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 4000,0 x7FFF E000,0 x8000 0000,0 x8100 0000,0 x8200 0000,0 x8300 0000,0 x8400 0000,0 xC000 0000,0 xE000 0000,256KB,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,3.5GB+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