[优秀毕业论文]基于ARM的数字通信模块.doc

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1、摘要纵观当代通信的发展趋势，数字通信成为引领通信变革的主潮流。这是在数字化浪潮的背景下，计算机技术的应用和信息技术的发展的结果。在数字通信之前，人们主要用的是模拟通信。模拟通信是使用连续信号来表示和传输信息的通信系统。例如传统的市话通信、长途通信都是模拟通信。而数字信号是一种离散的、脉冲有无的组合形式，是负载数字信息的信号。 短距离无线传输具有抗干扰性能强、可靠性高、安全性好、受地理条件限制少、安装灵活等优点，在许多领域有着广泛的应用前景。低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的实际需求，短距离无线通信逐渐引起广泛关注。常见的短距离无线通信有基于80211的无线局域WLAN、蓝牙

2、 (blueTooth)、HomeRF及欧洲的HiperLAN(高性能无线局域网)，但其硬件设计、接口方式、通信协嵌入式系统中并未得到广泛应用。本设计是以数字通信为背景，通过ARM控制，采用无线发射芯片TRF4900组成的无线数字发射模块。ARM（Advanced RISC Machines）是一个公司的名字，也是一类微处理器的通称。ARM现在已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统等各类产品市场，一般具有体积小、低功耗、低成本、高性能等特点。射频芯片TRF4900工作在欧洲868 MHz频带和北美915 MHzISM频带，FSK调制，发射功率7 dBm，电源电压2.23.6 V，通

3、过串行接口连接到微控制器实现参数设置和发射控制。关键词：数字通信 发射机 ARM 射频芯片TRF4900 AbstractIn light of the tendency of contemporary communication， Digital communications become the main flow of communication change。This is in the context of the digital tidal wave, application of computer technology and information technology dev

4、elopment results。In digital communications before the main use is to simulate communication。Simulation of the communication is to use a continuous signal to representation and transport information communication system。Such as the traditional local telephone communications, long distance communicati

5、ons are analog communication。The digital signal is a discrete, pulsed with or without the combination, the load signal digital information。A short distance wireless transmission has strong anti-performance, high reliability, security, and geographic conditions, flexible installation, etc., in many a

6、reas have broad application. Low power consumption, micro is a user on the current wireless communication products particularly portable, short range wireless communication gradually. Common short-range wireless communication is based on the 802.11 of the wireless WLAN, Bluetooth (blueTooth), HomeRF

7、 and European HiperLAN (high performance radio LAN), but its hardware design, interfaces, communications co-embedded system had not been widely applied. The design is based on the background of digital communications through the ARM control, using radio transmitter chip TRF4900 wireless digital tran

8、smitter module composed. ARM (Advanced RISC Machines) is the name of a company, also known as a class of microprocessors. ARM is now all over the industrial control, consumer electronics, communication systems, network systems and other kinds of markets, generally small size, low power, low cost, hi

9、gh performance and so on. TRF4900 RF chip 868 MHz frequency bands work in Europe and North America 915 MHzISM band, FSK modulation, transmit power 7 dBm, supply voltage 2.2 3.6 V, through the serial interface to connect to the micro-controller parameter settings and launch control.Keyword：Digital Co

10、mmunication Transmitter ARM目录第一章 数字通信基础11.1 数字通信系统的基本组成11.2 数字通信的特点31.3 数字通信系统的主要性能指标41.3.1数字通信系统的有效性41.3.2.数字通信系统的可靠性5第二章 基于ARM嵌入式系统的数据传输系统72.1 ARM微处理器介绍 ARMAdvanced RISC Machines72.1.1 ARM微处理器的应用领域72.1.2 ARM微处理器的特点82.1.3 ARM微处理器系列82.1.4 ARM微处理器结构112.1.5 ARM微处理器的应用选型122.2系统框图模型13第三章 系统硬件设计163.1 无线射

11、频芯片TRF4900的介绍163.2.1 LPC2124简介173.2.2系统控制模块203.2.3 中断控制器223.2.4 通用输入/ 输出口GPIO233.2.5 通用异步接收器发送器UART253.2.6 I2C接口263.2.7 SPI283.3 硬件电路设计30第四章 软件系统设计324.1 ARM的SPI口程序设计324.1.1 SPI口324.1.2 LPC2124的SPI口特性334.2无线通信模块程序设计344.2.1 TRF4900工作模式设置344.2.2 SPI接口寄存器配置374.2.3 串行无线通信协议设计404.2.4发送数据40第五章论文总结42致谢 43参考

