ARM (Advanced RISC Machine) השיקה מספר מעבדים בעלי תכונות שונות כמו גם ליבות שונות עבור מגוון רחב של יישומים. בעיצוב ארכיטקטורת ARM הראשון יש מעבדים של 26 סיביות, אך כעת הוא הגיע למעבדי 64 סיביות. לא ניתן לסווג את ההרחבה הכללית של מוצרי ARM למידע מסוים. אך ניתן להבין את מוצרי ARM על סמך הארכיטקטורה שלהם. המעבדים הסטנדרטיים של סדרת ARM הקיימים בשוק מתחילים מ- ARM7 ועד ARM11. למעבדים אלה יש כמה תכונות כמו זיכרון מטמון, זיכרון מצומצם של נתונים, MPU, MMU וכו '. חלק מסדרות המעבדים הידועות של ARM הן ARM926EJ-S, ARM7TDMI ו- ARM11 MPCore. מאמר זה מיועד במיוחד עבור סקירה כללית של ארכיטקטורת מיקרו-בקר LPC2148 המבוססת על ARM7, אשר תתן לך מידע קצר אודות המיקרו-בקר ארכיטקטורה.
ARC7 מבוסס ארכיטקטורת מיקרו-בקר LPC2148
ה- ARM7 הוא מטרה כללית בת 32 סיביות מיקרו - מעבד , והוא מציע כמה מהתכונות כמו ניצול כוח מועט וביצועים גבוהים. הארכיטקטורה של ARM תלויה ב- עקרונות RISC . מנגנון הפענוח המשויך, כמו גם ערכת ההוראות RISC קלים בהרבה בהשוואה CISC מתוכנת מיקרו -מחשבים להגדרת הוראות מורכבות.
שיטת הצינור משמשת לעיבוד כל הבלוקים בארכיטקטורה. באופן כללי מבוצעת מערך הוראות יחיד, ואז מתורגמים צאצאיו, & 3מחקר ופיתוח-הדרכה מתקבלת מהזיכרון.
בלעדי תוכנית אדריכלית של ARM7 נקרא Thumb, והוא מתאים לחלוטין ליישומים בעלי נפח גבוה כאשר קומפקטיות של קוד היא עניין. ה- ARM7 משתמש גם בארכיטקטורה בלעדית, כלומר Thumb. זה הופך אותו למתאים לחלוטין ליישומים שונים על ידי מגבלות זיכרון כאשר צפיפות הקוד היא עניין.
ארכיטקטורת מיקרו-בקר מבוססת ARM7 (LPC2148)
להפריע למקורות
כל מכשיר היקפי מורכב מקו הפרעה יחיד הקשור ל- VIC (בקר הפרעה וקטורי), אם כי יכול להיות בפנים דגלי הפרעה שונים. דגלי הפרעה בודדים יכולים גם לסמן אחד או יותר מקורות הפרעה.
זיכרון תוכנית פלאש על שבב
המיקרו-בקר LPC2141 / 42/44/46/48 כולל זיכרון פלאש כמו 32 קילובייט, קילובייט, 128 קילובייט, 256 קילובייט בהתאמה. זיכרון פלאש זה יכול לשמש גם לאחסון נתונים וגם לקוד. ניתן לבצע את תכנות זיכרון הפלאש במערכת דרך היציאה הטורית.
יישום התוכנית עשוי גם להימחק בזמן היישום של התוכנית פועל, מה שמאפשר גמישות בשיפור קושחת שדה אחסון הנתונים וכו '. בגלל הבחירה בפתרון ארכיטקטוני לאתחול שבב, הזיכרון הזמין עבור המיקרו-בקרים LPC2141 / 42 / 44/46/48 הוא 32 קילובייט, קילובייט, 128 קילובייט, 256 קילובייט, 500 קילובייט. זיכרון הפלאש של מיקרו-בקרים אלה מציע מחיקה של 1, 00,000 למחזורים ושימור נתונים במשך שנים רבות.
