基于A(yíng)RM嵌入式處理器的片上系統解決方案

0 引言

8位的51單片機長(cháng)期占據著(zhù)微控制器(MCU)的主流市場(chǎng)，但隨著(zhù)技術(shù)與需求的發(fā)展，32位微控制器應用增長(cháng)率也在不斷攀升。目前，基于ARM內核的32位微處理器在市場(chǎng)上處于領(lǐng)導地位。

基于ARM嵌入式處理器的片上系統解決方案可應用于企業(yè)應用、汽車(chē)系統，家庭網(wǎng)絡(luò )和無(wú)線(xiàn)技術(shù)等市場(chǎng)領(lǐng)域。ARM CortexTM系列提供了一個(gè)標準的體系結構來(lái)滿(mǎn)足以上各種技術(shù)的不同性能要求，基于ARM架構有3個(gè)分工明確的系列：A系列面向復雜的尖端應用程序，用于運行開(kāi)放式的復雜操作系統;R系列針對實(shí)時(shí)系統;M系列專(zhuān)為低成本控制和微控制器應用開(kāi)發(fā)。Cortex-M3是基于A(yíng)RM架構的處理器，是專(zhuān)門(mén)為了在微控制器等對功耗和成本敏感的應用領(lǐng)域實(shí)現高系統性能而設計的，它簡(jiǎn)化了可編程的復雜性，使ARM架構成為各種應用方案的良好選擇。

Luminary Micro公司(已被TI公司收購)StelIaris提供一系列的微控制器是首款基于A(yíng)RM Cortex-M3的控制器，它們?yōu)閷Τ杀居绕涿舾械?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/嵌入式">嵌入式微控制器應用方案帶來(lái)了高性能的32位運算能力。這些具備領(lǐng)先技術(shù)的芯片使用戶(hù)能夠以傳統的8位和16位器件的價(jià)位來(lái)享受32位的性能。其中，LM3S811微控制器正是針對工業(yè)應用方案而設計的，包括測試和測量設備、工廠(chǎng)自動(dòng)化、建筑控制、運動(dòng)控制、醫療器械、火警安防以及電力能源等。

TH12864等圖形點(diǎn)陣液晶顯示器以其工作電壓低、功耗低、壽命長(cháng)、不產(chǎn)生電磁輻射污染、可以顯示復雜的文字及圖形等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應用在各種儀器儀表、電子設備和家用電器等領(lǐng)域。

本文嘗試將基于A(yíng)RM的LM3S811微控制器與TH12864顯示模塊相結合的技術(shù)應用。

1 系統硬件設計

1.1 LM3S811主控芯片

本次系統硬件設計的主控芯片選擇TI公司LM3S811芯片，其電源電壓為3.3 V，最高時(shí)鐘頻率50 MHz，64 kHz的單周期FLASH;3個(gè)32位通用定時(shí)器，可分成6個(gè)16位定時(shí)器使用;一組同步串行接口(SSI)，2個(gè)異步串行接口(UART);4通道模數轉換器(ADC)，1組模擬比較器和I2C接口;3個(gè)脈寬調制信號(PWM)模塊，32個(gè)通用輸入輸出管腳(GPIO)及硬件看門(mén)狗等。LM3S811系統方框圖如圖1所示。

1.2 TH12864顯示模塊

本次系統設計的顯示模塊選擇帶中文字庫的TH12864，其電源電壓為3.3 V。TH12864液晶顯示模塊是128×64點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置國標GB2312碼簡(jiǎn)體中文字庫(16×16點(diǎn)陣)、128個(gè)字符(8×16點(diǎn)陣)及64×256點(diǎn)陣顯示RAM(GDRAM)?？商峁?位并行及串行2種連接方式，具有多種功能：光標顯示、畫(huà)面移位、睡眠模式等。其中TH12864的管腳功能如下：

1：VSS，地(GND);2：VDD，電源;3：V0，背光調節;4：CS，片選信號;5：STD，串行數據;6：SCLK，串行時(shí)鐘;14：DB0-DB7，并行數據;15：PSB，串并口選擇，串行模式為低電平有效;17：/RST，復位;19：LEDA，背光正極;20：LEDK，背光負極。

1.3 LM3S811主控芯片與TH12864顯示模塊的連接

為節約系統硬件資源以便其他用途，故選擇TH12864顯示模塊為串行模式。則主控芯片LM3S811只需要占用3個(gè)GPIO管腳即可，保留PWM等用于小車(chē)驅動(dòng)等，選擇與比較器和I2C復用的PB2，PB4和PB6，如圖2所示。

2 系統軟件設計

系統軟件設計分為底層驅動(dòng)程序、中層實(shí)現程序和上層應用程序。軟件以IAR集成開(kāi)發(fā)環(huán)境為開(kāi)發(fā)平臺，用C語(yǔ)言編寫(xiě)，便于維護和移植。下面是部分源程序。