12、文献44第一章 数字通信基础通信是人类社会生活的重要组成部分，广义的说，凡是在发信者和收信者之间，以任何方式进行消息的传递，都可以称为通信。实现消息传递所需设备的总和，称为通信系统。以电信号为消息载体的通信系统，称为现代通信系统。1.1 数字通信系统的基本组成数字通信的基本特征是把数字信号作为载体传送信息，它传输的信号是“离散”或“数字”的。数字通信系统是一种传输数字信号的系统。或者说，它是利用数字信号来传输信息的通信系统，其基本原理框图如图1-1所示。信 宿信 源 解 码信 道 编 码解 调信 道调 制信 道 编 码信 源 编 码信 源噪 声图1-1 数字通信系统的原理框图图1-1中的信源是

13、产生和发出信息信号的人或者机器，如电传机、计算机、电话机、影碟机、摄像机等。根据不同的通信对象和任务，信息源产生的信号类型也不同，总的来说，可分为模拟信号和数字信号两类。模拟信号如电话机、影碟机、摄像机输出的音频、视频信号；数字信号如电传机、计算机输出的数据信号。信宿又称为受信者，是通信系统的终端设备，是用来接收信号并还原为相应信息的人或机器。发送设备包含信源编码器、信道编码器和数字调制器；接收设备包含数字解调器、信道译码器和信源译码器。信源编码器的作用是将信源输出的信号变换成适合于数字通信系统处理和传输的数字信号。也就是说，如果信源输出的信号是模拟信号，则信源编码器首先应对其进行模/数(A/

14、D)变换、使之成为时间上离散、幅度取值有限且按一定规律组合的数字脉冲串。信道编码与译码在通信系统中是成对出现的。信道编码器处于系统的发送端，信道译码器处于接收端，它们的作用是解决数字通信的可靠性问题。信道是用于传输信号的通道。具体的说，它是由有限或无线线路为信号传输提供的一条通道。抽象地说，它是指允许信号通过的一段频带。信道既给信号传输提供通路，又给信号传输造成限制与损害。信号在传输过程中还会受到各种干扰（或噪声）的损害。这种干扰来自系统的内部和外部，如系统本身存在的各种热噪声及系统外部的天线干扰、工业干扰、电台干扰等。为了便于说明，通常将通信过程中的各种噪声干扰用一个等效干扰源（噪声源）表示

15、。考虑到信道编码、译码的目的是为了纠正数字信号传输中的错误，我们把信道编译码、调制与解调以及信道这些部件合起来称为数字传输系统。另外，对数字通信系统，信息的传输与接收是一个节拍接一个节拍的发送与接收，收发步调必须一致，这是由同步系统来保证的。同步系统是数字通信系统的重要组成部分。所谓同步，是指通信系统的收、发双方具有统一的时间标准，它们的工作“步调一致”。同步通常包括有载波同步、位（码元）同步和群（帧）同步等。同步对于数字通信是至关重要的。如果同步存在误差或者失去同步，则通信过程中会出现大量的误码，甚至导致整个通信系统失效。可见，同步问题是数字通信中一个重要的实际问题。由于同步的种类与实现方案

16、各不相同，它可能与图1-1方框中的一个方框或者若干个方框有关，但无法在方框图中具体表示，因此图1-1中没有画出同步系统。1.2 数字通信的特点与模拟通信相比，数字通信有以下特点：（1）数字传输的抗噪声（或抗干扰）能力强，尤其在中继时，数字信号还可以再生而消除噪声的积累。数字通信在传输过程中，只要信噪比还没有恶化到不可收拾的程度，即还来得及对传输脉冲的取值进行判决时便可利用再生中继技术使传输信号再生，从而消除噪声干扰对传输质量的影响。（2）数字通信可通过差错控制编码，设法控制传说中的差错，不但可以发现差错而且还能改正差错，因而大大提高了传输质量，进一步提高了通信的可靠性。（3）数字通信传输的是数

