第4章--LPC2000系列ARM硬件结-构(1～4).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.LPC2000,系列简介,2.,引脚描述,3.,存储器寻址,4.,系统控制模块,5.,存储器加速模块 （,MAM,）,6.,外部存储器控制器（,EMC,）,7.,引脚连接模块,8.GPIO,LPC2000,系列,ARM,硬件结构,9.,向量中断控制器,10.,外部中断输入,11.,定时器,0,和定时器,1,12.SPI,接口,13.I,2,C,接口,14.UART(0,、,1),15.A/D,转换器,16.,看门狗,17.,脉宽调制器,(PWM),18.,实时时钟,1.LPC2000,系列简介,2.,引脚描述,3.,存储器寻址,4.,系统控制模块,5.,存储器加速模块 （,MAM,）,6.,外部存储器控制器（,EMC,）,7.,引脚连接模块,8.,向量中断控制器,LPC2000,系列,ARM,硬件结构,9.,最小系统,10.GPIO,11.UART(0,、,1),12.I,2,C,接口,13.SPI,接口,14.,定时器,0,和定时器,1,15.,实时时钟,16.,看门狗,17.A/D,转换器,18.,脉宽调制器,(PWM),4.1 LPC2000,系列简介,LPC2000,系列微控制器基于,ARM7TDMI-S CPU,内核。支持,ARM,和,Thumb,指令集，芯片内集成丰富外设，而且具有非常低的功率消耗。使该系列微控制器特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和,POS,机等场合。,简介,LPC2000,系列,ARM,产品,LPC2100,系列,LPC2200,系列,LPC2300,系列,LPC2400,系列,LPC2800,系列,4.1 LPC2100/2200,系列简介,器件信息,器件,引脚数,片内,RAM,片内,Flash,10,位,AD,通道数,备注,LPC2114,64,16KB,128KB,4,LPC2124,64,16KB,256KB,4,LPC2210,144,16KB,8,带外部,存储器接口,LPC2220,144,64KB,8,LPC2212,144,16KB,128KB,8,LPC2214,144,16KB,256KB,8,关于,LPC2000,其它器件的介绍请登录,“LPC2000,系列,ARM”,专栏,ARM7TDMI-S,CPU,AHB To,VPB,桥,EMC,VIC,I,2,C,串行接口,SPI,串行接口,UART 0&1,看门狗定时器,系统控制,外部中断,TIMER0/1,ADC,通用,I/O,PWM0,实时时钟,SRAM,Flash,AHB,总线,ARM7,局部总线,系统功能,VPB,总线,芯片内部结构,LPC2000,系列微控制器包含,4,大部分：,支持仿真的,ARM7TDMI-S CPU,1,与片内存储器控制器接口的,ARM7,局部总线,2,与中断控制器接口的,AMB A,高性能总线,(AHB),3,连接片内外设功能的,VLSI,外设总线,(VPB),4,1.LPC2000,系列简介,2.,引脚描述,3.,存储器寻址,4.,系统控制模块,5.,存储器加速模块 （,MAM,）,6.,外部存储器控制器（,EMC,）,7.,引脚连接模块,8.,向量中断控制器,LPC2000,系列,ARM,硬件结构,9.,最小系统,10.GPIO,11.UART(0,、,1),12.I,2,C,接口,13.SPI,接口,14.,定时器,0,和定时器,1,15.,实时时钟,16.,看门狗,17.A/D,转换器,18.,脉宽调制器,(PWM),4.2,引脚描述,LPC2000,系列芯片外形,LPC2210/2220/2212/2214,LPC2114/2124,1.LPC2000,系列简介,2.,引脚描述,3.,存储器寻址,4.,系统控制模块,5.,存储器加速模块 （,MAM,）,6.,外部存储器控制器（,EMC,）,7.,引脚连接模块,8.,向量中断控制器,LPC2000,系列,ARM,硬件结构,9.,最小系统,10.GPIO,11.UART(0,、,1),12.I,2,C,接口,13.SPI,接口,14.,定时器,0,和定时器,1,15.,实时时钟,16.,看门狗,17.A/D,转换器,18.,脉宽调制器,(PWM),1.,片内存储器,2.,片外存储器,3.,存储器映射,4.,预取指中止和数据中止异常,5.,存储器重映射及引导块,6.,启动代码相关部分,4.3,存储器寻址,4.3,存储器寻址,1.,片内存储器,2.,片外存储器,3.,存储器映射,4.,预取指中止和数据中止异常,5.,存储器重映射及引导块,6.,启动代码相关部分,LPC2000,系列微处理器的片内储存器大小,1MB,512KB,64,KB,32,KB,256KB,128KB,64KB,32KB,16,KB,LPC2104,LPC2114,LPC2119,LPC2134,LPC2144,LPC2212,8,KB,LPC2210,LPC2290,LPC2220,LPC2880,片内,S,RAM,0KB,4,KB,2,KB,16KB,8KB,LPC2124,LPC2194,LPC2129,LPC2214,LPC2292,LPC2294,LPC2136,LPC2146,LPC2103,LPC2131,LPC2141,LPC2101,LPC2102,LPC2105,LPC2106,LPC2132,LPC2142,LPC2138,LPC2148,LPC2888,片内,Flash,LPC2101,LPC2102,LPC2103,LPC2131,LPC2141,LPC2210,LPC2290,LPC2132,LPC2142,LPC2104,LPC2114,LPC2119,LPC2134,LPC2144,LPC2212,LPC2124,LPC2194,LPC2129,LPC2214,LPC2292,LPC2294,LPC2105,LPC2136,LPC2146,LPC2220,LPC2880,LPC2138,LPC2148,LPC2106,LPC2888,4.3.1,片内存储器,LPC2000,系列中除了,LPC2210/2220/2290,外，其它的,ARM,微处理器内部都带有容量不等的,Flash,，这为,ARM,芯片的单片应用带来可能。,片内,Flash,通过,128,位宽度的总线与,ARM,内核相连，具有很高的速度，加上特有的存储器加速功能，因此可以将程序直接放在,Flash,上运行。,片内,FLASH,程序存储器,4.3.1,片内存储器,片内,Flash,编程方法,1.,使用,JTAG,仿真,/,调试器，通过芯片的,JTAG,接口下载程序；,2.,使用在系统编程技术（即,ISP,），通过,UART0,接口下载程序；,3.,使用在应用编程技术（即,IAP,），在用户程序运行时对,Flash,进行擦除和,/,或编程操作，实现数据的存储和固件的现场升级。,ARM7,处理器核,外设,控制器,RAM,Boot,Block,FLASH,JTAG,UART0,串口,并口,JTAG,JTAG,UART0,4.3.1,片内存储器,片内,Flash,编程方法,2.,使用在系统编程技术（即,ISP,），通过,UART0,接口下载程序；,3.,使用在应用编程技术（即,IAP,），在用户程序运行时对,Flash,进行擦除和,/,或编程操作，实现数据的存储和固件的现场升级。,1.,使用,JTAG,仿真,/,调试器，通过芯片的,JTAG,接口下载程序；,4.3.1,片内存储器,LPC2000,系列微控制器的片内,RAM,为静态,RAM(SRAM),，它们可用作代码和,/,或数据的存储。,SRAM,支持,8,位、,16,位和,32,位的读写访问。,片内静态,RAM,4.3,存储器寻址,1.,片内存储器,2.,片外存储器,3.,存储器映射,4预取指中止和数据中止异常,5.,存储器重映射及引导块,6.,启动代码相关部分,4.3.2,片外存储器,概述,在,CPU,外部扩展连接的存储器芯片称为片外存储器，这些器件通常都具有数据线、地址线和控制线等。主要器件有,ROM,、,FLASH,、,SRAM,等。,Bank0,Bank1,Bank2,Bank3,LPC2200,每个,Bank,寻址空间：,16M,字节,;,数据宽度：,8/16/32,位。,4.3.2,片外存储器,片外,Flash,编程方法,Flash,的擦写操作需要配合一段符合,Flash,编程时序的代码，这段代码称为,装载程序,，一般由用户编写。,程序代码（源）,程序代码（目标）,Loader,目标板,CPU,BUS,Flash,串口,下载用户代码时，首先得在,CPU,内运行装载程序，通过它把从串口（或其它接口）接收的代码写到片外,Flash,中。