基于ARM7处理器LPC2104的嵌入式数据采集系统

摘 要 论文以ARM7处理器LPC2104和实时嵌入式操作系统 I．LC／OS—II为基础 ．建立了基LPC2104的嵌入 式开发 平台，实现 了 USB通信、嵌入式 Internet通信 、红外通信 等非常热门嵌入式应用术 。同时硬件的体积更小、功耗更低、功能更多、扩展性更强 。此外 ，由于所使用的嵌入式实时操作系统 ~C／OS—II已经通过了可靠性的认证 。这样使得整个系统的运行更加稳定 ，程序的维护和升级也更加方便。 1 概 述

嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部分 ，处理器的选择是关键 。目前 ，ARM处理器已遍及工业控制 、消费电子产品 、通信系统等各类 产品市场 ，基于ARM 技术的微处理器应用约 占了 32位 RISC处理器 75％以上的市场份 额I】1。ARM 处理 器包括ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、SecurCore、Intel的 Xscale、In— tel的 StrongARM等几个 系列 1，其 中 ARM7、ARM9、ARM9E和ARM1OE为 4个通用处理器系列 。

ARM7系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器 ，适合用于对价位和功耗要求较高的产品应用中。ARM7微处理器 系列具有如下特点 ： (1)极低 的功耗 ；

(2)提供 0．9MIPS／MHZ的三级流水线结 构(取 指 、译码 、执行 )； (3)最高主频可到达 13OMIPS；

(4)代码密度高并支持 16位 的 Thumb指令集 ；

(5)对操作系统的支持广泛 ，包括 Windows CE、Linux、 Palm OS等 。 ARM7系列微处理器包括ARM7TDMI、ARM7TDMI—S、 ARM720T、ARM7EJ等4种类型 。其中T代表支持16位Thumb指令集 ，D代表支持片上 Debug，M 表内嵌硬件乘法器 ，I代表支持嵌入式ICE。按照低功耗 、低成本 、小体积 、多功能及实时性的要求 ，Philips公司 的LPC2104是一 个非 常好 的 选择 ，LPC2104处理器就是属于ARM7TDMI—S系列的ARM处理器的一种。 本文内容组织 如下：第 2部分是LPC2104处理器介绍 ，第3部分是系统硬件的设计 ，第4部分是软件的设计 ，第 5部分是结束语。 2 LPC21o4处理器介绍

LPC2104微控制器是飞利浦半导体公司推出的16／32位 ARM7TDMI—S CPU，并带有128／256K字节 的高速Flash存储器的微控制器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30％．而性能的损失却很小。由于LPC2104微控制器采用非常小的64脚封装 、极低的功耗 、多个32位定时器以及多达9个外部中断 ．这使它们特别适用于工业控 制 、医疗系统 、远程访问控制和电子收款机等小型化 的应用领域 。由于内置 了宽范围的串行通信接 口，它们也 非常适合 于通 信网关协议转换器 、嵌入式 软件调制解调器 以及其它各种类型的应用。

LPC2104带有一个支持实时仿真和跟踪的ARM7TDMI—SCPU。并嵌入了 128KB高速 Flash存储器。与片内存储器控制器接口的ARM7局部总线 、与中断控制器接 口的 AMBA高性能总线(AHB)和连接片 内外设功能的 VLSI外设总线 。

AHB外设分配了 2M字节的地址范围 ，它 位于 4G字节ARM 存储器空间的最顶端 。每个AHB外设 都分 配了16K字节的地址空间 。LPC2104的外设功能 (中断控制器除外 )都连接到VPB总线。AHB到 VPB的桥接将 VPB总线与 AHB总线相连。VPB外设也分配了 2M 字节的地址范 围。从 3．5G地址 点开 始。每个 VPB外设在 VPB地址 空间 内都分配了16K字节 地址空间 。LPC2104内部存储空间 ：

主要的特征如下：

极小封装 ：TQFP48(7 7mm2)；

128K字节片内 Flash程序存储器 ，具有 ISP(In—SysteProgramming，在线可试试编程 )和I AP(In-Application Program一ming，在应用 中可编程 )功能；16K静态 RAM； 双UART。其中一个带有完全的调制解调器接口；I2C、S串行口：

两个定时器 。具有4路捕 获／比较通道 ；6路输出的 PW单元 ：实时时钟 ；看门狗定时器 ；

32位通用 I／0 口；

CPU操作 频率可 达 60MHz；双 电源 (CPU操 作 电压范围1．65V～1．95V．I／0电压范 围 ：3．0V～3．6V)；两个低 功耗模 式 (闲和掉电)。 LPC2104的内核结构 。

3 系统设计

3．1 系统功能概述

本系统采用模块 化的结构设 计思想，将设备分为主控模块和各个功能模块。 。主控模块和各功能模块之间有统一的或者特定的接口形式 ．用户可根据 不同的需要选用不同的功能模块 ．各种类型的数据可以同时传输而不相互干扰时。也可根据市场的需求 继续扩展 其它功能模块 ，例如光电通信模块等。这样的设计结构，不仅方便了使用 ，也有利于以后统的升级。

主控模块主要负责人机交互、与功能模块通信、数据存储数据传输等功能。用户通过控制主控模块来对功能模块和系统的其它功能进行操作 ．数据存储在主控模块内。然后，主控模块可以通过