17、字信号，其通信系统很容易与计算机联网，采用现代计算机技术对数字信息进行处理，可以提高通信的效率和可靠性，实现通信的自动化和智能化。（4）数字通信保密性好，信息传输的安全性和保密性显得越来越重要。数字通信系统可通过简单的逻辑电路对数字信号实施规律复杂的密码加密处理从而提高通信的安全性和保密性。（5）由于数字集成电路，特别是大、中规模集成电路技术日益成熟，数字通信设备越来越易于制造，成本低、体积小、可靠性高。（6）与模拟通信相比数字通信可以传输更多种类的信息。数字通信可以传输包括声音、图像、数据、文本等在内的各种信息信号，以及与在通信过程中用来监视或控制其他业务用的信号，都可以采用相同的信号格式和

18、处理方法，经多路复用组合在一起，由同一信道传输而互不干扰。当然，事物总是一分为二的，与模拟通信相比，数字通信也有其不足之处，主要有两点。一是占用系统的频带（即信道频带）较宽。以电话为例，一路模拟电话仅占4kHz的带宽，而一路数码率为64kb/s的数字电话却要占64kHz的带宽。可见，数字通信的频带利用率比模拟通信低得多，可以认为数字通信的许多优点是以信号频带为代价而换取的。二是数字通信系统中必须具备同步系统，从而使系统的结构较复杂。1.3 数字通信系统的主要性能指标人们对一个数字通信系统的要求是多方面的，评价通信系统的优劣涉及到信息传输的有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性、及使用维修方便性

19、等。从信息传输的角度来看对数字通信的质量指标起着主导和决定作用的是有效性和可靠性。有效性是通信系统传输信息速度的表征，而可靠性是通信系统传输信息质量的要求，人们总是希望通信系统传输的信息既快又准确，既有效又可靠。然而有效性与可靠性两者却是矛盾的，这对矛盾只能依靠实际要求取得相对的统一。1.3.1数字通信系统的有效性数字通信系统中有效性可以从以下三个指标来说明：码元传输速率、信息传输速率及系统的带宽利用率。（1）码元传输速率RB码元传输速率又称传码率或波特率,是指单位时间（通常为妙，下同）内通信系统所传输的码元数目（即脉冲个数），记为RB，其单位为波特（Baud）。例如某数字通信系统，每秒传送4

20、800个数字波形（或者说4800个码元），则传输速率为4800波特（或记为4800B）。（2）信息传输速率Rb信息传输速率Rb又称传信率，是单位时间内通信系统所传送的信息量，单位为比特/秒（bit/s或b/s）。根据信息量的定义，1个二进制码元代表1比特（bit）的信息量。因此，在二进制码元中，码元传输速率与信息传输速率在数值上是相等的，即RB=Rb，但它们的含义不同，前者是指单位时间内传输的码元数目，后者是指单位时间内传输的信息量。（3）系统的频带利用率在比较两个通信系统的有效性时，但看它们的传输速率是不够的，即使两个系统的传输速率相同，它们的系统效率也可以是不一样的，因为可能具有不同的带宽

21、。即系统在传输信息时所占用的信道频带的宽度不同，它们的有效性也不同。因此在衡量数字通信的有效性时，通常还引用频带利用率这一指标。通信系统的频带利用率是指在单位时间（s）、单位频带上传输信息量的多少，即单位频带所能实现的最大误码率，单位为b/(s.Hz)。载频带宽度相同条件下，系统的信息传输速率越高，频带利用率就越高，系统的性能也就越好。频带利用率与信号的传输方式、调制方式有关，在二进制基带系统中最高频带利用率=2 b/(s.Hz)。在频带系统中，不同的调制方式可能有不同的频带利用率。如二进制调幅系统频带利用率仅等于1/2b/(s.Hz),而多进制的调幅、调相系统频带利用率目前达到b/(s.Hz

