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。

　　1 LPC3180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 0.9 V;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USB OTG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1 LPC3180内部架构

　　LPC3180的其他特性包括： 内部集成MLC/SLCNAND控制器、SDR/DDR SDRAM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2 LPC3180硬件平台设计框图

　　(1) 存储器系统

　　NAND Flash存储器。通过LPC3180内部集成的MLC/SLC NAND控制器直接外接多级或单级 NAND Flash器件。本系统选用ST NAND256R3A，其32 MB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MICRON SDRAM，并联构建32位SDRAM存储器系统。 32 MB SDRAM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