恩智浦半導(dǎo)體LPC4350是在單芯片上首次實(shí)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(wù)。通過適當(dāng)?shù)貏澐謶?yīng)用軟件，設(shè)計人員可以利用芯片的異構(gòu)多核架構(gòu)來創(chuàng)建能夠以節(jié)能方式同時處理多個任務(wù)的應(yīng)用程序。目標(biāo)應(yīng)用包括電機(jī)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(shí)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(dú)特的狀態(tài)可配置定時器（SCT）和串行GPIO（SGPIO）接口。

在ARM中運(yùn)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(dú)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(shè)的第三條總線。它還包括一個支持推測分支的內(nèi)部預(yù)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(diǎn)處理器。在任何給定的應(yīng)用中，M4核心都可以進(jìn)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(guān)鍵的監(jiān)督工作;它被設(shè)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(dá)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(gòu)。 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(shè)，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(shè)。這允許在應(yīng)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(shè)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(rèn)收到。

LPC4350的一個獨(dú)特功能是16個串行GPIO，提供標(biāo)準(zhǔn)的GPIO功能，增強(qiáng)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(zhuǎn)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(dú)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(shè)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(yīng)核心溫度的變化或在一定數(shù)量的外部事件之后。 （有關(guān)SCT的更多信息，請參閱TechZone文章“控制：恩智浦專利權(quán)SCT如何改進(jìn)電機(jī)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(dá)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(gòu)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(jī)，設(shè)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(kuò)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(yùn)行的示例。此外，它還包含一個ARM CMSIS DSP軟件庫，可讓您運(yùn)用Cortex-M4的浮點(diǎn)DSP功能。

電路板上的一個接頭與運(yùn)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(yùn)行50多個示例程序。

開始使用這種復(fù)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(qū)動程序，然后將它們移動到適當(dāng)?shù)哪夸浿小Ｈ绻褂玫氖荎eil MDK，則驅(qū)動程序庫二進(jìn)制文件具有多種內(nèi)置配置，包括構(gòu)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(shè)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(shè)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(shí)際上它有兩個，一個在RTOS下運(yùn)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(dú)立控制Cortex-M4和M0內(nèi)核。

在本例中，Cortex-M4是主設(shè)備，Cortex-M0是從設(shè)備，每個核心運(yùn)行一個單獨(dú)的μVision實(shí)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(biāo)，并重建項目。然后我為M4做了同樣的事情。

圖3：構(gòu)建M4和M0項目。

配置ULINK2和flash編程實(shí)用程序后，我能夠下載并運(yùn)行該程序。基本上這是另一個“眨眼”程序，雖然是一個復(fù)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(shè)置和刪除斷點(diǎn)，并研究兩個核心之間的交互。該練習(xí)提供了豐富的信息，代碼是更復(fù)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(qū)動程序。