22、)。系统的频带利用率越高，系统的性能也就越好。1.3.2.数字通信系统的可靠性由于在数字通信系统中（尤其在信道中）存在噪声干扰，接收到的数字码元可能会发生错误，而使通信的可靠性受到影响。对于数字通信系统的可靠性指标主要用误码率Pe和误信率Pb来衡量。（1）误码率Pe Pe是指通信过程中系统传错码元的数目与传输的总码元数目之比，也就是传错码元的概率，即 （2）误比特率PbPb又称误信率，是指传错信息的比特数目与所传送的总信息比特数之比，即 误信率的大小反映了在传输过程中由于对码元的错误判断而造成传错信息的程度，它与误码率从两个不同的层次反映了系统的可靠性。在二进制系统中，误码数目等于传输信息的比

23、特数目，因而有Pb=Pe。但在多进制中，一个误码不等于一个传错信息的比特，即PbPe。理论可以证明，在M进制情况下，平均误信率与误码率之间存在着如下关系： 当M较大时，误信率对通信系统，总是希望它的效率和可靠性都很高。但在实际的通信系统，这两方面的指标是相互制约，相互矛盾的。为了在实际的通信系统中兼顾这两种性能，必须在满足一定可靠性的基础上尽量提高效率。不同的通信系统对可靠性的要求是不一样的，所以在设计通信系统时，应根据对这两种性能的不同要求进行合理的安排。对于通信系统性能的衡量，有时涉及到传输方向性的系统功能。对于图1-1的数字通信模型，系统中信号的传输是单方向的，称这种通信为单工通信。若一

24、个通信系统能使通信的双方同时发送和接收信息，则称这种通信为双工通信。若通信的双方都可收可发，但只能一方发另一方收，则称这种通信为半双工通信。第二章 基于ARM嵌入式系统的数据传输系统简介ARM微处理器的一些基本概念、应用领域及特点，引导读者进入ARM技术的殿堂。对ARM微处理器、ARM技术的基本概念做了一些简单的介绍，通过对本章的阅读，能对ARM微处理器、ARM技术有一个总体上的认识。2.1 ARM微处理器介绍 ARMAdvanced RISC MachinesARM（Advanced RISC Machines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种

25、技术的名字。2.1.1 ARM微处理器的应用领域到目前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域：1、工业控制领域：作为32的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。2、无线通讯领域：目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术， ARM以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固。3、网络应用：随着宽带技术的推广，采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外，ARM在语音及视频处理上行了优化，并获得广泛支持，也对DS

26、P的应用领域提出了挑战。4、消费类电子产品：ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。5、成像和安全产品：现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。除此以外，ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更加广泛的应用。2.1.2 ARM微处理器的特点采用RISC架构的ARM微处理器一般具有如下特点：1、体积小、低功耗、低成本、高性能；2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；3、大量使用寄存器，指令执行速度更快；4、大多数数据操作都在寄存器中完成；5、

27、寻址方式灵活简单，执行效率高；6、指令长度固定；2.1.3 ARM微处理器系列ARM微处理器目前包括下面几个系列，以及其它厂商基于ARM体系结构的处理器，除了具有ARM体系结构的共同特点以外，每一个系列的ARM微处理器都有各自的特点和应用领域。ARM7系列ARM9系列ARM9E系列ARM10E系列SecurCore系列Inter的XscaleInter的StrongARM其中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10为4个通用处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。SecurCore系列专门为安全要求较高的应用而设计。2.1.4 ARM微处理器结构（1）RISC

28、体系结构到目前为止，RISC体系结构也还没有严格的定义，一般认为，RISC体系结构应具有如下特点： 采用固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有23种。 使用单周期指令，便于流水线操作执行。 大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/ 存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。除此以外，ARM体系结构还采用了一些特别的技术，在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积，并降低功耗： 所有的指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行，从而提高指令的执行效率。 可用加载/存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率。 可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理。 在循环处

29、理中使用地址的自动增减来提高运行效率。当然，和CISC架构相比较，尽管RISC架构有上述的优点，但决不能认为RISC架构就可以取代CISC架构，事实上，RISC和CISC各有优势，而且界限并不那么明显。现代的CPU往往采用CISC的外围，内部加入了RISC的特性，如超长指令集CPU就是融合了RISC和CISC的优势，成为未来的CPU发展方向之一。（2）ARM微处理器的寄存器结构ARM处理器共有37个寄存器，被分为若干个组（BANK），这些寄存器包括： 31个通用寄存器，包括程序计数器（PC指针），均为32位的寄存器。 6个状态寄存器，用以标识CPU的工作状态及程序的运行状态，均为32位，目前只