הצמד חסימה
בלוק זה מאפשר סיכות נבחרות של מיקרו-בקר LPC2148 מבוסס ARM7 בעל מספר פונקציות. המולטיפקסרים ניתן לשלוט על ידי רישומי התצורה המאפשרים קישור בין הסיכה כמו ציוד היקפי על שבב.
על ציוד היקפי להיות משויך עם הסיכות המתאימות לפני ההפעלה, וקודם לכל הפרעה מחוברת המותרת. ניתן להגדיר את פונקציונליות המיקרו-בקר על ידי מודול בקרת הסיכה על ידי בחירת הסיכות של הרישמים בסביבת חומרה נתונה.
לאחר סידור מחדש כל הפינים של היציאות (יציאה 0 ויציאה 1) מסודרים כ- i / p לפי החריגים הנתונים. אם מותר באגים
אם מותר באגים, הסיכות של ה- JTAG ינחש את הפונקציונליות של JTAG. אם מותר מעקב, אז סיכות המעקב ינחשו את פונקציונליות המעקב. הפינים המחוברים לסיכות I2C0 ו- I2C1 פתוחים לניקוז.
GPIO - קלט / פלט מקבילי למטרות כלליות
רישומי GPIO שולטים בסיכות המכשיר שאינן מקושרות לפונקציה היקפית מסוימת. ניתן לסדר את סיכות המכשיר כ- i / p [s או o / ps. רושמים בודדים מאפשרים לנקות כל מספר O / P במקביל. ניתן לקרוא את ערך רישום הפלט ואת המצב הנוכחי של סיכות היציאה. מיקרו-בקרים אלה מתחילים פונקציה מואצת על מכשירי LPC200.
רישומי קלט / פלט למטרות כלליות מועברים לאוטובוס המעבד המשמש לזמן הקלט / פלט האפשרי הטוב ביותר.
- רושמים אלה הם בתים ניתנים לכתובת.
- הערך הכולל של נמל יכול להיות
- ניתן לכתוב את הערך המלא של הנמל בהוראה היחידה
ADC 10 סיביות (ממיר אנלוגי לדיגיטלי)
המיקרו-בקרים כמו LPC2141 או 42 כוללים שניים ממירי ADC , ואלו רק 10 ביט יש אחד ול- LPC2144 / 46/48 יש שני ADC, ואלה רק ADC של קירוב ישר. למרות ש- ADC0 כולל 6 ערוצים ו- ADC1 יש 8 ערוצים. לפיכך, מספר ה- ADC i / ps הנגיש עבור LPC2141 או 42 הוא 6 & 14 עבור LPC2141 או 42.
10 סיביות DAC (ממיר דיגיטלי לאנלוגי)
ה- DAC מאפשר למיקרו-בקרים אלה לייצר o / p אנלוגי משתנה ו- VREFהוא התפוקה המקסימלית ביותר של a דיגיטלי לאנלוגי מתח.
בקר התקן-USB 2.0
האוטובוס הסדרתי האוניברסלי מורכב מ -4 חוטים, וזה נותן את התמיכה בתקשורת בין מספר ציוד היקפי ומארחים. בקר זה מאפשר רוחב פס של USB לחיבור התקנים באמצעות פרוטוקול המבוסס על האסימון.
האוטובוס תומך בניתוק חיבור חם ובאיסוף דינמי של המכשירים. כל תקשורת מתחילה דרך הבקר המארח. מיקרו-בקרים אלה מתוכננים עם בקר מנגנון אוטובוסים טורי אוניברסלי המאפשר 12 מגה-ביט / שנייה להחליף בקר בקר מארח USB.
UARTs
מיקרו-בקרים אלה כוללים שני UART עבור קווי שידור וקבלת נתונים סטנדרטיים. בניגוד למיקרו-בקרים קודמים (LPC2000), UARTs במיקרו-בקרים LPC2141 / LPC2142 / LPC2144 / LPC2146 / LPC2148 יוזמים מחולל קצב שידור חלקי המשמש לשני ה- UART, מה שמאפשר לסוגים אלה של מיקרו-בקרים להשגת קצב שידור טיפוסי כמו 115200 בכל תדר גביש מעל 2 מגה-הרץ. . בנוסף, פונקציות הבקרה כמו CTS / RTS מבוצעות לחלוטין בחומרה.
