源时要考虑的因素：1.输出的电压、电流、功率；2.输入的电压、电流；3.安全因素；4.输出纹波；5.电池兼容和电磁干扰；6.体积限制；7.功耗限制；8.成本限制。周立功单片机对于LPC2200系列微控制器，它有4组电源输入。理想情况下需要提供4组独立的电源，它们需要单点接地或大面积接地。甚至还有为系统中其它的

4、部件提供更多种类的电源。但如果没有使用LPC2000内部的AD功能，或对AD的要求不高，模拟电源和数字电源可以不分开供电。这样LPC2200和LPC210 x都只需要两组电源。各部件简介电源1.分析需求LPC2000系列微控制所需要的电源类型：电压型号3.3V1.8VLPC210 xV3.3V1.8LPC22xxV3.3D、V3.3AV1.8D、V1.8ALPC213xV3.3D、V3.3A无V3.3D表示数字电源，V3.3A表示模拟电源。LPC2104/05/06无模拟和数字之分。周立功单片机各部件简介电源2.设计末级电源电路LPC2000系列微控制1.8V消耗电流的极限值为70mA。为了保

5、证可靠性并为以后升级留下余量，则电源系统1.8V能够提供的电流应当大于300mA。整个系统在3.3V上消耗的电流与外部条件有很大的关系，这里假设电流不超过200mA，这样，电源系统3.3V能够提供600mA电流即可。分析得到以下参数：3.3V电源设计最大电流：600mA；1.8V电源设计最大电流：300mA。周立功单片机各部件简介电源2.设计末级电源电路在了解功率消耗之后，需要选择合适的器件。因为系统对这两组电压的要求比较高，且其功耗不是很大，所以不适合用开关电源，应当用低压差模拟电源（LDO）。合乎技术参数的LDO芯片很多，Sipex半导体SPX1117是一个较好的选择，它的性价比较好，且有

6、一些产品可以与它直接替换，减少采购风险。周立功单片机各部件简介电源SPX1117主要特点：0.8A稳定输出电流；1A稳定峰值电流；3V可调节；低静态电流；0.8A0.8A时低压差为时低压差为1.1V1.1V；0.1%线形调整率；0.2%负载调整率；过流及温度保护；多种封装供选择。周立功单片机各部件简介电源3.设计前级电源电路尽管SPX1117允许的输入电压可达20V（参考芯片数据手册），但太高的电压使芯片的发热量上升，散热系统不好设计，同时影响芯片的性能。这样，就需要前级电路调整一下。如果系统可能使用多种电源（如交流电和电池），各种电源的电压输出不一样，就更需要前级调整以适应末级的输入。通过之

7、前的分析，前级的输出选择为5V。选择5V作为前级的输出有两个原因：这个电压满足SPX1117的要求；目前很多器件还是需要5V供电的，这个5V可以兼做前级和末级了。周立功单片机各部件简介电源3.设计前级电源电路根据系统在5V上消耗的电流和体积、成本等方面的考虑，前级电路可以使用开关电源，也可以使用模拟电源。它们的特别如下：开关电源：效率较高，可以减少发热量，因而在功率较大时可以减小电源模块的体积；模拟电源：电路简单，输出电压纹波较小，并且干扰较开关电源小得多。周立功单片机各部件简介电源模拟电源开关电源周立功单片机嵌入式控制器时钟系统调试测试接口复位及其配置系统存储器系统供电系统(电源)各部件简介

8、时钟目前所有的微控制器均为时序电路，需要一个时钟信号才能工作，大多数微控制器具有晶体振荡器。简单的方法是利用微控制器内部的晶体振荡器，但有些场合（如减少功耗、需要严格同步等情况）需要使用外部振荡源提供时钟信号。时钟系统周立功单片机各部件简介时钟目前所有的微控制器均为时序电路，需要一个时钟信号才能工作，大多数微控制器具有晶体振荡器。简单的方法是利用微控制器内部的晶体振荡器，但有些场合（如减少功耗、需要严格同步等情况）需要使用外部振荡源提供时钟信号。LPC2000X1X2CCXtalLPC2000X1X2CClock使用内部振荡器使用外部时钟源可以使用稳定的时钟信号源，如有源晶振等。周立功单片机嵌

