基于AT91RM9200 微处理器的最小系统设计

2020-07-03陈静

数字通信世界 2020年6期

陈静

（中国电子科技集团公司第十研究所，成都 610036）

1 ARM 微处理器

目前，在多个领域中都在使用ARM 微处理器，例如通信电子、智能工业、多媒体教育等。根据相关数据统计，通用计算机的应用数据已经大大低于基于ARM微处理器的设备应用数据。故此，基于ARM 微处理器的开发应用已成为数字时代的应用技术潮流。文章中主要介绍了基于AT91RM9200处理器的最小系统，其次介绍了ARM 芯片的外围接口的电路设计，并给出了相关器件选型。

2 硬件设计

最小系统是最基本的电路，为了保证微处理器的工作可靠。ARM 处理器最小系统的定义是确保ARM 处理器能够正常启动、运行的最小电路集合。由微处理器AT91RM9200、电源电路、晶体振荡器电路、复位电路、NorFlash、SDRAM、RS232调试接口等电路组成最小嵌入式系统，其原理框图如图1所示。

图1 最小系统的框架图

在本方案中，ARM 处理器选用ATMEL 公司AT91RM9200 芯片，具有ARM920T 内核，带有MMU（Memory Management Unit），工作时钟可达到180 MHz，具有外部存储器扩展端口，具有外部中断控制器，支持以太网和USB 接口。

2.1 电源电路

ARM 处理器I/O 电源3.3 V 推荐芯片LT1764AEQ-3.3#PBF V 推荐芯片，ARM 处理器内核电源1.8 V 推荐芯片TPS72518DCQ，如图2所示。

2.2 复位电路

低电平有效，300 ms 以上，模块正常运行时为高电平；本设计中的复位电路由FPGA 提供。

图2 电源电路

2.3 晶体振荡器电路

存储系统运行所需的时钟和外设电路工作时所需的时钟由晶体振荡器电路提供。本设计使用无源晶体作为时钟输入，即使掉电程序和数据都不会丢失；起振需要ARM 处理器内部PLL 锁相环电路配合，震荡起振。设计中主时钟采用18.432 MHz 无源晶振，在ARM 芯片内部通过锁相环倍频至180 MHz 以上，作为ARM 处理器的工作时钟，慢速时钟采用32.768 kHz 无源晶振，为ARM 处理器的慢速外设提供时钟。如图3所示。

图3 晶体振荡器电路

2.4 NorFlash

用于存放固化的程序、数据，非易失，类比硬盘；本设计选用的Spansion 公司是S29GL128N；容量为16 MB。输出写使能信号WE 连至ARM 芯片的控制线CFWE/NEW/NWR0，输出使能信号OE 连至ARM 芯片的控制线CFOE/NOE/NRD；片选使能信CE 连至ARM芯片的BFCS/NCS0，复位信号RESET 接ARM 芯片的NRST。相关连接示意图如图4所示。

2.5 SDRAM

模块运行时用于存放程序、数据，易失，访问速度快，类比内存；本设计选用的是两片MT48LC8M16A2TG，每片容量为128 MB，两片级联可提供32 MB 的存储容量。选取其中一片存储器为高位，另一片存储器为低位，将这两片存储器作为一个整体，将其配置到ARM 的片选信号上。两片存储器的地址复用，SDRAM 的时钟信号CLK 和时钟使能信号CKE 都接到ARM 的控制线上。用高低控制线DQML 和DQMH 来区分高16位和低16位。相关连接示意图如图4所示。