בקר I / O טורי של I2C-bus
כל מיקרו-בקר מ- LPC2141 / LPC2142 / LPC2144 / LPC2146 / LPC2148 כולל שני I2C בקרי אוטובוסים וזה דו כיווני. השליטה הבין-IC יכולה להיעשות בעזרת שני חוטים כלומר SCL ו- SDA. כאן ה- SDA וה- SCL הם קו השעון הסדרתי וקו הנתונים הסידורי
כל מכשיר מזוהה על ידי כתובת פרטנית. כאן, משדרים ומקלטים יכולים לעבוד בשני מצבים כמו מצב מאסטר / מצב עבדים. זהו אוטובוס רב-מאסטר, והוא יכול להיות מנוהל על ידי אדון אוטובוס אחד או יותר המקושר אליו. מיקרו-בקרים אלה תומכים בקצב סיביות של עד 400 kbit / s.
בקר קלט / פלט סידורי של SPI
מיקרו-בקרים אלה כוללים בקר SPI יחיד ומיועד לטפל במספר רב של עבדים ועבדים הקשורים לאוטובוס מסוים.
פשוט אדון ועבד יכולים לשוחח על הממשק לאורך העברת הנתונים שצוינה. במהלך זה, המאסטר מעביר כל העת בתים נתונים לעבד, כמו גם העבד מעביר כל הזמן נתונים לעבר המאסטר.
בקר קלט / פלט סידורי SSP
מיקרו-בקרים אלה מכילים SSP יחיד, ובקר זה מסוגל לעבד על SPI, אוטובוס Microwire או SSI בעל 4 חוטים. זה יכול לתקשר עם אוטובוס של כמה אדונים כמו גם עבדים
אבל פשוט מאסטר מסוים, כמו גם עבד, יכול לשוחח באוטובוס לאורך העברת נתונים שצוינה. מיקרו-בקר זה תומך בהעברות דופלקס מלאות, במסגרות נתונים של 4-16 סיביות המשמשות לזרימת נתונים מהמאסטר - העבד כמו גם מהעבד-מאסטר.
טיימרים / מונים
טיימרים ודלפקים מיועדים לספירת מחזורי ה- PCLK (שעון היקפי) ומייצרים אופציונליות על בסיס רושמים של 4 התאמות.
וזה כולל ארבעה לכידת i / ps כדי לתפוס את הערך של טיימר כאשר אותות i / p משתנים. ניתן לבחור מספר סיכות לביצוע תפיסה מסוימת. מיקרו-בקרים אלה יכולים לחשב אירועים חיצוניים על כניסות הלכידה אם הדופק החיצוני הנמוך ביותר שווה ערך. בהסדר זה, ניתן לבחור קווי לכידת סרק ככידת טיימר i / ps.
שעון עצר כלבי שמירה
טיימר כלב השמירה משמש לאיפוס המיקרו-בקר בתוך זמן סביר. כאשר זה מותר אז הטיימר יפיק איפוס של מערכת אם תוכנית הצרכנים לא מצליחה לטעון מחדש את הטיימר בסכום זמן קבוע.
שעון RTC-בזמן אמת
ה- RTC מיועד לספק דלפקים לחישוב הזמן בו נבחרה שיטת ההפעלה הסרק או הרגילה. ה- RTC משתמש בכמות קטנה של כוח ומיועד לסידורים המתאימים להפעלת סוללה כאשר יחידת העיבוד המרכזית אינה מתפקדת כל הזמן
בקרת כוח
מיקרו-בקרים אלה תומכים בשני מצבי חשמל מרוכזים כגון מצב כיבוי ומצב סרק. במצב סרק, ביצוע ההוראות מאוזן עד להפסקה או RST. הפונקציות של ציוד היקפי שומרות על פעולה בכל מצב סרק ויכולות לגרום להפרעות כדי לגרום למעבד להפעיל מחדש את הגימור. מצב סרק מסיר את הכוח המנוצל על ידי המעבד, הבקרים, מערכות הזיכרון והאוטובוסים הפנימיים.
