CN201159896Y

CN201159896Y - Arm7微处理器应用模块

Info

Publication number: CN201159896Y
Application number: CNU2008200329659U
Authority: CN
Inventors: 宋军; 牛晓凤
Original assignee: Nanjing Forestry University
Current assignee: Nanjing Forestry University
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2018-03-14

Abstract

本实用新型是一种ARM7微处理器应用模块，包括：32位ARM7内核的嵌入式微处理器U4、NOR FLASH存储器U1、SRAM存储器U2、电源芯片U3和电源芯片U5、复位电路U6、2mm插针的系统扩展接口J2和J3、JTAG接口J1及电路板。由ARM7内核的微处理器通过系统总线与NOR FLASH存储器、SRAM存储器连接，加之电源芯片组成ARM7核心模块，2mm插针的系统扩展接口引出了ARM7处理器所有的系统总线及其他可用I/O资源。优点：复位电路保证ARM7处理器的可靠运行，提高系统的稳定性，JTAG接口采用标准20针接口。简化应用系统设计，缩短开发周期，降低了系统成本。

Description

ARM7微处理器应用模块

技术领域

本实用新型涉及的是一种ARM7微处理器应用模块，是以ARM7为内核的微处理器应用模块设计。属于32位微处理器技术领域，

背景技术

作为嵌入式系统的核心，嵌入式微处理器发展十分迅速，归纳起来，大致可分为三类：以8051为核心的单片机系列；32位的ARM微处理器系列；基于x86的PC机系列。

以8051为核心的单片机系列，接口简单，但整体运算能力差，速度较慢。

基于x86的PC机系列，接口丰富，运算速度快，但接口复杂，且硬件可裁剪性差，不易实现小型化，功耗也较高。

基于ARM核的嵌入式微处理器，目前应用广泛的主要有ARM7和ARM9系列，具有高性能、低功耗、低成本、易裁剪等优点。其中ARM7内核的嵌入式微处理器更是因其在接口方便，高性价比和超低功耗等方面的优点，在中小型的嵌入式应用领域得到了广泛的应用。

不可否认的是，基于32位ARM7微处理器的应用系统无论从系统结构、开发周期，还是调试难度，较之以传统单片机，都有大幅的提高。因此，如何针对ARM7微处理器应用系统特点，提炼共性，设计出通用模块，对提高系统开发的成功率、缩短开发周期、降低开发成本，具有重要意义。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种基于ARM7内核的微处理器应用模块，以避免中小型嵌入式系统应用开发中的重复劳动，缩短开发周期，降低开发成本并提高系统的稳定性。

本实用新型的技术解决方案：其结构是32位ARM7微处理器的第一输出/输入端与NOR FLASH存储器的输入/输出端对应相接；32位ARM7微处理器的第二输出/输入端与SRAM存储器的输入/输出端对应相接；32位ARM7微处理器的第三输出/输入端与第一系统扩展接口的输入/输出端对应相接；32位ARM7微处理器的第四输出/输入端与第二系统扩展接口的输入/输出端对应相接；32位ARM7微处理器的第五输出/输入端与JTAG接口的输入/输出端对应相接；复位电路的输出端与32位ARM7微处理器的第一输入端相接；电源电路的电源输出端分别与32位ARM7微处理器、NOR FLASH存储器、SRAM存储器、第一系统扩展接口、第二系统扩展接口、JTAG接口、复位电路的电源输入端相接。

所述的电源电路负责将电压稳定在适当值，给系统中的各元器件供电；复位电路提供手动复位按键接口，可以给ARM7微处理器和系统扩展接口提供复位信号。其中，NORFLASH存储器用于固化操作系统和用户代码，占据ARM7嵌入式微处理器外部寻址空间的Bank0；SRAM存储器作为系统的扩展内存，占据ARM7微处理器外部寻址空间的Bank1。2mm插针的系统扩展接口为2个56引脚的双排插针，一个专用于引出ARM7微处理器的数据总线、地址总线和读写、片选信号；另一个用于引出ARM7微处理器其他可用资源，包括PWM接口、IIC通信接口、UART串行通信接口、SPI接口、GIPO、ADC采样接口、定时/计数接口、外部中断接口等。双排插针的引脚间距为2mm规格，不仅保证了接口的可靠性，还节约了板上空间。JTAG接口为标准20针在线调试JTAG接口。复位电路采用专用复位芯片SP708或MAX708，抗干扰能力强。