9、入式控制器时钟系统调试测试接口复位及其配置系统存储器系统供电系统(电源)各部件简介复位及其芯片配置微控制器在上电时状态并不确定，这造成微控制器不能正确工作。为解决这个问题，所有微控制器均有一个复位逻辑，它负责将微控制器初始化为某个确定的状态。这个复位逻辑需要一个复位信号才能工作。一些微控制器自己在上电时会产生复位信号，但大多数微控制器需要外部输入这个信号。这个信号的稳定性和可靠性对微控制器的正常工作有重大影响。复位及其配置系统周立功单片机各部件简介复位及其芯片配置复位电路可以使用简单的阻容复位，这个电路成本低廉，但不能保证任何情况产生稳定可靠的复位信号，所以一般场合需要使用专门的复位芯片。阻容

10、复位周立功单片机各部件简介复位及其芯片配置常用的复位专用芯片有CATALYST公司的CAT800系列，Sipex公司的SP700系列和SP800系列。为了适应嵌入式系统的应用，这些公司还推出带有EEPROM存储器和看门狗的复位芯片，这可以降低系统成本和缩小产品体积，减少元件数量也有利于系统的稳定性。如果系统不需要手动复位功能，可以选择CAT809。如果需要手动复位功能，可以选择SP705/706、SP708SCN。种类繁多的复位芯片可以满足不同工作电压和不同复位方式的系统，这里仅介绍其中部分。注意：复位芯片的复位门槛的选择至关重要，一般应当选择微控制器的IO口供电电压范围为标准。LPC2000

11、这个范围为：3.0V3.6V，所以选择复位门槛电压为2.93V，即电源电压低于2.93V时产生复位信号。周立功单片机各部件简介复位及其芯片配置CAT809CAT8093脚微控制器电源监控电路：低有效复位；在工业级温度范围的应用中可直接代替MAX809；Vcc低至1.0V时，复位信号仍然有效；6uA的电源电流；抗电源的瞬态干扰；紧凑的3脚SOT23和SC70封装；工业级温度范围：40+85。周立功单片机各部件简介复位及其芯片配置SP708/R/S/TSP708/R/S/T低功耗微处理器复位监控芯片：2.63V:SP708R；2.93V:SP708S；3.08V:SP708T；复位脉冲宽度-200

12、ms；最大电源电流40uA；支持开关式TTL/CMOS手动复位输入；Vcc下降至1V时，nRESET信号仍然有效；SP708/R/S/T支持高/低电平两种方式。周立功单片机各部件简介复位及其芯片配置SP6200/6201SP6200/6201带复位输出的 LDO调节器：适用于要求高精度、快速操作和方便使用的应用；极低的关断电流：最大为1uA；低压差：160mV100mA。输出电压高精度：2%；逻辑控制的电子使能；复位输出(VOUT良好)；1uF的陶瓷电容就可保持器件无条件稳定工作。电压输出使能复位输出周立功单片机各部件简介复位及其芯片配置CAT1024/1025CAT1024/1025带EEP

13、ROM的复位芯片：具有2K字节EEPROM存储器，数据保存时间长达100年；存储器采用400KHz的I2C总线接口，16字节的页写缓冲区；CAT1025具有高、低电平复位信号，CAT1024具有低电平复位信号。Vcc低至1V时复位仍有效；工作电压范围：2.7V5.5V；手动复位输入。周立功单片机各部件简介复位及其芯片配置微控制器在复位后可能有多种初始状态，具体复位到哪种初始状态是在复位的过程中决定的。复位逻辑可能通过片内只读存储器中的数据决定具体的初始状态，但更多的是通过复位期间的引脚状态决定，也可能通过两者共同决定。用引脚状态配置复位后的初始状态没有统一的方法，需要根据相关芯片的手册决定。P

14、2.26和P2.27决定复位后存储器的来源以及存储器的宽度P1.26决定复位后是否使用P1.31P1.26作为调试端口P1.20决定复位后是否使用P1.25P1.16作为跟踪端口P0.14决定复位后是否进入ISP状态周立功单片机嵌入式控制器时钟系统调试测试接口复位及其配置系统存储器系统供电系统(电源)各部件简介存储器系统对于大部分微控制器来说，存储器系统不是必需的，但如果微控制器没有片内程序存储器或数据存储器时，就必须设计存储器系统，这一般通过微控制器的外部总线接口实现。注：外部总线的接口方法请参看6.3节。存储器系统周立功单片机各部件简介存储器系统LPC2210存储器系统LPC2210SRA

