ARM9微控制器的软硬件平台设计

ARM9微控制器的软硬件平台设计嵌入式应用系统设计包括硬件平台和软件平台两部分。前者是以嵌入式微控制器/微处理器为核心的硬件系统；后者则是围绕嵌入式操作系统构建的软件系统。两者在设计上是密不可分的，并且需要在设计之间进行权衡优化，根据实际应用进行外扩和裁剪。基于ARM926EJS内核的LPC3180内部集成了丰富的外设资源，为嵌入式系统构建提供了很大的设计空间。本文结合笔者开发LPC3180嵌入式平台的实际经验，将具体介绍该系统的实现、结构组成和实验结果。1LPC3180芯片特性介绍

LPC3180是Philips公司新推出的一款ARM9微控制器。它采用90nm工艺技术，片内集成ARM9EJS处理器内核，具有高计算性能、低功耗的特性，这使得在很多对功耗敏感的嵌入式应用场合中仍能使用高性能的ARM9微控制器。LPC3180内核正常工作电压为1.2V，在低功耗模式下可降至0.9V；同时，LPC3180作为一款新型的32位微控制器，其新特性还包括：◆片内集成向量浮点(VFP)协处理器。LPC3180的浮点运算单元有3条独立的流水线，支持并行单精度或双精度浮点加/减、乘/除以及乘累积运算，完全兼容IEEE754标准，适用于高速浮点运算场合。◆片内集成USBOTG控制模块，同时支持与便携USB主设备或USB外设相连，可用于与PDA、读卡器和打印机等设备直接相连，而无需PC机介入。◆LPC3180采用多层的AHB总线系统，为各个主模块提供独立的总线，包括CPU的指令总线和数据总线、2套DMA控制器数据总线以及1套USB控制器数据总线。LPC3180的内部架构如图1所示。

图1LPC3180内部架构

LPC3180的其他特性包括：内部集成MLC/SLCNAND控制器、SDR/DDRSDRAM控制器、SD卡接口，UART、SPI、I2C外围通信模块，以及高速/毫秒定时器、RTC、看门狗定时器、10位ADC等其他功能模块。2硬件平台设计以LPC3180为核心的硬件平台设计框架如图2所示。

图2LPC3180硬件平台设计框图（1）存储器系统NANDFlash存储器。通过LPC3180内部集成的MLC/SLCNAND控制器直接外接多级或单级NANDFlash器件。本系统选用STNAND256R3A，其32MB存储空间可满足存放系统引导程序、嵌入式操作系统内核和文件系统的大小要求。SDRAM存储器。系统选用2片16位MICRONSDRAM，并联构建32位SDRAM存储器系统。32MBSDRAM空间，可满足嵌入式操作系统以及上层应用程序的运行要求。SD卡插槽。系统通过LPC3180内部集成的SD卡接口，提供SD卡插槽，可用于SD存储卡外扩，作为外部存储空间。（2）外围通信接口UART接口。LPC3180内部集成了标准UART模块和高速UART模块，符合550工业标准。系统外扩了UART1/7、UART2和UART5，用于实现基本的串行通信功能；同时，UART5可用于系统启动时的外部程序下载。USB接口。LPC3180内部集成了USBhost、USBdevice以及USBOTG控制器，通过外部USB收发模块PhilipsISP1301外扩USBhost接口A、USBdevice接口B以及USBOTG接口AB。（3）其他外围模块系统通过I2C接口外扩了一个简易的字符型LCD显示模块，用于应用程序运行结果显示；同时，为了简化硬件系统设计，系统的以太网模块通过USBhost接口A以软件方式实现外扩。3系统关键模块设计3.1NANDFlash存储器模块LPC3180内部集成了MLC/SLCNAND控制器，通过外部引脚可直接外接多级或单级NANDFlash器件，如图3所示。需要注意的是MLC和SLCNAND控制器通过引脚复用，使用相同的接口与NANDFlash相连，且同一时刻只允许开启其中一个控制器，因此在系统上电后必须通过配置FLASH_CTRL寄存器选择要使用的NAND控制器。在闲置状态时，也可通过写寄存器关闭NAND控制器，以降低功耗。NANDFlash存储器模块是整个系统主要的静态数据存储空间，用于存储系统启动过程中的加载程序，因此在LPC3180系统设计中是必不可少的。

图3NANDFlash接口连接图3.2USB接口模块LPC3180内部集成USB控制模块，但不包括USB物理层，系统通过外接USB收发模块ISP1301实现USB的物理