一讲ARM系统简介手把手教你学ARM之LC入门篇

1、1手把手教你学手把手教你学ARM 之LPC210 x入门篇主主 讲讲: : 策策 划：张划：张 勇勇 学习板：学习板：LT-ARM210X 力天电子版权所有力天电子版权所有 2009年年 1月月2 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈主讲人简介主讲人简介何何 呈，就读于哈尔滨工程呈，就读于哈尔滨工程大学水声工程学院。现在大学水声工程学院。现在上大学四年级，现已取得上大学四年级，现已取得保送保送研究生资格。研究生资格。精通各类微处理器的运用精通各类微处理器的运用及开发，并在实际的项目及开发，并在实际的项目中使用过各种单片机及中使用过各种单片机及ARM7ARM7、ARM9ARM9、单

2、板电脑等、单板电脑等处理器。精通处理器。精通WindowsWindows和和LinuxLinux操作系统下编程。操作系统下编程。3 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈20072007年五四杯三等奖作品：年五四杯三等奖作品： 通用遥控通用遥控LEDLED数码显示系统数码显示系统图片说明：硬件实物图片说明：硬件实物图片说明：图片说明：上位机软件上位机软件界面界面4 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈20082008年五四杯一等奖作品：年五四杯一等奖作品：基于基于mega48mega48单片机的多功能无线教鞭单片机的多功能无线教鞭图片说明：硬件实物图片说明：硬件实物左

3、边的为与电脑相连左边的为与电脑相连接的接收终端接的接收终端右边的为手持控制器右边的为手持控制器5 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈使用使用ARMARM开发过的一些项目过的一些项目图片说明：图片说明：44B0基础基础开发板开发板6 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈使用使用ARMARM开发过的一些项目开发过的一些项目嵌入式Webcam远端监控系统图片说明：硬件平台图片说明：硬件平台图片说明：实现的监控效果图片说明：实现的监控效果7 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈2008英特尔杯大学生电子设计竞赛英特尔杯大学生电子设计竞赛嵌入式系统专题邀请赛作

4、品：嵌入式系统专题邀请赛作品：基于嵌入之星平台的基于嵌入之星平台的“探路者探路者2号号”水下机器人系统水下机器人系统图片说明：整个系统图片说明：整个系统图片说明：控制和采集系统图片说明：控制和采集系统8 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈图片说明：图片说明：与队友合作与队友合作调试调试图片说明：水图片说明：水下试航下试航2008英特尔杯大学生电子设计竞赛英特尔杯大学生电子设计竞赛嵌入式系统专题邀请赛作品：嵌入式系统专题邀请赛作品：基于嵌入之星平台的基于嵌入之星平台的“探路者探路者2号号”水下机器人系统水下机器人系统9 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈课程安排课

5、程安排p 第一讲：ARM系统简介 p 第二讲：ARM开发工具及配置 p 第三讲：LPC210X的PLL设置及GPIO操作 p 第四讲：流水灯、蜂鸣器、数码管的程序设计 p 第六讲：ARM定时器及外部中断程序设计p 第七讲：USART及标准输入输出接口程序设计p 第八讲：按键和PS2键盘解码程序设计p 第九讲：12864液晶程序设计及简单的GUI建立p 第十讲：SD卡操作及FAT文件系统程序设计p 第五讲：24C02读写及IIC双机通信程序设计10 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈课程安排课程安排课程安排课程安排p 第十二讲：ADC和PWM程序设计及运用p 第十三讲：ARM看门

6、狗及掉电模式实验p 第十一讲：RTC实时时钟试验p 第十四讲：IRP程序设计及运用p 第十五讲：综合程序设计(1)：SD卡中文字库检索p 第十六讲：综合程序设计(2)：LCD实时时钟p 第十七讲：UCOS-II操作系统简介及运用程序编写p 第十八讲：UCOS-II操作系统综合实验11 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈第一讲第一讲 ARMARM系统简介系统简介 ARM是Advance RISC Machine 的缩写，既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。 ARM公司于1990年11月在英国剑桥成立，前身为Acorn计 算机公

