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飞得浦 LPC2000 系列微处理器介绍 嵌入式处理器是嵌入式系统硬件最核心的部分，飞利浦推出十余款基于 ARM7 的高性能低功耗 LPC2000 系列微控制器，来满足不断增长的嵌入式市场需求。LPC2000 系列微处理器工作频率为 60MHz，采 用基于 ARMTDMI 内核的 32 位 RISC。LPC2000 的外设接口非常丰富，包括 UART、SPI、I2C、CAN、ADC、 PWM、 RTC 等。 这一系列微控制器 LPC2114/2124/2119/2129/2194、LPC2210/2212/2214、LPC2290 /2292/2294 借助 片上存储器加载模块实现了 “零等待访问”高速闪存功能，提高了指令执行的效率。在高性能低功耗的基础 上提供了增强的通信功能和片上代码保护机制。由于内置了宽范围的串行通信接口，它们也非常适用于通信 网关、协议转换器、嵌入式软调制解调器等。6 通道的 PWM 更能用于复杂的马达控制应用。 以ARM7 微核心的体系架构，以 LPC2214 为例，其结构框图如下： 图 1 LPC2214 结构框图 LPC2214 的CPU 是一个支持实时仿真和跟踪的 16/32 位 ARM7TDMI-S 处理器，该款处理器主要用于对功 耗和成本要求比较苛刻的应用。由于使用了三级流水线技术，实现了指令的高效执行。ARM7TDMI-S 处理器 除了支持标准 32 位 ARM 指令集，也支持 16位的 THUMB 指令集，THUMB 代码仅为 ARM 代码规模的 65%，但 其性能却相当于连接到 16位存储器系统的相同 ARM 处理器性能的 160%。 片上系统时钟由外部振荡器经过锁相环倍频产生，最高工作频率高达 60MHZ。片内存储器控制器是通过 单独的局部总线与 CPU 接口，这样做的目的是为了避免总线仲裁的不确定性、总线获得的延迟和总线上的等 待周期，从而获得更高的实时性能。 中断控制器和外部总线控制器是通过 AMBA 高性能总线（AHB）实现与 CPU 接口的，外部总线控制器支 持 8/16/32 位外部存储器。 LPC2214片内外设通过VPB 总线， AHB 到 VPB 的桥与AHB 总线相连。 同时其具有多个串行接口,包括 2 个 16C550 工业标准 UART、高速 I2C 接口（400 kHz）和 2 个 SPI 接口。它还具有 8 路 10 位A/D 转换器 （0~3V 测量范围），转换时间可低至 2.44uS；2 个 32 位定时器 （带4 路捕获和 4 路比较通道）；PWM 单元 （6 路 输出）；实时时钟和看门狗，112 个通用 I/O 口（可承受 5V 电压）；2 个低功耗模式：空闲和掉电。 片上集成高速闪存 LPC2000 系列的片上闪存专为嵌入式应用而设计。 采用 0.18 微米的工艺， 双晶体管单元和耐久的写/擦机制， 可实现写/擦一万次，128位宽的优化阵列，零等待的访问，使程序可以全速运行。同时还提供对片上程序 保护机制，防止代码被复制。 图2 存储器加速模块 LPC2000 系列微控制器能够实现零等待访问的高速闪存，这主要归功于片上的存储器加速模块。图2 为 存储器加速模块的结构框图。128 位宽度的闪存阵列通过单独的局部总线与处理器接口，每周期可为 ARM 内 核提供四条 32 位指令。这使得 MCU 无需经过等待状态就可直接从闪存上执行指令，从而消除了一般闪存读 取时的等待时间。为了解决指令序列的变化，指令和数据的不同处理带来的等待时间，模块内部实现了预取 缓冲器、避免数据读/写打乱地址序列的数据旁路和跳转跟踪缓冲器三个功能块的联合工作，并用两组 128 位宽度的存储器来进行并行访问，消除延时。 存储器加速模块的作用取决于系统时钟的大小。LPC2000 系列片上闪存的访问时间为 50nS，对于系统时 钟不高于 20MHZ 的应用，在 1个周期内就可将闪存的内容读出，此时没必要使用存储器加速模块。时钟频率 越高，当直接执行闪存中的代码时，系统性能受影响越大，此时使能存储器加速模块，可以得到接近 4 倍速 度的加速，真正实现零等待高速闪存。由于LPC2000 可直接从闪存执行指令，无需引导期间将代码传送到 SRAM，这不仅省掉了耗时又耗能的系统启动步骤，还节省了昂贵的 SRAM。 对片内闪存的编程可通过几种方法来实现： 通过内置的串行JTAG 接口， 通过串口进行在系统编程 （IS