15、MFLASH周立功单片机嵌入式控制器时钟系统调试测试接口复位及其配置系统存储器系统供电系统(电源)各部件简介调试与测试接口调试与测试接口不是系统运行必须的，但现代系统越来越强调可测性，调试、测试接口的设计也要重视了。LPC2000有一个内置JTAG调试接口，通过这个接口可以控制芯片的运行并获取内部信息。调试测试接口周立功单片机调试接口电路一各部件简介调试与测试接口在该电路中，复位电路与前面介绍电路有所不同。它在复位信号和CPU之间插入了三态门74HC125。使用三态门主要是为了复位芯片和JTAG（ETM）仿真器都可以复位芯片。如果没有74HC125，当复位芯片输出高电平时，JTAG（ETM）仿

16、真器就不可能把它拉低，这不但不能实现需要的功能，还可能损坏复位芯片或JTAG（ETM）仿真器。周立功单片机各部件简介调试与测试接口因为这种电路JTAG（ETM）仿真器对LPC2000有完全的控制，其仿真性能最好。不过，由于74HC125工作的电压范围低于复位芯片的工作电压范围，所以此电路一般用于样机。正式产品中可以不需要这部分电路。周立功单片机调试接口电路一各部件简介调试与测试接口ETM功能仅在高级仿真器中具有，用户如果没有使用，可以将其省略，同时把TRACESYNC信号上的电阻也去掉。周立功单片机调试接口电路二各部件简介调试与测试接口周立功单片机6.1最小系统完整的最小系统LPC2000系列

17、微控制器具有4种类型的最小系统。LPC2100系列没有外部总线接口的最小系统；LPC2130系列没有外部总线接口的最小系统；LPC2200系列使用外部存储器的最小系统；LPC2200系列使用内部存储器的最小系统。周立功单片机完整的最小系统LPC2100系列决定是否进入ISP状态，如果该引脚悬空将影响程序脱机运行周立功单片机完整的最小系统LPC2130系列只需要3.3V单电源周立功单片机完整的最小系统LPC2200使用外部存储器复位后使用外部16位宽度存储器周立功单片机完整的最小系统LPC2200不使用外部存储器复位后使用内部存储器周立功单片机第6章目录q1.最小系统q2.片内外设q3.总线接口

18、q4.其它外设周立功单片机6.2片内外设简介本节介绍LPC2000系列微控制器片内外设的接口设计，主要介绍以下几种：GPIO（通用I/O）UART、MODEMI2CSPI周立功单片机GPIO外设接口设计LPC2000系列的绝大多数GPIO为真正的全双向I/O口，可以独立控制每一根I/O口线的状态是输入还是输出，绝大多数GPIO的输出为推挽输出，可以独立控制每一根I/O口的输出状态。虽然LPC2000系列的I/O电压为3.3V，GPIO的输出最高为I/O口电源电压，但绝大多数GPIO能够承受5V电压的输入，绝大多数GPIO作为输入时是处于高阻状态。因为LPC2000系列的GPIO有以上特性，所以

19、可以用它们（通过程序）模拟很多器件的时序达到控制相应器件的目的。周立功单片机GPIO外设接口设计按键独立式按键输入原理：根据IO口的状态了解外部按键是否按下；优点：编程简单；缺点：口线利用率不高。行列式按键输入原理：行线逐个输出，列线读入，循环一次可以了解外部按键状态；优点：可以连接较多按键；缺点：编程较复杂。周立功单片机GPIO外设接口设计LED控制GPIO直接驱动LED原理：当IO口输出高电平时LED熄灭，输出低电平时LED点亮。使用时要注意IO口的驱动能力；优点：编程简单；缺点：信息简单。使用三极管驱动LED数码管原理：每个IO口驱动数码管的一段，不同组合可以构成不同的数字或部分字母；优

20、点：可以表示更丰富的信息；缺点：成本较高。周立功单片机GPIO外设接口设计蜂鸣器原理：如果为直流蜂鸣器，那么只需提供额定电压就可以鸣叫。如果为交流蜂鸣器，那么需要提供一定频率的交流信号，蜂鸣器才能鸣叫。通过IO口控制蜂鸣器的供电。该上拉电阻可以避免当IO口作为输入时，Q1基极悬空引起漏电。周立功单片机GPIO外设接口设计模拟总线LPC2000系列部分芯片没有外部总线，当它们需要外接总线设备时就必须用GPIO模拟总线了。因为总线需要大量的信号线，而LPC2000的GPIO资源是宝贵的，所以模拟总线的设计的首要任务是节省GPIO的使用量，这就需要地址、数据总线复用了。周立功单片机GPIO外设接口设