7、司。 ARM公司是全球领先的16/32位嵌入式RISC微处理器解 决方案供应商。 12 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈 ARM公司是知识产权（IP）公司，本身不生产芯片，靠转 让设计许可，由合作伙伴公司来生产各具特色的芯片。 目前，全世界有几十家著名的半导体公司都使用ARM公司 的授权，其中包括MOTOROLA、IBM、Intel、LG、SONY、 NEC、ATMEL等，从而保证了大量的开发工具和丰富的第 三方资源，它们共同保证了基于ARM处理器核的设计可以 很快投入市场。 ARM公司已成为移动通信、手持设备、 多媒体数字消费嵌入式解决方案的RISC标准。ARMARM处理器

8、简介处理器简介13 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈ARMARM体系结构的特点体系结构的特点o总体思想：在不牺牲性能的同时，尽量简化处理器。同时从体系结构的层面上灵活支持处理器扩展。这种简化和开放的思路使得ARM处理器采用了很简单的结构来实现。oARM处理器是最先进的：目前，ARM32位体系结构被公认为业界领先的32位嵌入式RISC微处理器核，所有ARM处理器都共享这一体系结构。 14 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈ARMARM体系结构的特点体系结构的特点 ARM采用RISC结构，在简化处理器结构，减少复杂功能指令的同时，提高了处理器的速度。考虑到处理器与

9、存储器打交道的指令执行时间远远大于在寄存器内操作的指令执行时间，RISC型处理器采用了Load/Store（加载/存储）结构，即只有Load/Store指令可与存储器打交道，其余指令都不允许进行存储器操作。同时，为了进一步提高指令和数据的存取速度，RISC型处理器增加了指令高速缓冲I-Cache和数据高速缓冲D-Cache及多处理器结构，使指令的操作尽可能在寄存器之间进行。15 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈ARMARM体系结构的特点体系结构的特点( (指令间对比指令间对比) )只能对寄存器执行算术和逻辑只能对寄存器执行算术和逻辑操作，操作，Load/StoreLoad/S

10、tore体系结构体系结构16 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈ARMARM体系结构的特点（工作状态）体系结构的特点（工作状态）o两种处理器工作状态。ARM状态(执行32位ARM指令)和Thumb状态(执行16位Thumb指令) 。oThumb指令集。虽然ARM处理器本身是32位设计，但考虑到RISC型处理器的指令功能相对较弱，新型的ARM体系结构中定义了16位的Thumb指令集。Thumb指令集比通常的8/16位CISC/RISC处理器有更好的代码密度，而芯片面积只增加6%，却可以使程序存储器更小。o多处理器状态模式。ARM体系结构定义了7种处理器模式：用户、快中断、中断、管

11、理、终止、未定义和系统模式，大大提高了ARM处理器的效率。17 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈ARMARM体系结构的特点体系结构的特点o嵌入式在线仿真调试。ARM体系结构的处理器芯片都嵌入了在线仿真ICE-RT逻辑，便于通过JTAG来仿真调试芯片，省去了价格昂贵的在线仿真器。o灵活方便的接口。ARM体系结构具有协处理器接口，允许接16个协处理器。既可以使基本的ARM处理器内核尽可能小，方便地扩充ARM指令集，也可以通过未定义指令来支持协处理器的软件仿真。o低电压功耗的设计。考虑到ARM处理器主要用于手持式嵌入式系统中，在设计中就十分注意功耗的设计。18 版权：力天电子版权：

12、力天电子主讲：何主讲：何 呈呈ARMARM指令系统版本指令系统版本ARM核体系结构ARM1V1ARM2V2ARM2aS，ARM3V2aARM6，ARM600，ARM610V3ARM7，ARM700，ARM710V3ARM7TDMI，ARM710T，ARM720T ARM740TV4TStrong ARM，ARM8，ARM810V4ARM9TDMI，ARM920T，ARM940TV4TARM9E-SV5TEARM10TDMI，ARM1020EV5TEARM11，ARM1156T2-S，ARM1156T2F-S，ARM1176JZ-S，ARM11JZF-SV619 版权：力天电子版权：力天电子主讲

13、：何主讲：何 呈呈ARM ARM 体系结构的演变体系结构的演变 一、Thumb指令集（T变种） 支持Thumb指令的ARM体系版本，一般加字符T来表示，如ARM7TDMI中的T。二、长乘指令（M变种） M变种（如ARM7TDMI中的M）增加了两条这样的长乘指令： 1、其中一条指令完成32位整数乘以32位整数，生成64位整数的长乘操作； 2、另一条指令完成32位整数乘以32位整数，然后在加上一个32位整数，生成64位整数的长乘加操作。三、增强型DSP指令（E变种） E变种ARM体系增加了一些增强处理器对典型DSP算法处理能力的附加指令。20 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈AR

14、M ARM 体系结构的演变体系结构的演变 四、Java加速器Jazelle（J变种） ARM的Jazelle技术是Java语言和先进的32位RISC芯片完美结合的产物。 五、ARM媒体功能扩展(SIMD变种) ARM的SIMD媒体功能扩展为这些应用系统提供了解决方案。它为包括音频视频处理在内的应用系统提供了优化功能。21 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈ARM ARM 体系结构的演变体系结构的演变 22 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈ARM系列处理器简介oARM有以下系列处理器：oARM7系列oARM9系列oARM9E系列oARM10系列oARM11系列o

15、SecurCore系列oInter的StrongARM和Xscale系列 o其中，ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10和ARM11为5个通用处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。SecurCore系列专门为安全要求较高的应用而设计。23 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈ARM系列处理器简介（ARM7系列）oARM7采用冯诺依曼（Von-Neumann)结构，数据存储器和程序存储器使用同一存储空间，用相同的指令访问 。此结构也被大多数计算机所采用。oARM7为三级流水线结构（取指，译码，执行），平均功耗为0.6mW/MHz，时钟速度为66M

16、Hz，每条指令平均执行1.9个时钟周期。 oARM7系列微处理器包括如下几种类型的核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、 ARM720T、ARM7EJ。oARM7TMDI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器，属低端ARM处理器核。TDMI的基本含义为（对其它系列也适用）： T：支持16为压缩指令集Thumb，称为T变种D：支持片上Debug，称为D变种M：内嵌硬件乘法器 Multiplier，称为M变种I：嵌入式ICE，支持片上断点和调试，称为I变种 （S：软内核）24 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈ARM系列处理器简介（ARM7系列）表2-1 ARM7系列产

17、品 项目项目 型号型号Cache(Ins/Data)MemoryMgtBusThumb DSP Jazelle 指令指令版本版本ARM7TDMINoNoAHBYesNoNov4TARM7TDMI-SNoNoAHBYesNoNov4TARM720T8KBMMUAHBYesNoNov4TARM7EJNoNoAHBYesYesYesv5TEJ25 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈ARM系列处理器简介（LPC210X）主要性能：主要性能：p 16/32 位ARM7TDMI-S 处理器，极小型LQFP48 封装。p 2kB/4kB/8kB 的片内静态RAM，8kB/16kB/32kB

18、的片内Flash 程序 存储器，128 位宽的接口/加速器使其实现了70MHz 的高速操作。p 通过片内Boot-loader 软件实现在系统/在应用编程（ISP/IAP）,Flash 编程时间：1ms。p 可编程256 字节，单个Flash 扇区擦除或整片擦除只需400ms。p EmbeddedICE RT 通过片内RealMonitor 软件来提供实时调试。p 10 位的A/D 转换器含有8 个模拟输入，每个通道的转换时间低至 2.44s，专用的结果寄存器使中断开销降到最低。p 2 个32 位的定时器/外部事件计数器，具有7 路捕获和7 路比较通道。p 2 个16 位的定时器/外部事件计数

19、器，具有3 路捕获和7 路比较通道。p 低功耗实时时钟（RTC），有独立的供电电源和专门的32kHz 时钟输入。26 版权：力天电子版权：力天电子主讲：何主讲：何 呈呈ARM系列处理器简介（LPC210X）主要性能：主要性能：p 多个串行接口，包括2 个UART（16C550），2 个快速I2C 总线 （400kbits/s）以及带缓冲和可变数据长度功能的SPI 和SSP。p 向量中断控制器，可配置优先级和向量地址。p 多达32 个可承受5V 的通用I/O 口。p 高达13 个边沿或电平有效的外部中断管脚。p 通过可编程的片内PLL（可能的输入频率范围：10MHz25MHz 可实现最大为70MHz 的CPU 时钟频率，设置时间为100us。p 节电模式包括空闲模式、RTC 有效的睡眠模式和掉电模式。p 通过外设功能单独使