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1、32位精简指令集架构的AT91M42800A的设计与应用 摘要：介绍了公司生产的基于位精简指令集架构的单片机的特点，提出了一种基于的应用设计方案，给出该设计的硬件原理图，同时针对的存储器空间分配问题，给出了分散装载的程序代码举例，从而为基于的嵌入式系统设计提供了一个思路。关键词：精简指令集 AT91M42800A 单片机引言目前，嵌入式产品逐步占领了市场，而其核心部分处理器的性能则决定了产品的设计和性能。在位嵌入式处理器中， 由 公司生产的系列芯片之一是基于 处理器内核的位微控制器，它除具有处理器的低功耗、低成本、高性能等优点外，还具有非常丰富的片内资源，特别适合于嵌入式产品的设计开发。 的基
2、本特性采用位精简指令集架构，因此，它既支持位指令集，又支持位的指令集。它采用三级流水线结构，可在同一时间内，一条指令在执行，第二条指令在译码，第三条指令在取指，这样，在每个周期都有一条指令在执行，因此，指令执行速度很快。的基于先进微控制器总线结构的模块化设计方法具有综合、快速、高性能价格比的特点。该微控制器的内部工作寄存器很多，非常适合实时控制应用。其主要特点内核电压和锁相环电压为， 口操作电压为；内部带有静态；具有完全可编程外部总线接口，且多达个片选，寻址空间很大；内含通道外设数据控制器；带有个可编程口；内含通道位定时计数器；具有个通用串行异步接收发送器和个主从接口；内含个系统定时器；时钟可
3、由 晶体和内部锁相环电路产生，最高可编程至，也可由外部时钟信号提供；内置嵌入式在线仿真电路可通过口对进行测试。基本组成系统由构成的最基本的系统至少应包括以下几个部分程序存储器由于 内部没有，因此，必须外扩一片程序存储器。应当注意的是：的位总线和位总线的接法不同，具体接法如图所示。数据存储器如果设计的系统比较复杂，数据比较多，当单片机内部 不能满足要求时，还要外扩一片数据存储器。能够支持两种“写”方式，但对位数据总线和位数据总线的操作也是不同的，因此，对于不同的存储器，其接法不同。对于位总线的存储器，只需接，将悬空，并将其地址线对接，而单片机的接到存储器的上。对于位总线的存储器，则将其数据线对接
4、，接存储器的，并将其接存储器的，接存储器的，接存储器的。外扩的 的接法与外扩的接法类似。时钟发生电路的时钟既可以外接晶体，也可外接时钟信号。当外接晶体时，由于其内带振荡电路，因此，外接 的晶体后，可产生慢时钟。由于频率低，所以系统的功耗也很低。若想提高系统的工作频率，则可通过或对其倍频，以达到所要求的工作频率。如果所需频率不能通过倍频得到，则可由外接时钟信号来提供。当外接时钟信号时，可直接把时钟信号接到引脚上，引脚悬空。显示电路显示电路可采用数码管显示或液晶显示，由于液晶显示的功耗低，故常采用这种显示方式。该设计选用的液晶显示模块为。电源及复位电路内部带有看门狗电路，也可以外加电路。本文中的例
5、子采用的就是外加电路的接法，所选用的器件是公司生产的。典型应用由于单片机具有低功耗、高性能、片内资源丰富、寻址空间大等优点，所以适合现场总线产品的开发，其简要硬件原理图如图所示。图中只给出主要器件的主要引脚接法，电源电路及其它引脚限于篇幅图中未画，读者在实际的设计过程中可自行设定。存储器空间分配在本设计中，由于处理器的地址空间非常大。因此，在重映射前，可将地址最低的分配给内部存储器，最高的 分配给内部外设，其余中间的地址空间留给外部扩展的设备，这部分设备可由 的八个片选来选择。笔者选择的开发环境为，由于在实际的嵌入式系统中，提供的缺省存储器映射不能满足要求，而用户的目标硬件有多个存储器设备，且
6、位于不同的位置，如上例中，的四个片选分别给了外扩、外扩的、以及的内部寄存器片选和存储器片选，因此需要通过- 文本文件来指定一段代码或数据在加载和运行时在存储器的不同位置，这个文本文件在命令行中由开关指定。在 菜单的 子菜单下有 一项。 选项中，只要选择 ，并指定 文件的存储位置就可以了。在下面的例子中，中的代码和数据存储在起始的、长度为的地址空间中。由于 ：汇编引导程序代码在执行重映射后，中断向量表将存放在内部中，其地址范围为到，因此，用于存放数据的实际地址是从开始的。存放在外扩中的代码放在中，以下类似。上例的 文本文件代码 (, ) () (,) (,) (,) 调试要点在设计调试过程中，还
7、有几个特殊的引脚需要特别注意。：此引脚用来选择引导存储器的数据宽度，如果引导存储器是位的，应将其上拉，而如果为位则要下拉。：此引脚用来选择三态模式。如果要进入三态模式，应使引脚在上升沿到来之前保持个慢时钟周期的低电平，否则，则应将上拉。：此引脚在调试时，应将其上拉，否则，系统将进入等待状态。、：这两个引脚用来选择的种操作模式，当模式改变时，必须进行复位才能有效。其设置方法如表所列。表1 操作模式设置MODE0MODE1操 作 模 式00通用模式01边界扫描模式10通用模式11保留结束语是一款处理能力非常强、性能价格比非常高的嵌入式微控制器，它具有位处理器的处理能力，但却只有位处理器的价格。它丰富的片上资源和强大的扩展能力为嵌入式系统的开发设计提供了很大灵活性。