21、计模拟总线8位地址的模拟总线周立功单片机GPIO外设接口设计模拟总线16位地址的模拟总线周立功单片机GPIO外设接口设计模拟总线24位地址的模拟总线周立功单片机UART、MODEM外设接口设计UART简介：通用异步收发器UART(即UniversalAsynchronousReceiverandTransmitter)是用硬件实现异步串行通信的通信接口电路。UART异步串行通信接口是嵌入式系统最常用的接口，可用来与上位机或其它外部设备进行数据通信。LPC2000系列ARM7微控制器均具有两个UART，它们的结构及寄存器符合16C550工业标准。周立功单片机UART、MODEM外设接口设计UAR

22、T：是通用异步串行通信接口的总称，UART允许在串行链路上进行全双工的通信，输出/输入的电平为TTL电平。一般来说，全双工UART定义了一个串行发送引脚(TXD)和一个串行接收引脚(RXD)，可以在同一时刻发送和接收数据。16C500：是一种工业标准的UART，此类UART芯片内部集成了可编程的波特率发生器、发送/接收FIFO、处理器中断系统和各种总线状态错误检测电路等等，并具有完全的MODEM控制能力。RS232：是美国电子工业协会(EIA)制定的串行通讯标准，又称RS-232-C。RS232是一个全双工的通讯标准，它可以同时进行数据接收和发送的工作。周立功单片机UART、MODEM外设接口

23、设计 LPC2000系列ARM7微控制器包含有两个UART接口，详细请参考5.10节。使用UART时，数据位的宽度是由波特率而定。周立功单片机UART、MODEM外设接口设计 如果要使用UART0与RS232接口的设备进行基本的通讯，那么就需要一个RS232转换器将TTL电平转换成RS232电平。周立功单片机UART、MODEM外设接口设计 LPC2000系列ARM7微控制器的UART1带有完整的调制解调器(MODEM)接口，只要使用SP3243ECA转换芯片将信号转换成RS232电平，即可与MODEM连接，控制MODEM拔号、通讯等等。周立功单片机I2C总线接口I2CBUS（InterICB

24、US）是Philips推出的芯片间串行传输总线，它以2根连线实现了完善的全双工同步数据传送，可以极方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。I2C总线采用了器件地址的硬件设置方法，通过软件寻址完全避免了器件的片选线寻址方法，从而使硬件系统具有最简单而灵活的扩展方法。详细信息请参看5.12节。周立功单片机I2C总线接口发送器：本次传输中发送数据到总线的器件；接收器：本次传输中从总线接收数据的器件；主机：初始化发送、产生时钟信号和终止发送的器件，它可以是发送器或接收器。主机通常是微控制器；从机：被主机寻址的器件，可以是发送器或接收器。名词解释周立功单片机I2C总线接口总线信号数据的有效位起始信号和停止

25、信号SDASCKSDASCK起始信号通常由主机发出，它作为一次传输的开始。在起始信号后总线被认为处于忙的状态停止信号作为一次传送的结束，在该信号之后，总线被认为再次处于空闲状态。周立功单片机I2C总线接口常用I2C器件 随着I2C总线技术的推出。很多电子厂商都推出了许多带I2C总线接口的器件，大量应用于视频、音像及通讯等领域。表6.2给出了常用的通用I2C接口的种类、型号及寻址字节。1010a10a9a8R/只写：011100SA0R/（SA0为该器件的引脚）只写：011100SA0R/（SA0为该器件的引脚）从地址：070H读：0A3H写：0A2H(1)010A2A1A0R/(2)010A2

26、A1A0R/(3)010A2A1A0R/CAT1161/2内嵌I2C总线、E2PROM、RESET、WDT功能的电源监控器件PCF8576通用低复用率LCD驱动器PCF8562带324位RAM低复用率的通用LCD驱动器ZLG7290键盘及LED驱动器PCF8563实时时钟/日历时钟CAT24WC01CAT24WC02CAT24WC04128BE2RPM256BE2RPM512BE2RPM器件地址及寻址字节型号种类周立功单片机I2C总线接口ZLG7290 ZLG7290为键盘和LED驱动器，它提供了I2C串行接口和键盘中断信号,方便与处理器连接；可驱动8位共阴数码管或64只独立LED和64个按键

