嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的，它是將先進計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)以及各行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物，因此它是一個高度密集、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。

　　嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)硬件的部分，飛利浦推出十余款基于 ARM7 的高性能低功耗LPC2000系列微控制器，來滿足不斷增長的嵌入式市場需求。

　　這一系列新款微控制器LPC2114/2124/2119/2129/2194、LPC2210/2212/2214、LPC2290 /2292/2294在高性能低功耗的基礎(chǔ)上提供了增強的通信功能和片上代碼保護機制。由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口，它們也非常適用于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、嵌入式軟調(diào)制解調(diào)器等。6通道的PWM更能用于復(fù)雜的馬達控制應(yīng)用?？傊w利浦ARM嵌入式微控制器應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè)控制、通信、安防系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、航空航天、汽車和消費電子等，覆蓋了從低端到高端的嵌入式產(chǎn)品應(yīng)用。

　　以ARM7微的體系架構(gòu)

　　以LPC2214為例，其結(jié)構(gòu)框圖如下:

　　

　　

　　圖1 LPC2214結(jié)構(gòu)框圖

　　LPC2214的CPU是一個支持實時仿真和跟蹤的16/32 位ARM7TDMI-S 處理器，該款處理器主要用于對功耗和成本要求比較苛刻的應(yīng)用。由于使用了三級流水線技術(shù)，實現(xiàn)了指令的高效執(zhí)行。ARM7TDMI-S處理器除了支持標準32位 ARM指令集，也支持16位的THUMB指令集，THUMB 代碼僅為ARM 代碼規(guī)模的65%，但其性能卻相當于連接到16位存儲器系統(tǒng)的相同ARM處理器性能的160%。

 　中斷控制器和外部總線控制器是通過AMBA 高性能總線實現(xiàn)與CPU接口的，外部總線控制器支持8/16/32位外部存儲器。

　　LPC2214片內(nèi)外設(shè)通過VPB總線，AHB 到VPB 的橋與AHB 總線相連。同時其具有多個串行接口,包括2 個16C550 工業(yè)標準UART、高速I2C 接口和2 個SPI 接口。它還具有8路10 位A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間可低至2.44uS；2個32 位定時器；PWM 單元；實時時鐘和看門狗，112個通用I/O 口；2 個低功耗模式：空閑和掉電。

　　片上集成高速閃存

　　LPC2000系列的片上閃存專為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計。采用0.18微米的工藝，雙晶體管單元和耐久的寫/擦機制，可實現(xiàn)寫/擦一萬次，128位寬的優(yōu)化陣列，零等待的訪問，使程序可以全速運行。同時還提供對片上程序保護機制，防止代碼被復(fù)制。

　　

　　

　　圖2 存儲器加速模塊

　　LPC2000系列微控制器能夠?qū)崿F(xiàn)零等待訪問的高速閃存，這主要歸功于片上的存儲器加速模塊。圖2為存儲器加速模塊的結(jié)構(gòu)框圖。128位寬度的閃存陣列通過單獨的局部總線與處理器接口，每周期可為ARM內(nèi)核提供四條32位指令。這使得MCU無需經(jīng)過等待狀態(tài)就可直接從閃存上執(zhí)行指令，從而消除了一般閃存讀取時的等待時間。

　　存儲器加速模塊的作用取決于系統(tǒng)時鐘的大小。LPC2000系列片上閃存的訪問時間為50nS，對于系統(tǒng)時鐘不高于20MHZ的應(yīng)用，在1個周期內(nèi)就可將閃存的內(nèi)容讀出，此時沒必要使用存儲器加速模塊。由于LPC2000可直接從閃存執(zhí)行指令，無需引導(dǎo)期間將代碼傳送到SRAM。

　　對片內(nèi)閃存的編程可通過幾種方法來實現(xiàn)：通過內(nèi)置的串行JTAG 接口，通過串口進行在系統(tǒng)編程（ISP），或通過在應(yīng)用編程（IAP）。

