LPC4350的功能特性和應用分析

恩智浦半導體LPC4350是在單芯片上首次實現(xiàn)32位ARM?Cortex?-M0/M4。 M4可以專注于高速數(shù)據(jù)平面處理，而M0可以處理低速控制任務。通過適當?shù)貏澐謶密浖?，設計人員可以利用芯片的異構多核架構來創(chuàng)建能夠以節(jié)能方式同時處理多個任務的應用程序。目標應用包括電機控制，工業(yè)自動化，白色家電，嵌入式音頻，RFID閱讀器和電源管理。

本文介紹了LPC4350的特性和功能，并包含對LPC4300評估套件的實際操作，介紹如何編寫，下載和調(diào)試程序。它還突出了該器件獨特的狀態(tài)可配置定時器（SCT）和串行GPIO（SGPIO）接口。

在ARM中運行ARM

雙核LPC4350加入了兩個代碼和工具兼容的ARM處理器，它們共享相同的總線并可以緊密協(xié)作。 32位ARM Cortex-M4包含一個帶有獨立本地指令和數(shù)據(jù)總線的三級流水線，以及一個用于外設的第三條總線。它還包括一個支持推測分支的內(nèi)部預取單元。 M4內(nèi)核支持單周期DSP和SIMD指令，并包含一個集成的硬件浮點處理器。在任何給定的應用中，M4核心都可以進行高速重載。

另一方面，低功耗Cortex-M0內(nèi)核通常處理非時間關鍵的監(jiān)督工作;它被設計為現(xiàn)有8/16位微控制器的低成本32位替代產(chǎn)品。與其兄弟M4一樣，M0處理器提供高達204 MHz的性能，但具有簡單的指令集和減小的代碼尺寸。

圖1顯示了LPC4350的基本架構。 ARM Cortex-M4包括三條AHB-Lite總線，系統(tǒng)總線，I代碼總線和D代碼總線。 I代碼和D代碼核心總線允許來自不同從端口的并發(fā)代碼和數(shù)據(jù)訪問。多層AHB矩陣將ARM Cortex-M4總線和其他總線主控器連接到外設，使得不同總線主控器可以同時訪問矩陣的不同從端口上的外設。這允許在應用程序處理中具有很大的靈活性。

圖1：LPC4350框圖（由恩智浦提供）。

由于大多數(shù)外設中斷都連接到兩個處理器，因此Cortex-M0內(nèi)核可以平滑地從M4內(nèi)核卸載工作。 GPIO寄存器位于共享AHB總線上，以最大限度地減少延遲。這兩個內(nèi)核通過使用共享SRAM作為郵箱相互通信，一個處理器在另一個處理器的嵌套矢量中斷控制器（NVIC）中引發(fā)中斷，以指示它已發(fā)送消息。另一個處理器返回優(yōu)惠以確認收到。

LPC4350的一個獨特功能是16個串行GPIO，提供標準的GPIO功能，增強了加速串行流處理的功能。每個SGPIO I/O Slice都可以執(zhí)行串行到并行或并行到串行的數(shù)據(jù)轉換。此外，這些片是雙緩沖的，包含一個32位FIFO，可以在每個時鐘周期將輸入值從引腳或輸出值移位到引腳。

另一個獨特的功能是狀態(tài)可配置定時器（SCT），它可以觸發(fā)計數(shù)器或根據(jù)狀態(tài)變量設置定時器，如限制，暫停或停止條件。 SCT可配置為兩個16位計數(shù)器或一個32位計數(shù)器。您可以使用SCT來更改CPU的時鐘速度，以響應核心溫度的變化或在一定數(shù)量的外部事件之后。 （有關SCT的更多信息，請參閱TechZone文章“控制：恩智浦專利權SCT如何改進電機控制”。）

SPI閃存接口（SPIFI）讓Cortex-M4能夠以低成本連接，串行閃存與較高引腳數(shù)的并行接口相比，性能損失很小。使用SPIFI，M4內(nèi)核可以通過處理器或DMA通道以高達40 MB/s的日期速率處理整個閃存范圍。

評估板功能

LPC4300評估板（圖2）圍繞LPC4350FET256，551構建，具有65 MB SDRAM，32 MB并行閃存，512 kB SRAM和串行EEPROM。該板包括各種I/O接口，包括CAN，UART，USART，以太網(wǎng)，USB（主機，設備和OTG），HDMI和音頻輸入和輸出。 JTAG還有額外的連接器，外部電源，SIM卡，功率MOSFET和串行端口。如果你想要更多，有擴展頭和小面包板區(qū)域的焊接空間，更不用說無數(shù)的跳線，讓你可以控制電路板的眾多配置。

圖2：LPC4300評估板（由恩智浦提供）。

板上附帶的軟件分發(fā)包含許多在LPC4350開發(fā)系統(tǒng)上運行的示例。此外，它還包含一個ARM CMSIS DSP軟件庫，可讓您運用Cortex-M4的浮點DSP功能。

電路板上的一個接頭與運行KielμVISION4IDE的Keil ULINK2調(diào)試器接口，并且板上附帶了限制版本的ARM Keil MDK工具包。我用它來編譯，下載和運行50多個示例程序。

開始使用這種復雜性的套件并不簡單，但它很簡單。首先，下載并解壓縮示例文件和閃存驅動程序，然后將它們移動到適當?shù)哪夸浿?。如果您使用的是Keil MDK，則驅動程序庫二進制文件具有多種內(nèi)置配置，包括構建內(nèi)部SRAM（最快），SPIFI和Hitex Flash（Hitex板上的外部并行閃存）。按照“入門指南”中的說明設置跳線，連接ULINK2調(diào)試器，使用USB電纜連接到PC，即可開始使用。

有史以來設計的每個評估套件似乎都包含一個“眨眼”程序，這一個也不例外。實際上它有兩個，一個在RTOS下運行而另一個沒有。更有趣的是雙核MBX（郵箱）示例，它展示了如何獨立控制Cortex-M4和M0內(nèi)核。

在本例中，Cortex-M4是主設備，Cortex-M0是從設備，每個核心運行一個單獨的μVision實例。首先，我雙擊項目文件（M_Mo_ipc.uvmpw），它啟動了μVision。我選擇M0作為活動項目（圖3），LPC43xx_M0_FLASH作為目標，并重建項目。然后我為M4做了同樣的事情。

圖3：構建M4和M0項目。

配置ULINK2和flash編程實用程序后，我能夠下載并運行該程序?；旧线@是另一個“眨眼”程序，雖然是一個復雜的程序，M4控制一個LED而M0控制另一個。我能夠逐步完成代碼，設置和刪除斷點，并研究兩個核心之間的交互。該練習提供了豐富的信息，代碼是更復雜程序的有用框架，其中任何一個程序都將受益于其他一些示例程序，特別是外圍驅動程序。