27、,可控扫描位数以及可控任一数码管闪烁，提供数据译码和循环移位、段寻址等控制，8个功能键可检测任一键的连击次数，无需外接元件即可直接驱动LED即可扩展驱动电流和驱动电压。下图为ZLG7290的引脚排列。周立功单片机I2C总线接口CAT24WC02 CAT24WC02是一款I2C总线接口的E2PROM器件，其引脚如下图所示。器件地址选择 CAT24WC02的I2C总线地址的高4位固定为1010，低四位由A2、A1和A0决定。当A2A1A0引脚悬空时，默认值为000。周立功单片机I2C总线接口I2C应用示例 LPC2000系列微控制器都提供了硬件I2C总线接口和I2C总线控制器。由于LPC2000微

28、控制器的SDA和SCL端口为开漏输出，所以必须在SDA和SCL线上分别外接一个上拉电阻。该示例利用LPC2000微控制器作为I2C总线的主机，在总线上挂接着两个I2C器件作为从机，分别为E2PROM器件CAT24WC02和键盘和LED驱动器ZLG7290。R46和R48即为I2C总线上的两个上拉电阻。周立功单片机I2C总线接口I2C应用示例总线上拉电阻周立功单片机SPI总线接口SPI（SerialPeripheralInterface串行外设接口）总线系统是一种同步串行外设接口，允许MCU与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。外围设备包FLASH、RAM、A/D转换器、网络控制器、MCU

29、等。SPI系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，一般使用4条线：串行时钟线SCK、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SSEL（有的SPI接口芯片带有中断信号线INT，有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI）。详细信息参看5.13节。周立功单片机SPI总线接口SCK串行时钟，用于同步SPI接口间数据传输的时钟信号。该时钟总是由主机驱动并且从机接收；SSEL从机选择，SPI从机选择信号是一个低有效信号，用于指示被选择参与数据传输的从机。每个从机都有各自特定的从机选择输入信号。在数据处理之前，SSEL必须为低电平并

30、在整个处理过程中保持低电平。如果在数据传输中SSEL信号变为高电平，传输中止；MISO主入从出，该信号是一个单向的信号，它将数据从从机传输到主机。当器件为从机时，串行数据从该端口输出；当器件为主机时，串行数据从该端口输入；当从机没有被选择时，将该信号驱动为高阻态；MOSI主出从入，该信号是一个单向的信号，它将数据从主机传输到从机。当器件为主机时，串行数据从该端口输出；当器件为从机时，串行数据从该端口输入。引脚描述周立功单片机SPI总线接口发送与接收将数据写到SPI发送缓冲区后，时钟信号SCK的1次作用对应一位数据的发送(MISO)和另一位数据的接收（MOSI）；在主机中数据从移位寄存器中自左向

31、右发出送到从机（MOSI），同时从机中的数据自右向左发到主机（MISO），经过8个时钟周期完成1个字节的发送。输入字节保留在移位寄存器中，然后从接收缓冲区中读出一个字节的数据。周立功单片机SPI总线接口总线连接SPI总线可在软件的控制下构成各种简单的或复杂的系统，如：1个主MCU和几个从MCU；几个从MCU相互连接构成多主机系统（分布式系统）；1个主MCU和1个或几个从I/O设备。大多数应用场合中，使用1个MCU作为主机，它控制数据向1个或几个从外围器件的传送。从器件只能在主机发命令时才能接收或向主机传送数据。其数据的传输格式通常是高位（MSB）在前，低位（LSB）在后，在一些增强型的MCU中

32、高位在前或低位在前都是可通过软件设置的，如LPC2000系列微控制器。周立功单片机SPI总线接口总线连接单主单从互为主从将对方SSEL引脚拉低后，迫使对方作为从机周立功单片机SPI总线接口总线连接单主多从周立功单片机SPI总线接口总线连接多机互为主从周立功单片机SPI总线接口应用示例在把SPI与几种不同的串行I/O芯片相连时，应特别注意这些串行I/O芯片的输入输出特性。(1)输入芯片的串行数据输出是否有三态控制端。平时未选中芯片的输出端应处于高阻态。若没有三态控制端，应外加三态门。否则MCU的MISO端只能连接1个输入芯片。(2)输出芯片的串行数据输入是否有允许控制端。即应该只有在这片芯片允许