   豐富的外部總線接口

　　LPC22XX系列產(chǎn)品提供了外部存儲器接口，其中包含了24條地址線A0~A23，32條數(shù)據(jù)線D0~D31及相關(guān)的總線使能線；其中數(shù)據(jù)線寬度可選擇8位，16位或32位來使用，圖3為32數(shù)據(jù)線寬度和8/16/32位數(shù)據(jù)線寬度的外部存儲器連接示意圖:

圖3 32數(shù)據(jù)線寬度外部存儲器接口

　　LPC22XX提供了4個獨立且可同時配置存儲器組，每組可有16MB的地址空間，并且可與SRAM、Pseudo-SRAM、FLASH、EPROM、BURST ROM或其他的I/O DEVICE 作適當?shù)倪B接與存取。

　　矢量中斷控制器

　　LPC2000系列的

矢量中斷控制器可以支持多32個中斷請求，可根據(jù)需要將其編程分為3 類：FIQ、矢量IRQ 和非矢量IRQ。矢量IRQ 具有中等優(yōu)先級。非矢量IRQ 的優(yōu)先級。這種可編程分配機制意味著不同外設(shè)的中斷優(yōu)先級可以動態(tài)分配并調(diào)整。對于任意矢量中斷，一旦發(fā)出請求，CPU可在一個周期內(nèi)過讀取VIC并跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址，這將中斷延時降低到。

　　參考設(shè)計方案：稅控收款機

　　稅控收款機是一種帶有計稅功能的電子收款機，不僅是商業(yè)企業(yè)經(jīng)營管理的得力助手，也是稅務(wù)人員常駐店內(nèi)采集銷售數(shù)據(jù)的執(zhí)法代表。它內(nèi)部裝有自動記錄但不能更改和抹掉的計稅存儲器，記錄著每日的營業(yè)數(shù)據(jù)和應(yīng)納稅額，是向納稅機關(guān)納稅的憑據(jù)。

　　稅控機制由以IC卡為基礎(chǔ)的發(fā)行、管理、申報、經(jīng)營等系統(tǒng)組成。納稅戶銷售商品在稅控收款機中的記錄與相關(guān)的時間等信息可在機內(nèi)保留5～10年，不可修改、不可清除。有關(guān)數(shù)據(jù)由稅務(wù)部門用專用IC卡讀出，以便稽查。

　　這里給出以LPC2214為主控單元的一個系統(tǒng)參考設(shè)計,該系統(tǒng)主要由主控MCU模塊、時鐘模塊、電源模塊、監(jiān)控模塊、IC卡讀寫模塊、稅控存儲器、狀態(tài)指示電路、接口電路等組成。硬件結(jié)構(gòu)如圖所示：

圖4 采用LPC2214的稅控收款機硬件框圖

　　稅控收款機軟件設(shè)計采用模塊化思想，嵌入式控制器使用基于μC/OS內(nèi)核的RTOS操作系統(tǒng)，其用戶程序的開發(fā)大體分為以下部分：主程序、自檢診斷模塊、IC卡讀寫模塊、UART通訊模塊、開票模塊、液晶顯示以及按鍵等人機接口模塊。

　　面向無處不在的各種各樣的嵌入式應(yīng)用，MCU 未來的發(fā)展一定是豐富多彩的，從歷史發(fā)展的軌跡看，一種芯片、一家公司和一種體系結(jié)構(gòu)無法滿足變化萬千的市場需求，正確把握 MCU 的發(fā)展趨勢，選擇適合你的產(chǎn)品和開發(fā)工具，是保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本和開發(fā)周期的關(guān)鍵。同時關(guān)注 MCU 的動態(tài)，選擇具有特色的 MCU 能夠幫助你的產(chǎn)品創(chuàng)新和差異化設(shè)計，收到與眾不同的效果。

　

  

參考文獻:

[1]. LPC2214 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/LPC2214_454564.html.
[2]. ARM7TDMI-S  datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/ARM7TDMI-S+_1231795.html.
[3]. A23 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/A23_1820080.html.
[4]. EPROM datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/EPROM_1128137.html.