,4.3,存储器寻址,1.,片内存储器,2.,片外存储器,3.,存储器映射,4.,预取指中止和数据中止异常,5.,存储器重映射及引导块,6.,启动代码相关部分,概述,4.3.3,存储器映射,ARM,芯片可以存在片内和片外存储器，这些存储器本身不具有地址信息，它们在芯片中的地址是由芯片厂家或用户分配的，那么,给物理存储器分配逻辑地址的过程称为存储器映射,。通过这些逻辑地址就可以访问到相应存储器的物理存储单元。,0 x0000 0000,2.0GB,1.0GB,0.0GB,3.0GB,3.5GB,4.0GB,3.75GB,0 x0002 0000,0 x0004 0000,0 x4000 0000,0 x4000 4000,0 x7FFF E000,0 x8000 0000,0 x8100 0000,0 x8200 0000,0 x8300 0000,0 x8400 0000,0 xC000 0000,0 xE000 0000,0 xF000 0000,0 xFFFF FFFF,系统存储器映射,4.3.3,存储器映射,256KB,片内非失忆性存,储器（,LPC2124/2214,）,2MB,AHB,外设,128KB,片内非失忆性存,储器（,LPC2114/2212,）,16KB,片内静态,RAM,8KB,Boot Block,（片,内,ROM,存储器重映射）,2MB,VPB,外设,16MB,Bank0,保留,保留给片内,RAM,存储器,保留给片内,FLASH,存储器,16MB,Bank1,16MB,Bank2,16MB,Bank3,目标板,BUS,FLASH,AHB,外设,FLASH,RAM,Boot Block,VPB,外设,ARM7,处理器核,AHB To VPB,桥,保留给片外存储器,用户所见存储器的分布,4.3.3,存储器映射,AHB,和,VPB,AHB,（先进的高性能总线）和,VPB,（,VLSI,外设总线）外设区域都为,2M,字节，可各分配,128,个外设。每个外设空间的规格都为,16K,字节，这样就简化了每个外设的地址译码。,注意：,外设寄存器的地址都是字对齐,。,AHB,和,VPB,外设区域中不管是字还是半字，都是一次性访问。例如不可能对一个字寄存器的最高字节执行单独的读或写操作。,外设存储器映射,4.3.3,存储器映射,注：,AHB,和,VPB,均为,128x16kB(2MB),范围。,0 x0000 0000,2.0GB,1.0GB,0.0GB,3.0GB,3.5GB,0 x0002 0000,0 x0004 0000,0 x4000 0000,0 x4000 40000 x7FFF E000,0 x8000 0000,0 x8100 0000,0 x8200 0000,0 x8300 0000,0 x8400 0000,0 xC000 0000,0 xE000 0000,256KB,片内非失忆性存,储器（,LPC2124/2214,）,128KB,片内非失忆性存,储器（,LPC2114/2212,）,16KB,片内静态,RAM,8KB,Boot Block,（片,内,ROM,存储器重映射）,16MB,Bank0,保留给片内,RAM,存储器,保留给片内,FLASH,存储器,16MB,Bank1,16MB,Bank2,16MB,Bank3,保留给片外存储器,4.0GB,3.75GB,0 xF000 0000,0 xFFFF FFFF,2MB,AHB,外设,2MB,VPB,外设,保留,0 xE000 0000,3.5GB,4.0GB-2MB,保留,4.0GB,0 xFFE0 0000,AHB,外设,0 xF000 0000,3.75GB,0 xFFFF FFFF,3.5GB,3.5GB+2MB,VPB,外设,保留,0 xE000 0000,0 xE020 0000,AHB,外设映射,4.3.3,存储器映射,4.0GB-2MB,保留,保留,0 xE000 0000,3.75GB,3.5GB,3.5GB+2MB,VPB,外设,0 xE020 0000,0 xF000 0000,0 xFFE0 0000,4.0GB,AHB,外设,0 xFFFF FFFF,0 xFFE0 0000,4.0GB-2MB,0 xFFE00000,0 xFFE04000,0 xFFFF8000,0 xFFFFC000,向量中断控制器,0 xFFFFF000,0 