嵌入式系统原理及应用-Chapter8接口技术

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第8章 接口技术与硬件设计

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第8章 目录 1.最小系统 2.片内外设 3.总线接口 4.其它外设

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第8章 目录 1.最小系统 2.片内外设 3.总线接口 4.其它外设

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8.1 最小系统 简介一个嵌入式处理器自己是不能独立工作的，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，则还要加上存储器系统，然后 嵌入式处理器芯片才可能工作。这些提供嵌入式处理 器运行所必须的条件的电路与嵌入式处理器共同构成 了这个嵌入式处理器的最小系统。而大多数基于 ARM7处理器核的微控制器都有调试接口，这部分在 芯片实际工作时不是必需的，但因为这部分在开发时 很重要，所以也把这部分也归入最小系统中。哈工大华德应用技术学院计算机应用技术系

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8.1 最小系统 简介——最小系统框图时钟系统 调试测试接口可选，但是在样 品阶段通常都会 设计这部分电路

供电系统 (电源)

嵌入式控制器

复位及其 配置系统可选，因为许多面向嵌入 式领域的微控制器内部集 成了程序和数据存储器

存储器系统

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各部件简介 ——电源时钟系统 调试测试接口

供电系统 (电源)

嵌入式控制器

复位及其 配置系统

时钟系统存储器系统

调试测试接口

基础，具有极其重要的地位，但却往往被忽略。如果电 源系统处理得好，整个系统的故障往往减少了一大半。存储器系统哈工大华德应用技术学院计算机应用技术系

嵌入式控制器 供电系统 复位及其 电源系统为整个系统提供能量，是整个系统工作的 (电源) 配置系统

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各部件简介 ——电源设计电源时要考虑的因素： 时钟系统 调试测试接口 1.输出的电压、电流、功率；嵌入式控制器 供电系统 2.输入的电压、电流； 复位及其 (电源) 配置系统

3.安全因素；存储器系统 4.输出纹波；

5.电池兼容和电磁干扰；6.体积限制； 7.功耗限制； 8.成本限制。哈工大华德应用技术学院计算机应用技术系

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各部件简介 ——电源1.分析需求 LPC2000系列微控制所需要的电源类型：电压 型号 LPC210x LPC22xx LPC213x

3.3VV3.3 V3.3D、V3.3A V3.3D、V3.3A

1.8VV1.8 V1.8D、V1.8A 无

V3.3D表示数字电源， V3.3A表示模拟电源。 对于LPC2200系列微控制器，它有4组电源输入。 LPC2104/05/06无模拟和数字之分。 理想情况下需要提供4组独立的电源，它们需要单点接 地或大面积接地。甚至还有为系统中其它的部件提供更 多种类的电源。但如果

没有使用LPC2000内部的AD功能， 或对AD的要求不高，模拟电源和数字电源可以不分开 供电。这样LPC2200和LPC210x都只需要两组电源。哈工大华德应用技术学院计算机应用技术系

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各部件简介 ——电源2.设计末级电源电路 LPC2000系列微控制1.8V消耗电流的极限值为70mA。 为了保证可靠性并为以后升级留下余量，则电源系统 1.8V能够提供的电流应当大于300mA。 整个系统在3.3V上消耗的电流与外部条件有很大的 关系，这里假设电流不超过200mA,这样，电源系统 3.3V能够提供600mA电流即可。 分析得到以下参数： 3.3V电源设计最大电流：600mA; 1.8V电源设计最大电流：300mA。

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各部件简介 ——电源2.设计末级电源电路 在了解功率消耗之后，需要选择合适的器件。 因为系统对这两组电压的要求比较高，且其功耗不 是很大，所以不适合用开关电源，应当用低压差模拟电 源(LDO)。合乎技术参数的LDO芯片很多，Sipex 半 导体SPX1117是一个较好的选择，它的性价比较好，且 有一些产品可以与它直接替换，减少采购风险。

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各部件简介 ——电源SPX1117主要特点：0.8A稳定输出电流； 1A稳定峰值电流； 3V可调节； 低静态电流； 0.8A时低压差为1.1V; 0.1%线形调整率； 0.2%负载调整率； 过流及温度保护； 多种封装供选择。+5 V 1 U1 2 SPX1 1 1 7 M 3 -3 . 3 Vin Vo u t 3 VD D3 .3 C3 3 104 C6 1 0 u F/1 6 V

GN DU1 1 SPX1 1 1 7 M 3 -1 . 8 +5 V 1 Vin Vo u t 3

2

VD D1 .8 C4 4 104 C7 1 0 u F/1 6 V

GN D 2

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各部件简介——电源3.设计前级电源电路 尽管SPX1117允许的输入电压可达20V(参考芯片 数据手册),但太高的电压使芯片的发热量上升，散热 系统不好设计，同时影响芯片的性能。这样，就需要前 级电路调整一下。如果系统可能使用多种电源(如交流 电和电池),各种电源的电压输出不一样，就更需要前 级调整以适应末级的输入。通过之前的分析，前级的输 出选择为5V。选择5V作为前级的输出有两个原因：

这个电压满足SPX1117的要求； 目前很多器件还是需要5V供电的，这个5V可以兼 做前级和末级了。哈工大华德应用技术学院计算机应用技术系

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各部件简介 ——电源3.设计前级电源电路 根据系统在5V上消耗的电流和体积、成本等方面的 考虑，前级电路可以使用开关电源，也可以使用模拟电 源。 它们的特别如下： 开关电源：效率较高，可以减少发热量，因而在功率较大时 可以减小电源模块的体积； 模拟电源：电路简单，输出电压纹波较小，并且干扰较开

关 电源小得多。

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各部件简介 ——电源CZ1

POWER(9V)

C4 104

C1 2 2 0 u F/3 5 V

GN D

1 2 3

D1 1 N5 8 1 9

U1 1 SPX1 1 1 7 M 3 -1 . 8 1 Vin Vo u t 3 +5 V

C2 104

C3 2 2 0 u F/3 5 V

模拟电源CZ1

1 2 3

D1 1 N5 8 1 9

U4 LM 2 5 7 5 1 VIN 4 FEEDB ACK 2 OU TPUT L1 3 3 0 u H/1 A D2 1 N5 8 1 9 C3 2 2 0 u F/3 5 V +5 V

POWER(9V)

C4 104 C1

GN D 3 /ON OFF

5

2

4 7 0 u F/3 5 V

C2 104

开关电源哈工大华德应用技术学院计算机应用技术系

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各部件简介——时钟时钟系统 调试测试接口

供电系统 (电源)

嵌入式控制器

复位及其 配置系统

存储器系统

目前所有的微控制器均为时序电路，需要一个时钟 信号才能工作，大多数微控制器具有晶体振荡器。简单 的方法是利用微控制器内部的晶体振荡器，但有些场合 (如减少功耗、需要严格同步等情况)需要使用外部振 荡源提供时钟信号。哈工大华德应用技术学院计算机应用技术系

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各部件简介 ——时钟LPC2000X1 X2

LPC2000X1 C X2

C

Xtal

C

Clock

可以使用稳定的 时钟信号源，如 有源晶振等。

使用内部振荡器

使用外部时钟源

目前所有的微控制器均为时序电路，需要一个时钟 信号才能工作，大多数微控制器具有晶体 …… 此处隐藏：1609字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……