EasyARM嵌入式系统集成开发环境
- 格式：doc
- 大小：2.04 MB
- 文档页数：33
第一章EasyARM2100 开发实验板硬件结构一、概述EasyARM2100 开发实验板是一款简单的32 位ARM 单片机实验板，采用的是PHILIPS的ARM7TDMI-S 核单片机LPC2114，具有JTAG 调试，ISP 编程等功能。
板上提供了一些键盘、LED、RS232 等常用功能部件，帮助用户学习32 位单片机从简单的开始，一步一步的过渡到32 位ARM 嵌入式系统开发领域。
LPC2114/2124/2119/2129/2194 是世界首款可加密的ARM 芯片，具有零等待128K/256K字节的片内FLASH，16K 的SRAM，无需扩展存储器，使系统更为简单、可靠；内部具有UART、硬件I2C、SPI、PWM、ADC、定时器、CAN（LPC2119/2129/2194）等众多外围部件，功能更强大；64 管脚LQFP 封装，体积更小；3.3V 和1.8V 系统电源，内部PLL 时钟调整，功耗更低。
功能特点：（1）使用CPU PACK，可以使用多种兼容芯片（LPC2114/2124/2119/2129/2194 等）；（2）标配PHILIPS 的LPC2114，可进行JTAG 仿真调试，支持ADS1.2 集成开发环境；（3）完全自主设计的软硬件、拥有自主版权的JTAG 仿真技术，用户使用没有后顾之忧；（4）可选CAN 接口板，方便组装现场总线（5）所有I/O 全部引出，可以和用户的外部电路连接搭配；（6）4 个独立LED、6 个独立键盘控制；（7）具有RS232 转换电路，可与上位机进行通讯；（8）可以与标准串行MODEM 直接接口，方便远程通讯（9）具有I2C 器件、SPI 器件接口器件；（10）具有滤波电路，PWM 输出可实DAC 转换功能；（11）板上的功能部件可使用跳线器连接或断开连接；（12）提供基于PC 的人机界面，方便调试实时时钟、串口通信等功能；（13）提供详细的使用教材，实验例程。
（14）可进行GPIO 的控制实验，如LED 控制、键盘输入、蜂鸣器控制、模拟SPI 等；（15）可进行外部中断实验，学习向量中断控制器(VIC)；（16）定时器控制实验，如定时控制LED、匹配比较输出等；（17）使用RS232 转换电路，完成UART 通讯实验；（18）使用板内的CAT24WC02，完成I2C 总线的实验；（19）使用74HC595 芯片，实现SPI 接口数据发送、接收实验；（20）具有PWM 输出测试点及滤波电路，实现PWM 输出、PWM DAC 实验；（21）实时时钟控制实验；（22）WDT 及低功耗控制实验；（23）ADC 数据采集实验。
二、硬件原理1. 原理图EasyARM2100 开发实验板电路原理图如图1 所示。
图 1 EasyARM2100开发实验板电路原理图2. 原理说明(1) 电源电路LPC2114/2124/2119/2129/2194 要使用两组电源，I/O 口供电电源为3.3V，内核及片内外设供电电源为1.8V，所以系统设计为3.3V 应用系统。
首先，由CZ1 电源接口输入9V 直流电源，二极管D2 防止电源反接，经过C1、C3 滤波，然后通过78M05 将电源稳压至5V，再使用LDO 芯片(低压差电源芯片)稳压输出3.3V 及1.8V 电压。
LDO 芯片采用了LM1117MPX-1.8 和LM1117MPX-3.3，其特点为输出电流大，输出电压精度高，稳定性高。
系统电源电路如图2 所示。
图2 系统电源电路LM1117系列LDO芯片输出电流可达800mA，输出电压的精度在±1%以内，还具有电流限制和热保护功能，广泛用户在手持式仪表、数字家电、工业控制等领域。
使用时，其输出端需要一个至少10uF的钽电容来改善瞬态响应和稳定性。
注意：EasyARM2100开发实验板使用的电源是9V直流电源，由CZ1电源接口输入，接头上的电源极性为外正内负。
(2) 复位电路由于ARM 芯片的高速、低功耗、低工作电压导致其噪声容限低，对电源的纹波、瞬态响应性能、时钟源的稳定性、电源监控可靠性等诸多方面也提出了更高的要求。
本实验板的复位电路使用了专用微处理器电源监控芯片MAX708SD，提高系统的可靠性。
由于在进行JTAG调试时，nRST、TRST是可由JTAG仿真器控制复位的，所以使用了三态缓冲门74HC125 进行驱动，电路如图3 所示。
图 3 系统复位电路如图3，信号nRST 连接到LPC2114 芯片的复位脚RESET，信号nTRST 连接到LPC2114芯片内部JTAG 接口电路复位脚TRST。
当复位按键RST 按下时，MAX708SD 立即输出复位信号，其引脚RST输出低电平导致74HC125C、74HC125D 导通，信号nRST、nTRST 将输出低电平使系统复位。
平时MAX708SD 的RST输出高电平，74HC125C、74HC125D 截止，由上拉电阻R4、R5 将信号nRST、nTRST 上拉为高电平，系统可正常运行或JTAG 仿真调试。
(3) 系统时钟电路LPC2114/2124/2119/2129/2194 可使用外部晶振或外部时钟源，内部PLL 电路可调整系统时钟，使系统运行速度更快(CPU 最大操作时钟为60MHz)。