xFFFFFFFF,(AHB,外设,#1-,AHB,外设,#125),未使用,(AHB,外设,#0),未使用,(AHB,外设,#126),未使用,外部总线控制器,注：,只有,LPC2200,系列微处理器有外部总线控制器,VPB,外设映射,4.3.3,存储器映射,4.0GB-2MB,保留,保留,3.75GB,35GB+2MB,4.0GB,AHB,外设,0 xFFFF FFFF,0 xFFE0 0000,0 xF000 0000,0 xE020 0000,3.5GB,VPB,外设,0 xE000 0000,3.5GB+2MB,0 xE020 0000,系统控制模块,(VPB,外设,#127),10,位,A/D,(VPB,外设,#13),看门狗定时器,(VPB,外设,#0),TIMER0,(VPB,外设,#1),0 xE000 0000,0 xE000 4000,0 xE000 8000,0 xE003 4000,0 xE003 8000,0 xE01F C000,0 xE01F FFFF,0 xE005 C000,I,2,C1,(VPB,外设,#23),未使用,未使用,SSP,(VPB,外设,#26),未使用,0 xE006 C000,0 xE006 8000,0 xE006 0000,4.3,存储器寻址,1.,片内存储器,2.,片外存储器,3.,存储器映射,4.,预取指中止和数据中止异常,5.,存储器重映射及引导块,6.,启动代码相关部分,Flash,SRAM,Boot Block,VPB,AHB,EX-Memory,部分器件没有,0 xFFFF FFFF,0 x0000 0000,0 x4000 0000,0 x8000 0000,0 xE000 0000,4.3.4,预取指中止和数据中止异常,概述,如果试图访问一个,保留区域地址,或,未分配区域地址,，,ARM,处理器将产生预取指中止或数据中止异常。,未定义区域,2,保留区域,1,a,b,c,d,4.3.4,预取指中止和数据中止异常,保留地址区域,Flash,SRAM,Boot Block,VPB,AHB,EX-Memory,a,b,c,d,片内非易失性存储器与片内,SRAM,之间保留给片内存储器的地址空间。,a,片内静态,RAM,与外部存储器之间保留给片内存储器的地址空间。,b,外部存储器区域中无法通过外部存储器控制器（,EMC,）来访问的地址空间。,c,AHB,和,VPB,空间的保留区域。,d,4.3.4,预取指中止和数据中止异常,向量中断控制器,(AHB,外设,#1-,AHB,外设,#125),未使用,(AHB,外设,#0),未使用,(AHB,外设,#126),未使用,外部总线控制器,(VPB,外设,#14-,VPB,外设,#126,#23,#26,除外,),未使用,系统控制模块,(VPB,外设,#127),10,位,A/D,(VPB,外设,#13),看门狗定时器,(VPB,外设,#0),TIMER0,(VPB,外设,#1),AHB,外设空间中未分配区域,VPB,外设空间中未分配区域,未分配地址区域,4.3,存储器寻址,1.,片内存储器,2.,片外存储器,3.,存储器映射,4.,预取指中止和数据中止异常5.,存储器重映射及引导块,6.,启动代码相关部分,4.3.5,存储器重映射及引导块,存储器重映射,将已经过映射的存储器再次映射的过程称为,存储器重映射,，它使同一物理存储单元出现多个不同的逻辑地址。这些存储单元主要包括,引导块,“,Boot Block,”,和用于保存异常向量表的少量存储单元。,Addr1,程序所见存储器,.,Addr2,Addr1,存储器管理部件,0 x1234,0 x1234,实际物理存储器,0 x1234,注意：,存储器重映射并不是对映射单元的内容进行了复制，而只是将多个地址指向了同一个存储单元，这种效果是通过芯片内部的,“,存储器管理部件,”,实现的。,实际物理存储单元通过,存储器管理部件进行存储器,映射，获得逻辑地址,Addr1,。,1,实际物理存储单元通过,存储器管理部件进行存储器,重映射，获得逻辑地址,Addr2,。此时，逻辑地址,Addr1,和,Addr2,可以访问同一,实际物理存储单元。,2,4.3.5,存储器重映射及引导块,引导块及其重映射,引导块（,Boot Block,）,是芯片设计厂家在,LPC2000,系列,ARM,内部固化的一段代码，用户无法修改或删除。这段代码在芯片复位后被首先运行，其功能主要是：,判断运行哪个存储器上的程序；,检查用户代码是否有效；,判断芯片是否被加密；,芯片的在应用编程,(IAP),以及在系统编程功能,(ISP),。