33、时，SCK脉冲才把串行数据移入该芯片；芯片禁止时，SCK对芯片无影响。若没有允许控制端，应在外部用门电路对SCK进行控制后，再加到芯片的时钟输入端，或者SPI只连接1个芯片，不能再连接其它输入或输出芯片。周立功单片机第6章目录q1.最小系统q2.片内外设q3.总线接口q4.其它外设周立功单片机6.3总线接口简介LPC2200系列具有开放的外部总线，而LPC2100系列则总线不开放，但是可以通过IO口模拟总线接口。在总线接口上可以挂接多种外部设备，包括：并行SRAM、并行Flash、USB接口、液晶模块、网络接口等设备，这里仅介绍其中部分常用的外部设备。周立功单片机并行SRAMSRAM为静态RA

34、M存储器，具有极高的读写速度，在嵌入式系统中常用来作变量/数据缓冲，或者将程序复制到SRAM上运行，以提高系统的性能。注意，SRAM属于易失性存储器，电源掉电后SRAM中的数据将会丢失，所以不可能直接使用SRAM引导程序运行。DRAM为动态RAM存储器，具有存储容量大和价格便宜的特点。DRAM是用MOS电路和电容来作存储元件，由于电容会放电，所以需要定时充电以维持存储内容的正确，例如每隔2ms刷新一次数据。PSRAM（即Pseudo-SRAM）器件是异步SRAM接口技术和利用存储阵列的高密度DRAM技术相结合的产物。实际上，这些器件实现了对主机系统透明地自刷新技术。通过扩展包括刷新操作和读出操

35、作两部分时间在内的读出周期的规定周期时间，使得透明的刷新成为可能。这种方法同样也可用于写入周期。概述周立功单片机并行SRAMSRAM器件种类繁多，这里以IS61LV25616AL为例。该芯片是美国ISSI公司的高速SRAM器件，采用CMOS技术，存储容量为512K字节，16位数据宽度，工作电源3.3V。管脚分布如下图所示。SRAM周立功单片机并行SRAMSRAM器件种类繁多，这里以IS61LV25616AL为例。该芯片是美国ISSI公司的高速SRAM器件，采用CMOS技术，存储容量为512K字节，16位数据宽度，工作电源3.3V。管脚分布如下图所示。SRAM地GND电源VDD空NC高字节选择低

36、字节选择写使能输出使能芯片使能数据输入/出I/O0I/O15地址输入A0A17管脚描述管脚名周立功单片机并行SRAMIS61LV25616AL工作模式SRAM周立功单片机并行SRAM芯片IS61LV25616AL与LPC2200的连接如下图所示。SRAM地址总线A1A18,A0未使用数据总线使用Bank0，所以片选连接在CS0周立功单片机并行SRAMPSRAM以CellularRAM的MT45W4ML16PFA为例。CellularRAM是一系列PSRAM产品，是一种高速、CMOS动态随机存取存储器，适用于低功耗的便携式产品中。CellularRAM技术有几个特点：它向后可兼容标准异步SRAM

37、器件；它是带有SRAM接口的DRAM技术；它的价格比目前使用的SRAM器件更低；器件包含有页面模式读访问，可看作是异步读协议的带宽增加的扩展特性。PSRAM为了能在异步存储器总线上实现无缝操作，CellularRAM产品集成了一种透明的自刷新机制。隐藏刷新不需要系统存储器控制器的额外支持，它对器件的读/写性能没有明显影响。MT45W4ML16PFA是CellularRAM的一种，是一个4Meg16位的64Mb器件。为了减少功耗，内核电压被降低到1.8V，为了兼容各种不同存储器总线的接口，I/O电压为3.0V。周立功单片机并行SRAM功能框图PSRAM周立功单片机并行SRAM总线操作模式PSRA

38、M周立功单片机并行SRAM与LPC2000硬件连接图PSRAMLPC2200在外部存储器接口Bank0上使用MT45W4ML16PFA，所以将LPC2200的CS0与MT45W4ML16PFA的片选引脚连接。存储器连接使用了16位总线方式。周立功单片机并行FlashFLASH存储器又称闪存，是一种可在线多次擦除的非易失性存储器，即掉电后数据不会丢失。FLASH存储器还具有体积小、功耗低、抗振性强等优点，是嵌入式系统的首选存储设备。FLASH存储器主要分为两种，一种为NOR型FLASH，另一种为NAND型FLASH。概述周立功单片机并行Flash(1)接口差别NOR型FLASH采用的是SRAM接