במצב כיבוי, המתנד מנוטרל וה- IC לא מקבל שעונים פנימיים. הרישומים ההיקפיים, מצב המעבד עם הרגיסטרים, ערכי ה- SRAM הפנימיים נשמרים במצב הפעלה-כוח והפסי פלט של רמות ההיגיון בשבבים נשארים קבועים.
ניתן לסיים מצב זה ולהפעיל מחדש את התהליך הנפוץ על ידי הפרעות ספציפיות המסוגלות לעבוד ללא שעונים. מכיוון שפעולת השבב מאוזנת, מצב ההפעלה מקטין את השימוש בכוח השבב לכמעט אפס.
מודולטור רוחב דופק PWM
ה- PWM מבוססים על בלוק הטיימר הרגיל ונכנסים גם לכל התכונות, אם כי פשוט פונקציית אפנון רוחב הדופק קבועה במיקרו-בקרים כמו LPC2141 / 42/44/46/48.
הטיימר נועד לחשב מחזורי PCLK (שעון היקפי) ולייצר באופן מופרע הפרעות כאשר ערכי טיימר מסוימים עולים בהתבסס על רושמים של 7 התאמות, ופונקציית PWM תלויה גם באירועי רישום התאמה.
היכולת לשלוט בנפרד עלייה וירידה במיקומי הגבול מאפשרת להשתמש באפנון רוחב הדופק למספר יישומים. לדוגמא, השליטה המוטורית האופיינית עם רב-פאזית משתמשת ביציאות 3-חופפות של PWM על ידי שליטה נפרדת בכל רוחבי הדופק וכן במיקומים.
אוטובוס VPB
מחלק ה- VPB פותר את הקשר בין ה- CCLK (שעון המעבד) ל- PCLK (השעון המשמש מכשירים היקפיים). מחיצה זו משמשת לשתי מטרות. השימוש הראשון הוא לספק ציוד היקפי על ידי ה- PCLK המועדף באמצעות אוטובוס VPB כדי שיוכלו לעבוד במהירות שנבחרה של מעבד ARM. על מנת להשיג זאת, ניתן להפחית את מהירות האוטובוס הזו בקצב השעון של המעבד מ 1⁄ 2 -1⁄4.
מכיוון שאוטובוס זה חייב לעבוד במדויק בעת ההפעלה, ומצב ברירת המחדל ב- RST (איפוס) הוא שהאוטובוס יעבוד בקצב ½ של קצב שעון המעבד. השימוש השני בכך הוא לאפשר חיסכון בחשמל בכל פעם שיישום לא זקוק לכל ציוד היקפי כדי לעבוד בקצב המעבד המלא. מכיוון שמחלק ה- VPB משויך לפלט של PLL, זה נשאר פעיל לאורך מצב סרק.
אמולציה וניקוי באגים
המיקרו-בקר (LPC2141 / 42/44/46/48) מחזיק באמולציה וניקוי באגים דרך יציאה טורית-JTAG. אישור יציאת מעקב מאפשר מעקב אחר ביצוע התוכנית. פונקציות מעקב ומושגי איתור באגים מרובים עם פורט 1 ו- GPIO.
קוד אבטחה
תכונת האבטחה של הקוד של מיקרו-בקרים אלה LPC2141 / 42/44/46/48 מאפשרת לפונקציה לשלוט אם ניתן להגן עליה או לניפוי באגים מבדיקה.
לפיכך, הכל על ארכיטקטורת מיקרו-בקר מבוססת ARM7 מבוססת על ARM7. מהמאמר לעיל, סוף סוף, אנו יכולים להסיק כי ARM היא ארכיטקטורה המשמשת במספר מעבדים כמו גם בקרי מיקרו. הנה שאלה עבורך, מהי הארכיטקטורה של מעבד ARM?