,注意：,部分器件内部虽然没有用户,Flash,空间（比如,LPC2210/2220/2290,），但它们仍然存在,Boot Block,，并且复位后会被首先运行。,4.3.5,存储器重映射及引导块,引导块在存储器中的状态,LPC2200,系列芯片的,Boot Block,为,8KB,大小，它们占用了用户的,Flash,空间。,248KB,用户,Flash,0 x00000000,0 x0003FFFF,Boot Block(8KB),片内,256KB Flash,（,LPC2124/2214,）,存储器空间,120KB,用户,Flash,0 x00000000,0 x0001FFFF,Boot Block(8KB),片内,128KB Flash,（,LPC2114/2212,）,存储器空间,LPC2130,系列芯片的,Boot Block,为,12KB,大小，除了,LPC2138,占用用户的,Flash,空间外，该系列中其它的芯片不占用用户,Flash,空间。,用户,Flash,(32/64/128/256KB),0 x00000000,0 x0007D000,Boot Block(12KB),（,LPC2131/2/4/6,）,存储器空间,不被,Boot,Block,占用,用户,Flash,(500KB),0 x00000000,Boot Block(12KB),片内,512KB Flash,（,LPC2138,）,存储器空间,0 x0007D000,Boot Block,重新映射,Boot Block,重新映射,4.3.5,存储器重映射及引导块,保留于片内,Flash,VPH,和,AHB,外设,保留于片内,SRAM,16KB,片内,SRAM,248KB,用户,Flash,0 x00000000,0 x0003FFFF,0 x40000000,0 x40003FFF,0 xE0000000,0 xFFFFFFFF,0 x80000000,保留于片外存储器,Boot Block,片内,256KB Flash,（,LPC2124/2214,）,（,LPC2114/2212,）,保留于片内,Flash,VPH,和,AHB,外设,保留于片内,SRAM,16KB,片内,SRAM,120KB,用户,Flash,0 x00000000,0 x0001FFFF,0 x40000000,0 x40003FFF,0 xE0000000,0 xFFFFFFFF,0 x80000000,保留于片外存储器,Boot Block,片内,128KB Flash,Boot Block,Boot Block,引导块（,Boot Block,）的重映射,异常向量表位于存储器映射的,0 x0000,0 x001C,地址空间，定义了,8,个异常向量，每个异常向量占一个字。通常在每个,异常入口,放置一条,ARM,跳转指令，其,跳转目标地址,放在,0 x001D,0 x0003F,地址空间，即异常服务函数的入口地址。,所以一个异常向量表实际包含了,8,个字的异常入口和,8,个字的跳转目标地址，占用了,16,个字（,64,字节）的存储单元。,4.3.5,存储器重映射及引导块,异常向量表概述,4.3.5,存储器重映射及引导块,ARM,异常入口,地址,异常,0 x0000 0000,复位,0 x0000 0004,未定义指令,0 x0000 0008,软件中断,0 x0000 000C,预取指中止（从存储器读取指令出错）,0 x0000 0010,数据中止（访问存储器数据出错）,0 x0000 0014,保留*,0 x0000 0018,IRQ,0 x0000 001C,FIQ,该位置被,Boot,装载程序用作有效用户程序的检测标志。通过定义此保留值，使向量表所有数据,32,位累加和为,0,，芯片复位后才能脱机运行用户程序。,4.3.5,存储器重映射及引导块,异常向量表的重映射,异常向量表可以来自四个不同的区域：,Boot Block,、片内,Flash,、片内,RAM,和外部存储器,。微控制器可以执行这些存储器中的代码。,除了片内,Flash,的向量表位于,0 x0000,0 x003F,地址上，其他存储器的向量表都不位于这个地址。为了能让,ARM,内核通过访问,0 x0000,0 x003F,地址访问到其他存储区域的向量表，,这样向量表,必须进行重映射。