39、口，提供有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其片内的每一个字节；NAND型FLASH使用复杂的I/O口来串行地存取数据，各个产品或厂商的方法可能各不相同。通常是采用8个引脚来传送控制、地址和数据信息。(2)读写的基本单位NOR型FLASH操作是以“字”为基本单位；NAND型FLASH操作是以“页面”为基本单位，页的大小一般为512字节。(3)性能比较NOR型FLASH的地址线和数据线是分开的，传输效率很高，程序可以在芯片内执行。NOR型的读速度比NAND型稍快一些；NAND型的写入速度比NOR型快很多(由于NAND型读写的基本单位为“页面”，所以对于小量数据的写入，总体速度要比NOR型慢)

40、；NOR型与NAND型FLASH的区别周立功单片机并行Flash(4)容量和成本NAND型FLASH具有极高的单元密度，容量可以做得比较大，加上其生产过程更为简单，价格也就相应地降低了。NOR型FLASH占据了容量为116MB闪存市场的大部分，而NAND型FLASH只是用在8128MB的产品当中，这也说明NOR主要应用在代码存储介质中，NAND适合于数据存储，NAND在CompactFlash、SecureDigital、PCCards和MMC存储卡市场上所占份额最大。(5)软件支持在NOR型FLASH上运行代码不需要任何的软件支持，而在NAND型FLASH上进行同样操作时，通常需要驱动程序，

41、也就是内存技术驱动程序MTD(MemoryTechnologyDrivers)。NAND型和NOR型FLASH在进行写入和擦除操作时都需要MTD(说明，MTD已集成在FLASH芯片内部，它是对FLASH进行操作的接口)。NOR型与NAND型FLASH的区别周立功单片机并行Flash这里以SST39VF160为例，介绍NOR型FLASH存储器的结构及操作。SST39VF160是SST公司的CMOS多功能FLASH（MPF）器件，存储容量为2M字节，16位数据宽度(即一个字为2字节)，工作电压为2.73.6V。SST39VF160由SST特有的高性能SuperFlash技术制造而成，SuperFl

42、ash技术提供了固定的擦除和编程时间，与擦除/编程周期数无关。芯片管脚配置如下图所示。NOR型Flash存储器周立功单片机并行FlashNOR型Flash存储器符号管脚名称功能A19A0地址输入存储器地址。扇区擦除时，A19A11用来选择扇区。块擦除时，A19A15用来选择块。DQ15DQ0数据输入/输出读周期内输出数据，写周期内输入数据。写周期内数据内部锁存。OE#或CE#为高时输出为三态。CE#芯片使能CE#为低时启动器件开始工作。OE#输出使能数据输出缓冲器的门控信号。WE#写使能控制写操作。VDD电源供给电源电压：2.73.6VVss地NC不连接悬空管脚SST39VF160管脚描述NO

43、R型FLASH存储器采用的是SRAM接口，其地址线和数据线是分开的。周立功单片机模式CE#OE#WE#DQ地址读VILVILVIHDOUTAIN编程VILVIHVILDINAIN擦除VILVIHVILX扇区或块地址，芯片擦除时为XXH等待VIHXX高阻X写禁止XVILX高阻/DOUTXXXVIH高阻/DOUTX器件标识符软件模式VILVILVIH并行FlashNOR型Flash存储器SST39VF160工作模式选择周立功单片机并行FlashNOR型Flash存储器NOR型FLASH存储器容量越来越大，为了方便数据管理，将FLASH划分为块(Block)，每个块又分成扇区(Sector)。SST

44、39VF160的块大小为32K字，扇区大小为2K字。读操作，可以对任何地址的任何字节进行，不受限制；写操作，以字形式进行编程。编程前包含字的扇区必须完全擦除；擦除操作，以扇区(2K)、块(32K)或全片为单位进行擦除。擦除后数据变为0 xFF。周立功单片机并行FlashNOR型Flash存储器SST39VF160的存储器操作由命令来启动。命令通过标准微处理器写时序写入器件。将WE#拉低、CE#保持低电平来写入命令。地址总线上的地址在WE#或CE#的下降沿（无论哪一个后产生下降沿）被锁存。数据总线上的数据在WE#或CE#的上升沿（无论哪一个先产生上升沿）被锁存。存储器操作命令如下表所示。命令时序

