基于AT91RM9200微處理器的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　引言

　　目前，ARM微處理器已在多種領(lǐng)域中應(yīng)用，例如工業(yè)數(shù)字／智能控制、機(jī)器人、消費(fèi)／教育類(lèi)多媒體、DSP和移動(dòng)式／便攜式設(shè)備等。有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，各種各樣基于ARM微處理器的設(shè)備應(yīng)用數(shù)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了通用計(jì)算機(jī)。因此，基于arm微處理器的開(kāi)發(fā)應(yīng)用正成為數(shù)字時(shí)代的應(yīng)用技術(shù)潮流。本文介紹 AT91RM9200型微處理器最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并給出了系統(tǒng)外圍接口設(shè)計(jì)的相關(guān)器件選型。

　　1 AT91RM9200簡(jiǎn)介

　　AT91RM9200是Atmel公司基于arm920T核的高性能、低功耗16／32位RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))微處理器，內(nèi)部集成豐富的外設(shè)資源，適用于要求外設(shè)資源豐富、功耗低、工作嚴(yán)格穩(wěn)定的工業(yè)控制等方面，如嵌入式工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信、移動(dòng)計(jì)算等。

　　AT91RM9200微處理器最高主頻為180 MHz，其雙向、32位外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)支持8位、16位、32位數(shù)據(jù)寬度，26位地址總線(xiàn)可以對(duì)最大64 MB空間尋址。

　　AT91RM9200片內(nèi)集成了非常豐富的外圍功能模塊，包括全功能MMU虛擬內(nèi)存管理單元、內(nèi)部16 kBSRAM和128 kB ROM、EBI接口控制器、增強(qiáng)的時(shí)鐘和PMC(電源管理控制器)，帶有2個(gè)PLL(鎖相壞)的片內(nèi)振蕩器，4個(gè)可編程的外部時(shí)鐘信號(hào)，包括定時(shí)中斷、看門(mén)狗、秒計(jì)數(shù)器的系統(tǒng)定時(shí)器，帶報(bào)警中斷的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，帶有8級(jí)優(yōu)先級(jí)、可單個(gè)屏蔽中斷源的AIC(先進(jìn)中斷控制器)，7個(gè)外部中斷源和1個(gè)快速中斷源，4 個(gè)32位的IO控制器，20通道外圍數(shù)據(jù)控制器(PDC或DMA)，1個(gè)10 Mbit·s-1／100 Mbit·s-1以太網(wǎng)控制器，1個(gè)USB 2.0主機(jī)接口，1個(gè)USB 2.0設(shè)備接口，2個(gè)多媒體卡接口，3個(gè)SSC(同步串行口控制器)(兼容IIS)，4個(gè)UASRT(通用同步／異步串行口)，1個(gè)主／從SPI(串行設(shè)備接口)，1個(gè)兩線(xiàn)串行接口TWI(主模式)，JTAG／ICE接口等。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　最小系統(tǒng)是保證微處理器可靠工作所必須的基本電路。基于AT91RM9200微處理器的最小嵌入式系統(tǒng)由微處理器AT91RM9200、電源電路、晶體振蕩器電路、復(fù)位電路、JTAG接口、存儲(chǔ)器模塊、串行調(diào)試接口等電路組成，其原理框圖如圖1所示。

　　2.1 電源電路

　　在系統(tǒng)中，AT91RM9200需要1.8 V和3.3 V電源，另外，大部分外圍器件需要3.3 V電源，小部分外圍器件還需要5 V電源，為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)電源電路的設(shè)計(jì)，假設(shè)系統(tǒng)的輸入電壓為5 V直流穩(wěn)壓電源。為了得到可靠的3.3 V電壓，此處選用了Sipex公司生產(chǎn)的SPX1117M3-3.3型低壓差(LDO)穩(wěn)壓器，它的輸人電壓為5 V，輸出電流為3.3 V，最大輸出電流為0.8 A。同樣，選用Sipex公司生產(chǎn)的SPX1117M3-1.8型低壓差(LDO)穩(wěn)壓器，便可產(chǎn)生最大輸出電流為0.8A的1.8 V電源。電源電路如圖2所示。

　　2.2 晶體振蕩器電路

　　晶體振蕩電路用于向AT91RM9200和其他需要時(shí)鐘的外設(shè)電路提供工作時(shí)鐘。本系統(tǒng)使用無(wú)源晶體振蕩器X1(18.432 MHz)和X2(32.768 kHz)作為系統(tǒng)的主振蕩器和慢時(shí)鐘振蕩器，振蕩器產(chǎn)生的系統(tǒng)主時(shí)鐘和慢時(shí)鐘基準(zhǔn)經(jīng)過(guò)微處理器內(nèi)部2個(gè)PLL后，產(chǎn)生系統(tǒng)所需的各種CPU時(shí)鐘、外沒(méi)時(shí)鐘以及USB器件工作時(shí)鐘。晶體振蕩器電路見(jiàn)圖3。