所述的ARM7微处理器为基于ARM7TDMI内核的LPC2210、LPC2212、LPC2214或LPC2292，其工作频率可达60MHz。它们封装和管脚兼容，封装为QFP，管脚数为144。

所述的最小系统，其所述NOR FLASH存储器是SST39VF160或SST39VF1601，其封装为TSOP。

所述的NOR FLASH存储器型号为SST39VF160或为SST39VF1601，容量2MB。

所述的SRAM存储器，型号为IS61LV25616，容量为512KB，或为IS61LV51216，容量为1MB。

所述的2mm插针的系统扩展接口为2个，均为56针双排插针，针间距规格为2mm。

所述的JTAG接口是一个20针标准JTAG接口，支持对系统在线调试。

本实用新型的有益效果是，可以有效地避免中小型嵌入式系统开发中的重复劳动，降低开发成本，提高系统的稳定性，缩短系统开发周期。

附图说明

附图1是本实用新型的功能结构框图；

附图2是本实用新型微处理器电路原理图；

具体实施方式

对照附图1，该微处理器模块，由ARM7微处理器U4、NOR FLASH存储器U1、SRAM存储器U2、第一系统扩展接口J2和第二系统扩展接口J3、JTAG接口J1、电源电路、复位电路U6及电路板组成。ARM7微处理器U4通过系统总线与NOR FLASH存储器U1、SRAM存储器U2、JTAG接口J1以及第一系统总线扩展接口J2和第二系统总线扩展接口J3连接，其中NOR FLASH存储器U1和SRAM存储器U2各占据ARM7微处理器U4外部寻址空间的Bank0和Bank1。第一系统扩展接口J2和第二系统扩展接口J3用于引出ARM7微处理器U4的地址总线、数据总线、控制总线及其他可用资源。电源芯片U5和电源芯片U3分别将外部输入的+5V直流电源稳压到3.3V和1.8V，给系统中各元器件供电。

对照附图2，所述的ARM7微处理器U4，是恩智浦(NXP)公司的基于ARM7TDMI内核的LPC22xx系列，由于管脚和封装的兼容，它们可以是LPC2210、LPC2212、LPC2214或LPC2292。ARM7微处理器U4具有32位处理能力，最高运行速度可达60MHz，能运行Linux、uC/OS-II等嵌入式操作系统。

ARM7微处理器U4内置了丰富的资源，包括：

(1)，16KB的片内SRAM；

(2)128KB～512KB的片内FLASH(只有LPC2210内部无FLASH)；

(3)8路10位A/D转换器，转换时间低至2.44us；

(4)多个串行通信接口，包括2个UART，高速IIC接口(400bps)和2个SPI接口；

(5)12个外部中断接口，122个可配置的通用I/O接口；

(6)2个32位定时器，6路PWM单元，CAN总线接口(仅LPC2292有)，实时时钟和看门狗单元；

(7)Embeded-ICE(JTAG)接口；

(8)支持在系统编程(ISP)和在应用编程(IAP)。

图2中，外部晶振Y1和电容C3、电容C4组成晶体振荡电路给ARM7微处理器U4提供外部时钟，经内部PLL倍频后，可使ARM7微处理器U4内部频率高达60MHz。JTAG接口J1是标准20针JTAG接口，可方便地对系统进行在线调试和编程。用一个跳线为ISP选择接口，短接该跳线，ARM7微处理器U4片内Boot装载程序可以支持用户通过UART对片内FLASH存储器进行编程、擦除和加密操作，即在线编程(ISP)操作。用另一跳线为启动选择跳线接口，若将该跳线的两个引脚短接，则ARM7微处理器模块将从ARM7微处理器U4内部的FLASH存储器启动，若将该跳线的另外两个引脚短接，则ARM7处理器最小系统将从外部存储器启动。