45、第1个总线写周期第2个总线写周期第3个总线写周期第4个总线写周期第5个总线写周期第6个总线写周期地址数据地址数据地址数据地址数据地址数据地址数据字编程5555HAAH2AAAH55H5555HA0HWA3数据扇区擦除5555HAAH2AAAH55H5555H80H5555HAAH2AAAH55HSax30H块擦除5555HAAH2AAAH55H5555H80H5555HAAH2AAAH55HBax50H芯片擦除5555HAAH2AAAH55H5555H80H5555HAAH2AAAH55H5555H10H软件ID入口5555HAAH2AAAH55H5555H90HCFI查询入口5555HAAH

46、2AAAH55H5555H98H软件ID退出/CFI退出XXHF0H软件ID退出/CFI退出5555HAAH2AAAH55H5555HF0H周立功单片机并行FlashNOR型Flash存储器SST39VF160与LPC2000连接图周立功单片机并行Flash这里以K9F2808U0C为例，介绍NAND型FLASH存储器的结构及操作。K9F2808U0C是SAMSUNG公司生产的NAND型FLASH存储器，存储容量为16M8Bit，工作电压为2.73.6V。528字节的页编程操作时间为200s，16K字节的块擦除操作时间为2ms。页面的数据以每个字50ns的速度被读出。片内写控制自动实现所有编程

47、和擦除功能，包括脉冲的周期、内部校验和数据冗余。NAND型Flash存储器周立功单片机并行FlashNAND型Flash存储器K9F2808U0C的存储空间分为32K页，每一页有（512+16）字节。该寄存器被分为两个区：数据区和空闲区。数据区又可分为上、下两个区，每个区为256字节；空闲区可以用于存放ECC校验和其它校验信息。K9F2808U0C芯片的存储器阵列由16个单元组成，这16个单元串联到一起形成一个NAND结构。每个单元位于不同的页面。一个块由两个NAND结构的串组成。一个NAND结构包含16个单元。全部135168个NAND单元位于一个块中。周立功单片机并行FlashNAND型F

48、lash存储器对K9F2808U0C的操作是通过将特定的指令数据写到芯片指令寄存器中实现，指令与时序的定义如下表所示。功能第一个周期第二个周期忙时可接受的命令读数据寄存器(数据区)00h/01h-读数据寄存器(空闲区)50h-读器件ID90h-复位FFh-O页编程80h10h块擦除60hD0h读状态70h-O周立功单片机并行FlashNAND型Flash存储器K9F2808U0C与LPC2000连接图周立功单片机6.3总线接口USB（D12）USB总线主要用于USB设备与USB主机之间的数据通信，特别为USB设备与USB主机之间大量数据的传输提供了高速、可靠的传输协议。例如：在嵌入式系统中，可

49、以利用USB设备与微控制器构成USB设备。USB设备与PC机USB主控器相连就可以实现嵌入式系统与PC机之间的通信了，也就可以实现诸如U盘、移动硬盘、USB接口打印机等功能。概述周立功单片机USB（D12）PDIUSBD12是一款性价比很高的USB器件，完全符合USB1.1版规范。PDIUSBD12管脚排列及内部功能框图如下图所示。管脚排列内部框图周立功单片机PDIUSBD12是一款性价比很高的USB器件，完全符合USB1.1版规范。PDIUSBD12管脚排列及内部功能框图如下图所示。内部框图USB（D12）管脚排列管脚排列数据总线接口地址锁存片选线读选通引脚写选通引脚总线接口PDIUSBD1

50、2的硬件接口和外部存储器接口类似，可以当作一片外部RAM芯片来进行访问。LPC2200微控制器的外部数据总线与地址总线是分开的，所以PDIUSBD12的DATA0DATA7可以直接与LPC2200的数据总线的D0D7直接相连就可以构成访问PDIUSBD12的数据总线了。LPC2200微控制器访问PDIUSBD12的地址总线则必须由片选信号和地址信号构成。举个例子，PDIUSBD12的片选引脚CS_N与LPC2200的Bank2片选引脚相连，而PDIUSBD12的A0则需要与LPC2200的地址线A0相连了。周立功单片机USB（D12）PDIUSBD12与LPC2200电路原理图周立功单片机US