,注意：,除了,“,用户片内,Flash,模式,”,外，其它模式下都无法访问片内,Flash,的,0 x0000,0 x003F,区域。,来自不同区域的异常向量表,0 x0000 0000,0 x0000 003F,0 x4000 0000,0 x4000 003F,0 x7FFF E000,保留给片内,SRAM,保留给片内,Flash,保留给片外存储器,0 xFFFF FFFF,保留,0 xE000 0000,0 x7FFF E03F,0 x8000 0000,0 x8000 003F,片内,Flash,片内,SRAM,Boot Block,外部存储器,AHB,外设,VPB,外设,异常向量表,异常向量表,异常向量表,异常向量表,异常向量表,地址,重映射,复位后，首先运行,Boot Block,程序，需将,Boot Block,内,0 x7FFF E000,0 x7FFF E03F,的异常向量表重映射到,0 x0000,0 x003F,地址以允许处理异常并在,Boot,装载过程中使用中断。,此时无需进行,Flash,向量表的重映射，其向量表本身就处于,0 x0000,0 x003F,地址空间。,异常向量表,异常向量表,再根据,MEMMAP,寄存器的设置运行,片内,Flash,代码。,片内,RAM,代码。,片外存储器代码。,此时需将片内,RAM0 x4000 0000,0 x4000 003F,的向量表重映射到,0 x0000,0 x003F,地址空间。,此时需将外部存储器,0 x8000 0000,0 x8000 003F,的向量表重映射到,0 x0000,0 x003F,地址空间。,地址,重映射,地址,重映射,4.3,存储器寻址,1.,片内存储器,2.,片外存储器,3.,存储器映射,4.,预取指中止和数据中止异常,5.,存储器重映射及引导块,6.,启动代码相关部分,4.3.6,系统启动代码介绍,概述,ARM,微处理器在上电或复位后首先运行,Boot Block,中的一段代码，这段代码称为“,引导代码,”，由芯片厂商固化在芯片中。,此后，在正式运行用户,main,函数之前，还需要运行一段“,启动代码,”，由用户添加。,引导代码,（,BootBlock,）,用户,main,函数,启动代码,向量表定义；,堆栈初始化；,系统变量初始化；,中断系统初始化；,I/O,初始化；,外围初始化；,地址重映射等操作。,上电,/,复位,设置,存储器重映射,设置,系统时钟,设置,存储器加速,设置,中断向量控制器,target.c,异常向量表,初始化外部总线,(LPC2200),初始化,各模式堆栈,初始化,系统硬件,初始化,执行环境,Startup.s,进入,main,函数,设置引脚功能,启动代码流程图,1.LPC2000,系列简介,2.,引脚描述,3.,存储器寻址,4.,系统控制模块,5.,存储器加速模块 （,MAM,）,6.,外部存储器控制器（,EMC,）,7.,引脚连接模块,8.,向量中断控制器,LPC2000,系列,ARM,硬件结构,9.,最小系统,10.GPIO,11.UART(0,、,1),12.I,2,C,接口,13.SPI,接口,14.,定时器,0,和定时器,1,15.,实时时钟,16.,看门狗,17.A/D,转换器,18.,脉宽调制器,(PWM),4.4,系统控制模块,1.,系统控制模块功能汇总,2.,系统时钟概述,3.,时钟部件 晶体振荡器,4.,复位,5.,时钟部件 唤醒定时器,6.,时钟部件 ,PLL(,锁相环,),7.,时钟部件 ,VPB,分频器,8.,存储器映射控制,9.,功率控制,4.4,系统控制模块,1.,系统控制模块功能汇总,2.,系统时钟概述,3.,时钟部件 晶体振荡器,4.,复位,5.,时钟部件 唤醒定时器,6.,时钟部件 ,PLL(,锁相环,),7.,时钟部件 ,VPB,分频器,8.,存储器映射控制,9.,功率控制,4.4.1,系统控制模块功能汇总,概述,一个,ARM,芯片中通常有很多功能部件，有一些部件是全局性的，它们状态的改变可能引起整个系统运行状态的改变，这些部件我们统一称之为系统控制模块。,部件名称,功能简介,晶体振荡器,通过外接晶振或时钟源为系统提供时钟信号,复位,复位使,ARM,内核与外设部件进入一个确定的初始状态,存储器映射控制,控制异常向量表的重新设方式,锁相环（,PLL,）,将晶体振荡器输入的时钟倍频到一个合适的时钟频率,VPB,分频器,将内核时钟与外设时钟分开的部件,功率控制,使处理器空闲或者掉电，还能关闭指定的功能部件，以降低芯片功耗,唤醒定时器,系统上电或掉电唤醒后，保证晶体振荡器能输出稳定的时钟信号,在这些系统控制模块中，有些部件需要外部引脚的配合，如晶体振荡器、外部复位输入。