30、使用了其中的一部分。同时，ARM处理器又有7种不同的处理器模式，在每一种处理器模式下均有一组相应的寄存器与之对应。即在任意一种处理器模式下，可访问的寄存器包括15个通用寄存器（R0R14）、一至二个状态寄存器和程序计数器。在所有的寄存器中，有些是在7种处理器模式下共用的同一个物理寄存器，而有些寄存器则是在不同的处理器模式下有不同的物理寄存器。关于ARM处理器的寄存器结构，在后面的相关章节将会详细描述。（3）ARM微处理器的指令结构ARM微处理器的在较新的体系结构中支持两种指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令为32位的长度，Thumb指令为16位长度。Thumb指令集为ARM

31、指令集的功能子集，但与等价的ARM代码相比较，可节省3040以上的存储空间，同时具备32位代码的所有优点。关于ARM处理器的指令结构，在后面的相关章节将会详细描述。2.1.5 ARM微处理器的应用选型鉴于ARM微处理器的众多优点，随着国内外嵌入式应用领域的逐步发展，ARM微处理器必然会获得广泛的重视和应用。但是，由于ARM微处理器有多达十几种的内核结构，几十个芯片生产厂家，以及千变万化的内部功能配置组合，给开发人员在选择方案时带来一定的困难，所以，对ARM芯片做一些对比研究是十分必要的。以下从应用的角度出发，对在选择ARM微处理器时所应考虑的主要问题做一些简要的探讨。（1）ARM微处理器内核的

32、选择从前面所介绍的内容可知，ARM微处理器包含一系列的内核结构，以适应不同的应用领域，用户如果希望使用WinCE或标准Linux等操作系统以减少软件开发时间，就需要选择ARM720T以上带有MMU（Memory Management Unit）功能的ARM芯片，ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都带有MMU功能。而ARM7TDMI则没有MMU，不支持Windows CE和标准Linux，但目前有uCLinux等不需要MMU支持的操作系统可运行于ARM7TDMI硬件平台之上。事实上，uCLinux已经成功移植到多种不带MMU的微处理器平台上，并在

33、稳定性和其他方面都有上佳表现。本书所讨论的S3C4510B即为一款不带MMU的ARM微处理器，可在其上运行uCLinux操作系统。（2）系统的工作频率系统的工作频率在很大程度上决定了ARM微处理器的处理能力。ARM7系列微处理器的典型处理速度为0.9MIPS/MHz，常见的ARM7芯片系统主时钟为20MHz-133MHz，ARM9系列微处理器的典型处理速度为1-1MIPS/MHz，常见的ARM9的系统主时钟频率为100MHz-233MHz，ARM10最高可以达到700MHz。不同芯片对时钟的处理不同，有的芯片只需要一个主时钟频率，有的芯片内部时钟控制器可以分别为ARM核和USB、UART、DS

34、P、音频等功能部件提供不同频率的时钟。（3）芯片内存储器的容量大多数的ARM微处理器片内存储器的容量都不太大，需要用户在设计系统时外扩存储器，但也有部分芯片具有相对较大的片内存储空间，如ATMEL的AT91F40162就具有高达2MB的片内程序存储空间，用户在设计时可考虑选用这种类型，以简化系统的设计。（4）片内外围电路的选择除ARM微处理器核以外，几乎所有的ARM芯片均根据各自不同的应用领域，扩展了相关功能模块，并集成在芯片之中，我们称之为片内外围电路，如USB接口、IIS接口、LCD控制器、键盘接口、RTC、ADC和DAC、DSP协处理器等，设计者应分析系统的需求，尽可能采用片内外围电路完

35、成所需的功能，这样既可简化系统的设计，同时提高系统的可靠性。2.2系统框图模型单片机开始需将无线数据传输模块TRF4900设置处于接收状态，通过串口中断识别由PC机通过无线信道传输来的指令，根据接收指令的内容采集数据并启 动发送。发送前需将TRF4900模块设置为发射状态，且等待5 ms才可发送，发送完毕后，向PC机端发送“发送结束指令”，并将TRF4900模块重设为接收状态。打开串口中断收到“请求发送”收到“请求重发”设置TRF4900状态TXEN=1延时5ms设置TRF4900状态TXEN=1延时5ms数据采集Get Data（）重设TRF4900的状态TVEN=0发送“接收完毕”指令到P

