LPC22EB06系统总线及接口技术分析

1、LPC22EB06系统总线及接口技术分析系统简介LPC22EB06-I系统是2005年底英贝特公司更具国内教学市场的强烈需求结合英贝特公司一流的研发技术，开发出的非常适合高校嵌入式ARM教学的实验系统。LPC22EB06-I教学系统核心采用PHILIPS公司的LPC2200系列32位ARM处理器。该系列ARM处理器是PHILIPS继LPC21系列之后推出的有外部总线的重点产品。同时，LPC22EB06含片内RAM和高速FLASH，内部资源丰富，结构简单。总线分析有数据手册可得其电路图如图所示：同时，本电路也可以扩充，扩充电路如图所示：由电路图可以看出，ARM7TDMI-S内核与存储设备以局部总

2、线相连。同时，ARM7DMI-S内核通过AHB桥与AHB总线相连，而AHB总线通过VPB桥与外部总线相连。外部总线与各个接口相连。各个接口又引出不同的总线。系统框图如图所示：各个接口通过总线与ARM处理器相连。如RS232，RS485接口，CAN接口，IDE接口，JTAG调试端口。同时，FLASH和SRAM也通过局部总线与ARM相连。以下一一介绍各个总线及接口对于整个系统的功能及应用。1. 局部总线局部总线是指在少数模块之间交换数据的总线。由电路图可以看出，通过局部总线，16kB的SRAM和128、256kB的FLASH分别通过内部SRAM控制器和内部Flash控制器与ARM7TDMI-S的C

3、PU直接相连。这样使得SRAM以及Flash上的速度与CPU总线上的速度相匹配。这样电路设计也比较简单。FLASH空间采用4片AM29LV040B组成。两片组成一组，及由两个8位的组成16位的宽度，然后这两组再组成一个连续的FLASH空间。RAM空间由4片HY62V8400ALLT2组成。两片组成一组，然后这两个再组成一个连续的RAM空间。2. AMBA总线AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）总线独立于处理器和制造工艺技术，增强了各种应用中的外设和系统宏单元可重用性。其中，AMBA包括AHB总线，本系统即使用AHB （Advanced

4、High performance Bus）总线。AHB总线主要用以满足CPU和存储器之间的带宽要求。CPU,片内存储器和DMA设备等高速设备连接在其上。系统总线和外设总线之间用一个桥接器进行连接。其图如图所示：AMBA的AHB适用于高性能和告示中频率的系统模块。它作为高性能的系统的骨干总线，主要用于连接高性能和高吞吐量设备之间的连接，如CPU,片上存储器，DMA设备和DSP或其他协处理器设备等。其主要有如下特性：l 支持多个总线主设备控制器；l 支持猝发，分裂，流水等数据传输方式；l 单周期总线主设备控制权转换；l 32-128位数据总线宽度；l 具有访问保护机制，以区分特权模式和非特权模式访

5、问，指令和数据读取等；l 数据猝发传输最大为16段；l 地址空间32位；l 支持字节，半字和字传输3.外部总线外部总线与接口一一相连。3.1 I2C串行接口本系统I2C电路如图所示I2C串行接口与I2C总线直接相连。IIC(Inter-Integrated Circuit)总线，主要用于同一电路板内各集成电路模块(IC)之间的连接。IIC采用双向2线制串行数据传输方式，简化IC之间的通信连接。在硬件结构上，它采用数据(SDA)和时钟(SCL)两根线来完成数据的传输及外围器件的扩展，任何一个具有IIC总线接口的外围器件，不论其功能差别有多大，都具有相同的电气接口，因此都可以挂接在总线上，使其连接

6、方式变得十分简单。由电路图中可以看出，本系统由一条串行数据线SDA和一条串行时钟线SCL组成。I2C 的工作原理如图所示，主机在SCL 线上产生自己的时钟来传输I2C 总线上的数据，数据只在时钟的高电平周期有效，每传输一个数据位就产生一个时钟脉冲，数据线的高或低电平状态只有在SCL 线的时钟信号是低电平时才能改变，当SCL 为高电平时，SDA 的改变表示“开始”和“停止”状态，即SDA 由高电平转入低电平表示开始，该命令必须在其它命令前执行；SDA 由低电平转入高电平表示停止状态，该命令可终止所有通讯。在开始条件后，SCL 低电平期间，SDA 允许变化，每位数据需一个时钟脉冲，当SCL 为高时

7、，SDA 必须稳定，主控器在应答时钟脉冲高电平期间释放SDA 线，转由接收器控制。相同总线上的设备在收到数据后，以置SDA 为低电平的方式对其确认。总线不忙时，数据线和时钟线保持为高电平。3.2 SPI串行接口由图可以看出，同步外设接口（SPI）是一种全双工同步串行总线。SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行同步通讯协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成，主设备启动一个与从设备的同步通讯，从而完成数据的交换。SPI 接口由SDI（串行数据输入），SDO（串行数据输出），SCK（串行移位时钟），CS（从使能信号）四种信号构成，CS 决定了唯一的与主设备通信的

8、从设备，如没有CS 信号，则只能存在一个从设备，主设备通过产生移位时钟来发起通讯。通讯时，数据由SDO 输出，SDI 输入，数据在时钟的上升或下降沿由SDO 输出，在紧接着的下降或上升沿由SDI 读入，这样经过8/16 次时钟的改变，完成8/16 位数据的传输。该总线用于与SD,MMC,AUDIO之类的慢速外设器件通信。SD,MMC接口与SPI相接图如图所示：通过上拉电阻与电源相连，同时通过芯片完成SD/MMC卡对SPI工作模式的支持。3.3 UART接口Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置。因为计算机内部采用并行数据数

9、据，不能直接把数据发到RS232等接口，所以必须通过UART整理才能进行异步传输。其过程为：CPU先把准备写入串行设备的数据放到UART的寄存器（临时内存块）中，再通过FIFO（First Input First Output，先入先出队列）传送到串行设备。它提供了RS-232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了。作为接口的一部分，UART还提供以下功能：将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用。在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流

10、进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除启停标记。处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠标也是串行设备）。可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。由电路图可以看出，UART接口通过TxD0,1,RxD0,1等与RS232接口以及RS485相连实现异步通信。由SW1开关设定说明，当S6和S7都为ON 状态时使UART强制时能。3.4 CAN接口CAN通讯接口图如图所示：控制器局域网（CAN）是一个串行，异步，多主的通信协议。CAN总线通过CAN收发器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连,而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态,CANL端只

11、能是低电平或悬浮状态。这就保证不会在出现在RS-485网络中的现象,即当系统有错误,出现多节点同时向总线发送数据时,导致总线呈现短路,从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其他节点的操作不受影响,从而保证不会出现象在网络中,因个别节点出现问题,使得总线处于“死锁”状态。而且,CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现,从而大大降低系统开发难度,缩短了开发周期3.5 IDE接口IDE（Integrated-Drive-Electronics）接口是现在普遍使用的外部接口，采用16位数据并行传送方式，体积小，数据传输快。3.6 外部中断接口外部