,引脚名称,引脚方向,引脚描述,X1,输入,晶振输入,振荡器和内部时钟发生器电路的输入，使用外部时钟源时，该引脚为时钟输入X2,输出,晶振输出,振荡器放大器的输出。,RESET,输入,外部复位输入,该引脚上的低电平将使芯片复位，使,I/O,口和外设恢复其默认状态，并使处理器从地址,0,开始执行程序。,名称,描述,访问,存储器映射控制,MEMMAP,存储器映射控制,R/W,锁相环,PLLCON,PLL,控制寄存器,R/W,PLLCFG,PLL,配置寄存器,R/W,PLLSTAT,PLL,状态寄存器,RO,PLLFEED,PLL,馈送寄存器,WO,功率控制,PCON,功率控制寄存器,R/W,PCONP,外设功率控制,R/W,VPB,分频器,VPBDIV,VPB,分频器控制,R/W,4.4.1,系统控制模块功能汇总在系统控制模块中，有些部件需要在进行寄存器配置后才能正常工作，如存储器映射控制、锁相环、功率控制、,VPB,分频器。,4.4,系统控制模块,1.,系统控制模块功能汇总,2.,系统时钟概述,3.,时钟部件 晶体振荡器,4.,复位,5.,时钟部件 唤醒定时器,6.,时钟部件 ,PLL(,锁相环,),7.,时钟部件 ,VPB,分频器,8.,存储器映射控制,9.,功率控制,4.4.2,时钟系统,概述,时钟是计算机系统的脉搏，处理器核在一拍接一拍的时钟驱动下完成指令执行、状态变换等动作。,外设部件在时钟的驱动下进行着各种工作，比如串口数据的收发、,A/D,转换、定时器计数等。,所以时钟对于一个计算机系统是至关重要的，通常时钟系统出现问题也是最致命的，比如振荡器不起振、振荡不稳、停振等。,4.4.2,时钟系统,时钟系统结构,LPC2000,系列微控制器的时钟系统包括四个部分：,晶体振荡器、唤醒定时器、锁相环（,PLL,）和,VPB,分频器。,外接晶体或外接时钟源,产生稳定的时钟信号,将,F,osc,提升到合适的频率,PLL,晶体,振荡器,VPB,分频器,F,CCLK,F,PCLK,f,OSC,F,OSC,CPU,内核,芯片外设,唤醒,定时器,ON/OFF,1,3,4,2,为系统提供基本的时钟信号,(,Fosc,),。,1,在复位或处理器从掉电模式被唤醒时，为输入的时钟信号做计数延时，使芯片内部部件有时间进行初始化。,2,把,Fosc,信号提高到一个符合用户需要的频率,(,Fcclk,),其中,Fcclk,用于,CPU,内核。,3,用于把,Fcclk,信号降低到一个合适的,Fpclk,值（也可以不降低），该信号用于外设部件。,4,4.4,系统控制模块,1.,系统控制模块功能汇总,2.,系统时钟概述,3.,时钟部件 晶体振荡器,4.,复位,5.,时钟部件 唤醒定时器,6.,时钟部件 ,PLL(,锁相环,),7.,时钟部件 ,VPB,分频器,8.,存储器映射控制,9.,功率控制,4.4.3,时钟部件晶体振荡器,概述,LPC2000,系列微控制器的晶体振荡器可以使用,外部时钟源,(,从属模式,),，也可以使用,外接晶体和片内振荡电路,(,振荡模式,),产生时钟。,LPC2114/2124,LPC2212/2214,X1,X2,Clock,C,C,从属模式,LPC2114/2124,LPC2212/2214,X1,X2,C,X1,C,X2,XTAL,振荡模式,4.4.3,时钟部件晶体振荡器,从属模式,使用从属模式时，时钟信号通过,X1,引脚从外部输入，输入频率范围：,1,50(MHz),，其幅度范围为：,200mV 1.8V,。,LPC2114/2124,LPC2212/2214,X1,X2,Clock,C,C,从属模式,4.4.3,时钟部件晶体振荡器,振荡模式,使用振荡模式时时钟信号由内部晶体振荡器和外部连接的晶体振荡产生，振荡频率范围：,1,30(MHz),。,LPC2114/2124,LPC2212/2214,X1,X2,C,X1,C,X2,XTAL,振荡模式,4.4.3,时钟部件晶体振荡器,LPC2114/2124,LPC2212/2214,X1,X2,Clock,C,C,从属模式,LPC2114/2124,LPC2212/2214,X1,X2,C,X1,C,X2,XTAL,振荡模式,注意：,如果使用了,ISP,下载功能或者连接,PLL,提高频率，则输入的时钟频率范围必须在,10,25,（,MHz,）,之间。