36、C机Send over（）发送数据Send（）YYNN图2-1系统软件设计流程图。1.从零电平开始，交替发送/停止宽度为0.6毫秒的信号，数量为单数个，最少要有2个，发送完后信号电平自然回到高电平,这里,我称该组信号为前导信号,用来清除零电平干扰.前导信号的第一个信号很可能会丢失,但其设计目的本来就是用 来丢失的,所以无须关心接收方实际收到的数量,该信号在接收方接收时只要收到一个即可. 2.发送一个宽脉冲,作为数据引导,指示下一个信号将是数据正文.由于有前导信号保护,该信号不会丢失.3.发送数据正文的各个位,低位在前,从bit0开始,位的值为0时发送0.6毫秒信号,值为1时发送1.2毫秒脉冲.

37、这里要再次说明,所谓发送信号,并不等于发送射频信号,关闭射频同样是发送信号.4.发送一个宽脉冲,作为结束信号,表示数据发送完毕,脉冲结束后射频信号正好自然转为停止发送,即零电平.第三章 系统硬件设计3.1 无线射频芯片TRF4900的介绍无线数字发射电路采用无线发射芯片TRF4900。TRF4900是TI公司生产的、单片集成的、低价格的、能提供完全功能的多通道FSK发射接收器。芯片能满足在欧洲868 MHz频带和北美915 MHz ISM频带的线性(FM)或者数字（FSK）发射应用。单片发射器芯片工作电压2.23.6 V，典型发射功率为7 dBm，并具有低的功率消耗。24位直接数字合成器有11

38、位DAC，合成器有大约230 Hz的通道空间，允许窄带和宽带应用。两个完全可编程工作模式-模式0和模式1，允许非常快地在两个预先编程的设置之间转换（例如发射频率0或者发射频率1）。芯片内集成压控振荡器（VCO）、锁相环（PLL）和基准振荡器，仅需要极少的外部元件即可构成一个完整的发射电路。TRF4900通过串行接口连接到TI MSP430微控制器。发射器的每一个功能块能够通过串行接口编程设置其功能。TRF4900应用电路如图3-1所示。 图3-1 TRF4900应用电路串行接口时序图如图3-2CLOCKDATASTROBE图3-2串行接口时序图 在CLOCK信号的每一个上升沿，DATA引脚端上

39、的逻辑值被写入24位的移位寄存器。设置STROBE端为高电平，编程的信息被装入选择的锁存器。当STROBE信号为高时，DATA和CLOCK线必须为低。因此，STROBE与CLOCK的信号是不同步的。串行接口能被编程工作在有效状态或者睡眠状态（待机模式）。3.2 高性能ARM（LPC2124）芯片介绍3.2.1 LPC2124简介（1）概述LPC2114/2124/2212/2214是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-STMCPU的微控制器，并带有128/256 k字节(kB)嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速

40、率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30%，而性能的损失却很小。由于LPC2114/2124/2212/2214较小的64和144脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、4路10位ADC或8路10位ADC（64脚和144脚封装）以及多达9个外部中断使它们特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和POS机。在64脚的封装中，最多可使用46个GPIO。在144脚的封装中，可使用的GPIO高达76（使用了外部存储器）112个（单片应用）。由于内置了宽范围的串行通信接口，它们也非常适合于通信网关、协议转换器、嵌入式软modern以及其它各种类型的应用。（2）特性

41、l 16/32位64/144脚ARM7TDMI-S微控制器。l 16K字节静态RAM。l 128/256K字节片内Flash程序存储器（在工作温度范围内，片内Flash存储器至少可擦除和写10,000次）。128位宽度接口/加速器实现高达60MHz的操作频率。l 外部8、16或32位总线（144脚封装）。l 片内Boot装载程序实现在系统编程（ISP）和在应用中编程（IAP）。Flash编程时间：1ms可编程512字节，扇区擦除或整片擦除只需400ms。l EmbeddedICE-RT接口使能断点和观察点。当前台任务使用片内RealMonitor软件调试时，中断服务程序可继续执行。l 嵌入式跟

