嵌入式系统与ARM
嵌入式系统以应用为中心、以计算机技术为基础,软硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
ARM( A d v a n c e d R S I C Machines)是一家出售芯片设计技术授权的公司控制工程网版权所有,目前其设计的ARM 微 处 理 器 占 据 了 3 2位RISC(ReducedInstruction SetComputing)微处理器75%以上的市场份额。
ARM 体系结构
ARM 已经从V3 发展到V6。目前流行的 ARM 芯片内核有A R M 7 T D M I、S t r o n g A R M、A R M 7 2 0 T 、A R M 9 T D M I 、ARM922T、ARM940T、ARM946T、A R M 9 6 6 T 、A R M 1 0 T D M I 等。Philips LPC2214(以下简称LPC2214) 是基于ARM7TDMI-S 的高性能32位RISC微控制器,属于ARM 处理器内核.现代的VL
ARM 微控制器
嵌入式微控制器(单片机)就是将整个计算机集成到一块芯片中。各厂商购买ARM 公司的核心授权后控制工程网版权所有,扩展与各自领域相关的片内外围电路www.cechina.cn,并集成在芯片中,使基于ARM处理器核的芯片多元化。设计者应尽可能采用片内外围电路完成所需的功能,来简化系统设计控制工程网版权所有,提高系统可靠性。LPC2214微控制器如图2)通过AHB 到VPB 的桥将VPB 总线与AHB 总线相连,片内外设(中断控制器除外)连接在VPB总线上。LPC2214具有:多个串行接口,2 个16C550 工业标准UART、高速I2C 接口(400 kHz)、2个SPI 接口;8路10 位A/D 转换器 (0 ̄3V测量范围),转换时间可低至2.44uS;2个32 位定时器(带4路捕获和4 路比较通道);PWM 单元(6路输出);实时时钟和看门狗;112个通用I/O 口(可承受5V 电压);2个低功耗模式,空闲和掉电;片上集成高速闪存。
以 ARM 微控制器为核的最小系统
嵌入式微控制器不能独立工作,必须给它供电、加上时钟信号、提供复位信号,如果芯片没有片内程序存储器,还要加上存储器系统。
这些条件电路与微控制器共同构成一个最小系统。下面设计以LPC2214为主控单元,应用于税控收款机的系统。该系统主要由主控MCU 模块、时钟模块、电源模块、监控模块、IC卡读写模块、税控存储器、状态指示电路、接口电路等组成。硬件结构如图2所示。
税控收款机是一种带有计税功能的电子收款机,它内部装有自动记录但不能更改和抹掉的计税存储器。税控收款机由以下几部分组成:中文显示系统、中文打印系统、专用税控处理系统、外围设备驱动、电源、带物理安全保证的机箱. 税控机制由以IC卡为基础的发行、管理、申报、维护、经营等系统组成。有关数据由税务部门用专用IC卡读出,以便稽查。系统充分合理地利用了其片内实时时钟、外部存储器接口、UART 等其它外设接口。片上闪存作为用户程序的存储空间,其高速零等待特性保证系统的实时运行。其片上程序保护机制,防止代码被任意更改和复制。整个系统的设计 结构简洁,极具竞争优势。
系统移植
ARM 芯片获得了许多实时操作系统(Real Time Operating System)供应商的支持,比较知名的有:Windows CE、Linux、pSOS、VxWorks Nucleus、OSE、eCOS、μC/OS-II等CONTROL ENGINEERING China版权所有,我们将在税控收款机系统上移植μC/OS-II。
μC/OS-II移植
LPC2214 的ARM7TDMI-S 内核用ARM ADS 作为编译器移植μC/OS-II。包括以下内容:①设置OS_CPU.H