,4.4,系统控制模块,1.,系统控制模块功能汇总,2.,系统时钟概述,3.,时钟部件 晶体振荡器,4.,复位,5.,时钟部件 唤醒定时器,6.,时钟部件 ,PLL(,锁相环,),7.,时钟部件 ,VPB,分频器,8.,存储器映射控制,9.,功率控制,4.4.4,复位,概述,复位指将计算机系统中的硬件逻辑归位到一个初始的状态，比如让寄存器恢复默认值、让处理器从第一条指令开始执行程序等。,LPC2000,系列芯片有两个复位源：,1,、,外部复位,把,nRESET,引脚拉为低电平，并保持一个最小时间，引发复位,2,、,看门狗复位,通过设置看门狗相关寄存器，当看门狗定时器溢出后，引发复位,4.4.4,复位,硬件复位流程,OSC,0V,0V,处理器状态,1.65V,3.0V,复位时间,唤醒定时器,计数,4096,个时钟,Boot,代码执行时间,执行用户代码,VDD3.3V,VDD1.8V,3.3V,1.8V,稳定时钟,0.5ms,T0,T1,T2,T3,（振荡模式，,12MHz,晶振）,两个电源的上电顺序没有限制,复位信号要保持一段时间,晶振开始起振,（系统上电）,LPC2xxx,nRESET,POWER,X1,X2,U,X1,t,振荡器稳定所需时间,芯片时钟,输入信号,在芯片未上电时，芯片振荡器没有工作；,1,芯片上电后，晶体振荡器开始振荡。因为振荡从开始到稳定需要一过程，所以外部复位信号至少要保持,10ms,；,2,在晶体振荡器保持稳定振荡，或者使用有源钟振时，外部复位信号可以缩短到不小于,300ns,。,3,=10ms,=300ns,振荡器处于,稳定工作状态,4.4.4,复位,外部复位,4.4.4,复位,复位与电源上电次序,V,18,：数字,1.8V,供电电源,V,18A,：模拟,1.8V,供电电源,V,3,：数字,3.3V,供电电源,V,3A,：模拟,3.3V,供电电源,CPU,内核,片内外设,电源管理,1.8V,为内核供电，因此,1.8V,电源必须正常上电。,4.4.4,复位,外部复位和内部,WDT,复位的区别,判断引脚：,P1.20/TRACESYNC,P1.26/RTCK,BOOT1,和,BOOT0,判断引脚：P0.14,执行用户程序,或,运行,ISP,程序,外部复位,时间,T0,T1,T2,WDT,复位,时间,T0,执行用户程序,或,运行,ISP,程序,4.4.4,复位,复位与,Boot Block,Boot Block,是芯片生成时由厂家固化在其中的一段代码，用户无法修改或删除，这段代码在复位后被首先运行。,注：,不同芯片的,Boot Block,功能也不尽相同。,Boot,程序工作流程,LPC2114/2124,复位,运行,ISP,服务程序,看门狗复位,根据硬件,(P1.20,、,P1.26),配置,进入,ISP,状态吗？,(P0.14,为低,),初始化,用户代码,是否有效,执行用户代码,（片内,Flash,：,0 x00000000,）,N,Y,Y,Y,N,N,在此检测特定引脚,检测用户代码是否有效,Boot,程序工作流程,LPC2210/2212/2214,复位,看门狗复位,进入,ISP,模式？,(P0.14,为低,),初始化,用户代码,是否有效,芯片加密,允许调试,外部引导,芯片加密,运行,ISP,服务程序,执行外部用户代码,(0 x80000000),执行内部用户代码,(0 x00000000),N,N,Y,Y,N,N,N,N,Y,Y,Y,Y,在此检测特定引脚,检测用户代码是否有效,4.4.4,复位,复位与,Boot Block,Boot Block,的功能包括：,运行哪个存储器上的程序。,1,LPC2200,系列微控制器可以同时存在片内存储器和片外存储器，,Boot Block,通过芯片上的,BOOT0,和,BOOT1,引脚来判断程序的运行。,P2.27/D27/BOOT1,P2.26/D26/BOOT0,引导方式,0,0,CS0,控制的,8,位存储器,0,1,CS0,控制的,16,位存储器,1,0,CS0,控制的,32,位存储器,1,1,内部,Flash,存储器,注：,LPC2100,系列微控制器只有片内,Flash,，它们无需判断。,4.4.4,复位,复位与,Boot Block,Boot Block,的功能包括：,用户代码是否有效。,2,Boot Bl