42、踪宏单元（ETM）支持对执行代码进行无干扰的高速实时跟踪。l 4/8路（64/144脚封装）10位A/D转换器，转换时间低至2.44us。l 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。l 多个串行接口，包括2个16C550工业标准UART、高速I2C接口（400 kbit/s）和2个SPI接口。l 通过片内PLL可实现最大为60MHz的CPU操作频率。l 向量中断控制器。可配置优先级和向量地址。l 多达46个（64脚封装）或112个（144脚封装）通用I/O口（可承受5V电压），12个独立外部中断引脚（EIN和CAP功能）。l 片内晶振频率范围：1

43、30 MHz。l 2个低功耗模式：空闲和掉电。l 通过外部中断将处理器从掉电模式中唤醒。l 可通过个别使能/禁止外部功能来优化功耗。l 双电源l CPU操作电压范围：1.651.95 V(1.8 V+/8.3%)l I/O操作电压范围：3.03.6 V(3.3 V+/10%)（3）器件信息表3-1 LPC2114/2124/2212/2214器件信息器件管脚数片内RAM片内FLASH10位A/D通道数注LPC21146416 kB128 kB44-LPC21146416 kB256 kB44-LPC211414416 kB128 kB88带外部存储器接口LPC211414416 kB256 k

44、B88带外部存储器接口（4）结构概述LPC2114/2124/2212/2214包含一个支持仿真的ARM7TDMI-S CPU、与片内存储器控制器接口的ARM7局部总线、与中断控制器接口的AMBA高性能总线（AHB）和连接片内外设功能的VLSI外设总线（VPB，ARM AMBA总线的兼容超集）。LPC2114/2124/2212/2214将ARM7TDMI-S配置为小端（little-endian）字节顺序。AHB外设分配了2M字节的地址范围，它位于4G字节ARM存储器空间的最顶端。每个AHB外设都分配了16k字节的地址空间。LPC2114/2124/2212/2214的外设功能（中断控制器除

45、外）都连接到VPB总线。AHB到VPB的桥将VPB总线与AHB总线相连。VPB外设也分配了2M字节的地址范围，从3.5GB地址点开始。每个VPB外设在VPB地址空间内都分配了16k字节地址空间。片内外设与器件管脚的连接由管脚连接模块控制。该模块必须由软件进行控制以符合外设功能与管脚在特定应用中的需求。（5）ARM7TDMI-S处理器ARM7TDMI-S是通用的32位微处理器，它具有高性能和低功耗的特性。ARM结构是基于精简指令集计算机(RISC)原理而设计的。指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机要简单得多。这样使用一个小的、廉价的处理器核就可实现很高的指令吞吐量和实时的中断响应。由于使用了

46、流水线技术，处理和存储系统的所有部分都可连续工作。通常在执行一条指令的同时对下一条指令进行译码，并将第三条指令从存储器中取出。ARM7TDMI-S处理器使用了一个被称为THUMB的独特结构化策略，它非常适用于那些对存储器有限制或者需要较高代码密度的大批量产品的应用。在THUMB后面一个关键的概念是“超精简指令集”。基本上，ARM7TDMI-S处理器具有两个指令集： l 标准32位ARM指令集l 16位THUMB指令集THUMB指令集的16位指令长度使其可以达到标准ARM代码两倍的密度，却仍然保持ARM的大多数性能上的优势，这些优势是使用16位寄存器的16位处理器所不具备的。因为THUMB代码和

47、ARM代码一样，在相同的32位寄存器上进行操作。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%。（6）片内FLASH程序存储器LPC2114/2212集成了一个128K，而LPC2124/2214集成了256K的FLASH存储器系统。该存储器可用作代码和数据的存储。对FLASH存储器的编程可通过几种方法来实现：通过内置的串行JTAG接口，通过在系统编程（ISP）和UART0，或通过在应用编程（IAP）。使用在应用编程的应用程序也可以在应用程序运行时对FLAH进行擦除和/或编程，这样就为数据存储和现场固件的升级都带来了极大的灵活性。（7）片内静态RAMLPC2114/2124/2212/