倘若不使用片内PLL 功能及ISP 下载功能，则外部晶振频率范围是1MHz～30MHz，外部时钟频率范围是1MHz～50MHz；若使用了片内PLL 功能或ISP 下载功能，则外部晶振频率范围是10MHz～25MHz，外部时钟频率范围是10MHz～25MHz。
EasyARM2100 开发实验板使用了外部11.0592MHz 晶振，电路如图4 所示，用1MΩ电阻R6 并接到晶振的两端，使系统更容易起振。
用11.0592MHz 晶振的原因是使串口波特率更精确，同时能够支持LPC2114/2124/2119/2129/2194 芯片内部PLL 功能及ISP 功能。
图4 系统时钟电路(4) JTAG 接口电路采用ARM 公司提出的标准20 脚JTAG 仿真调试接口，JTAG 信号的定义及与LPC2114的连接如图5 所示。
图中，JTAG 接口上的信号nRST、nTRST 与开发实验板的复位电路连接(参考图3)，形成线与的关系，达到共同控制系统复位的目的。
根据LPC2114 的应用手册说明，在RTCK 引脚接一个4.7KΩ的下拉电阻，使系统复位后LPC2114 内部JTAG 接口使能，这样就可以直接进行JTAG 仿真调试了。
如果用户需要使用P1.26～P1.31 作I/O，不进行JTAG 仿真调试，则可以在用户程序中通过设置PINSEL2寄存器来使LPC2114 内部JTAG 接口禁能。
另外，在TRACESYNC 引脚通过跳线器JP12接一个4.7K Ω的下拉电阻，可以在系统复位时使能/禁能跟踪调试端口，禁能时(JP12 断开)方可使用P1.16～P1.25 作I/O。
图5 JTAG 接口电路(5) 串口及 MODEM 接口电路由于系统是3.3V 系统，所以使用了MAX3232 进行RS232 电平转换，MAX3232 是3V工作电源的RS232 转换芯片。
另外，LPC2114/2124/2119/2129/2194 的UART1 带有完整的调制解调器(MODEM) 接口，所以要使用8 路的RS232 转换芯片SP3243ECA ( 或MAX3243ECA)。
如图6 所示，JP5、JP6 分别为UART0、UART1 口线连接跳线，当把它们断开时，这些口线保留给用户作为其它功能使用。
图6 串口及MODEM 接口电路当要使用ISP 功能时，请把JP5 短接，然后将PC 的串口(如COM1)与开发实验板的CZ2相连，使用UART0 进行通讯。
同时还要把JP8 短接，使ISP 的硬件条件得到满足。
用户通过CZ3 直接连接MODEOM，由LPC2114/2124/2119/2129/2194 的UART1 控制MODEM 拔号、通讯等等。
需要注意的是，LPC2114/2124/2119/2129/2194 的ISP 使能管脚(P0.14 口)与DCD1 功能脚复用，在系统复位时若P0.14 口为低电平，则进入ISP 状态；同样，在程序仿真调试过程中，若把JP8 短接，则DCD1 保持为低电平，影响MODEM 接口正确使用。
(6) 键盘电路EasyARM2100 开发实验板具有6 个独立按键，分别为KEY1～KEY6，如图7 所示。
由于GPIO 作为输入时，内部无上拉电阻，所以要使用R17～R22 等6 个上拉电阻，当没有按键时，口线值为1，当按键按下时为0；而R11～R16 为口线保护电阻，即当连接按键的I/O设置为输出时，这几个电阻保证了输出口不会直接对地短路。
其中，KEY1、KEY5 所连接的口线为P0.16、P0.20，这两个口分别与外部中断EINT0、EINT3 复用，所以可用这两个按键进行外部中断的实验、唤醒掉电CPU 的实验。
图7 键盘电路(7) LED 显示电路在显示方面，EasyARM2100 开发实验板采用了一片74HC595 驱动一位静态共阳LED数码管，如图8 所示，其时钟(SCK)、数据(SI)分别接到LPC2114 的SPI 接口的SCLK0、MOSI0，这样就可以发送数据到74HC595；片选(RCK，即74HC595 输出触发端)与P0.29口连接，由P0.29 控制74HC595 数据锁存输出；而最高位输出(SQH)连接到LPC2114 的SPI接口的MISO0，可用来读回数据。
这样连接就可以进行SPI 接口控制实验，并能把74HC595的移位输出读回来(由MISO0 读回)。
这一部份电路可用JP3 跳开。
在使用硬件SPI 接口主方式时，要把SPI0/1 的4 个I/O 口均设置为SPI 功能，如P0.4、P0.5、P0.6、P0.7，而且SSEL0/1 引脚不能为低电平，一般要接一个10KΩ的上拉电阻。
图8 SPI 驱动显示电路另外，EasyARM2100 开发实验板还具有4 个独立的发光二极管LED1～LED4，分别由P0.22～P0.25 输出控制，输出1 时对应的LED 熄灭，输出0 时对应的LED 点亮，电路如图9 所示。
这一部份电路可用JP4 跳开。
电路采用了 I/O 口灌电流的驱动方式来驱动LED ，这样做主要是因为I/O 口能提供的灌电流大于其拉电流，保证了LED 的显示亮度。
如图9，限流电阻为470Ω，则当I/O 输出0时，流过LED 的电流计算公式如公式1 所示。
图9 LED 控制电路3.3ledled V I R-=(公式1) 其中， V led 为发光二极管的导通压降值，一般为1.7V 。