由于ARM7处理器U4资源充沛，可根据应用需要灵活裁剪，其封装为QFP，可有效降低小批量生产的成本。

NOR FLASH存储器U1和SRAM存储器U2。它们通过地址总线、数据总线、读写控制及片选信号线与图2中的ARM7微处理器U4连接，构成ARM7微处理器U4的片外存储器系统。其中，NOR FLASH存储器U1型号为SST39VF160或SST39VF1601，TSOP封装，管脚兼容，容量为2MB，占据ARM7微处理器U4外部寻址空间的Bank0，地址范围是0x80000000-0x801FFFFF。SRAM存储器U2型号为IS61LV25616或IS61LV51216，TSOP封装，管脚兼容，前者容量为512KB，后者容量为1MB，占据ARM7微处理器U4外部寻址空间的Bank1。若采用IS61LV25616，其地址范围是0x81000000-0x8107FFFF；若采用IS61LV51216，则地址范围是0x81000000-0x810FFFFF。给ARM7处理器U4外扩大容量NOR FLASH存储器U1和大容量SRAM存储器U2，是因为在很多嵌入式系统开发应用中，为方便高级语言的程序开发，需要移植操作系统，这时，ARM7微处理器U4的内部FLASH和SRAM都不能满足要求，这就要求扩展FLASH存储器用于存储操作系统代码和用户开发的应用程序，同时扩展外部SRAM存储器用于操作系统运行的支持内存。NOR FLASH存储器U1和SRAM存储器U2就是为了满足这种要求而设计的，同时，无论是NOR FLASH存储器U1还是SRAM存储器U2都可以支持两种型号，给本实用新型提供了必要的灵活性和成本控制。

第二系统扩展接口J3引出了ARM7微处理器U4的数据总线、地址总线、读写信号、片选信号以及复位信号；第一系统扩展接口J2引出了ARM7微处理器U4的GPIO信号、外部中断信号、UART串行通信接口、IIC总线、SPI总线、ADC输入及其他资源的信号接口。第二系统扩展接口J3和第一系统扩展接口J2分布在ARM7微处理器模块电路板的左右两侧，引出了图2中ARM7微处理器U4的所有可扩展资源接口，为系统的二次开发提供了最大限度的灵活性，而将数据总线、地址总线和读写、控制信号集中在第二系统扩展接口J3中，给系统扩展时的硬件设计提供了方便。第二系统扩展接口J3和第一系统扩展接口J2均为双排插针，针间距规格为2mm，较之以金手指接口和2.54mm间距双排插针，不仅提供了跟可靠的扩展接口，也兼顾了电路板的板上空间。

电源电路包括电源芯片U5和电源芯片U3，电源芯片U5为LM1117-33，可将外部输入的5V直流电源稳压到3.3V，给ARM7微处理器U4供I/O电压，给NOR FLASH存储器U1和SRAM存储器U2、JTAG接口J1和复位电路U6供电。电源芯片U3为LM1117-18，可将5V直流电源稳压到1.8V，给ARM7微处理器U4供内核电压。此外，电源芯片U5和电源芯片U3供电时将数字电源、数字地与模拟电源、模拟地用电感隔离，可有效地提高系统运行的稳定度。复位电路U6为SP708或MAX708，TSOP封装，外接手动复位按钮RESET1，为ARM7微处理器U4和第二系统扩展接口J3提供稳定的复位信号。

实际应用中，还可以灵活地选择配置ARM7微处理器U4、NOR FLASH存储器U1和SRAM存储器U2的型号。若嵌入式应用系统功能要求简单，则可以省略NOR FLASH存储器U1和SRAM存储器U2，而选择内部FLASH容量适当的ARM7微处理器U4，如LPC2212、LPC2214或LPC2292；若应用系统功能要求较复杂，且移植操作系统，则可以选择内部无FLASH的ARM7微处理器U4(如LPC2210)，NOR FLASH存储器U1和SRAM存储器U2的容量选取适当，既满足要求，又控制了成本。

Claims

1、ARM7微处理器应用模块，其特征是包括32位ARM7微处理器、NORFLASH存储器、SRAM存储器、第一系统扩展接口、第二系统扩展接口、JTAG接口、复位电路、电源电路及电路板，其中32位ARM7微处理器的第一输出/输入端与NOR FLASH存储器的输入/输出端对应相接；32位ARM7微处理器的第二输出/输入端与SRAM存储器的输入/输出端对应相接；32位ARM7微处理器的第三输出/输入端与第一系统扩展接口的输入/输出端对应相接；32位ARM7微处理器的第四输出/输入端与第二系统扩展接口的输入/输出端对应相接；32位ARM7微处理器的第五输出/输入端与JTAG接口的输入/输出端对应相接；复位电路的输出端与32位ARM7微处理器的第一输入端相接；电源电路的电源输出端分别与32位ARM7微处理器、NOR FLASH存储器、SRAM存储器、第一系统扩展接口、第二系统扩展接口、JTAG接口、复位电路的电源输入端相接。

2、根据权利要求1所述的一种ARM7微处理器应用模块，其特征是所述的第一系统扩展接口和第二系统扩展接口位于电路板的背面，并分布于电路板的左右两侧，采用双排插针，针间距规格为2mm，较之以金手指接口和2.54mm间距双排插针。