LPC2200系列微控制器最小系统

     各部件简介
     ――电源
     电源系统为整个系统提供能量，是整个系统工作的基础，具有极其重要的地位，但却往往被忽略。如果电源系统处理得好，整个系统的故障往往减少了一大半。
     设计电源时要考虑的因素：
     1.输出的电压、电流、功率；
     2.输入的电压、电流；
     3.安全因素；
     4.输出纹波；
     5.电池兼容和电磁干扰；
     6.体积限制；
     7.功耗限制；
     8.成本限制。
     1.分析需求
     LPC2000系列微控制所需要的电源类型：

     对于LPC2200系列微控制器，它有4组电源输入。理想情况下需要提供4组独立的电源，它们需要单点接地或大面积接地。甚至还有为系统中其它的部件提供更多种类的电源。但如果没有使用LPC2000内部的AD功能，或对AD的要求不高，模拟电源和数字电源可以不分开供电。这样LPC2200和LPC210x都只需要两组电源。
     2.设计末级电源电路
     LPC2000系列微控制1.8V消耗电流的极限值为70mA。为了保证可靠性并为以后升级留下余量，则电源系统1.8V能够提供的电流应当大于300mA。
     整个系统在3.3V上消耗的电流与外部条件有很大的关系，这里假设电流不超过200mA，这样，电源系统3.3V能够提供600mA电流即可。
     分析得到以下参数：
     3.3V电源设计最大电流：600mA；
     1.8V电源设计最大电流：300mA。
     在了解功率消耗之后，需要选择合适的器件。
     因为系统对这两组电压的要求比较高，且其功耗不是很大，所以不适合用开关电源，应当用 低压差模拟电源（LDO）。合乎技术参数的LDO芯片很多，Sipex 半导体SPX1117是一个较好的选择，它的性价比较好，且有一些产品可以与它直接替换，减少采购风险。

     3.设计前级电源电路
     尽管SPX1117允许的输入电压可达20V（参考芯片数据手册），但太高的电压使芯片的发热量上升，散热系统不好设计，同时影响芯片的性能。这样，就需要前级电路调整一下。如果系统可能使用多种电源（如交流电和电池），各种电源的电压输出不一样，就更需要前级调整以适应末级的输入。通过之前的分析，前级的输出选择为5V。选择5V作为前级的输出有两个原因：
     这个电压满足SPX1117的要求；
     目前很多器件还是需要5V供电的，这个5V可以兼做前级和末级了。
     根据系统在5V上消耗的电流和体积、成本等方面的考虑，前级电路可以使用开关电源，也可以使用模拟电源。 它们的特别如下：
     开关电源：效率较高，可以减少发热量，因而在功率较大时可以减小电源模块的体积；
     模拟电源：电路简单，输出电压纹波较小，并且干扰较开关电源小得多。

     ――时钟
     目前所有的微控制器均为时序电路，需要一个时钟信号才能工作，大多数微控制器具有晶体振荡器。简单的方法是利用微控制器内部的晶体振荡器，但有些场合（如减少功耗、需要严格同步等情况）需要使用外部振荡源提供时钟信号。

     目前所有的微控制器均为时序电路，需要一个时钟信号才能工作，大多数微控制器具有晶体振荡器。简单的方法是利用微控制器内部的晶体振荡器，但有些场合（如减少功耗、需要严格同步等情况）需要使用外部振荡源提供时钟信号。
     ――复位及其芯片配置
     微控制器在上电时状态并不确定，这造成微控制器不能正确工作。为解决这个问题，所有微控制器均有一个复位逻辑，它负责将微控制器初始化为某个确定的状态。这个复位逻辑需要一个复位信号才能工作。一些微控制器自己在上电时会产生复位信号，但大多数微控制器需要外部输入这个信号。这个信号的稳定性和可靠性对微控制器的正常工作有重大影响。
     复位电路可以使用简单的阻容复位，这个电路成本低廉，但不能保证任何情况产生稳定可靠的复位信号，所以一般场合需要使用专门的复位芯片。

     SP708/R/S/T――低功耗微处理器复位监控芯片：
     2.63V:SP708R；2.93V:SP708S；3.08V:SP708T；
     复位脉冲宽度-200ms；
     最大电源电流40uA；
     支持开关式TTL/CMOS手动复位输入；
     Vcc下降至1V时，nRESET信号仍然有效；
     SP708/R/S/T支持高/低电平两种方式。

     SP6200/6201――带复位输出的 LDO调节器 ：
     适用于要求高精度、快速操作和方便使用的应用；
     极低的关断电流：最大为1uA；
     低压差：160mV@100mA。输出电压高精度： 2% ；
     逻辑控制的电子使能；
     复位输出(VOUT良好)；
     1uF的陶瓷电容就可保持器件无条件稳定工作。

     CAT1024/1025――带EEPROM的复位芯片 ：
     具有2K字节EEPROM存储器，数据保存时间长达100年；
     存储器采用400KHz的I2C总线接口，16字节的页写缓冲区；
     CAT1025具有高、低电平复位信号，CAT1024具有低电平复位信号。Vcc低至1V时复位仍有效；
     工作电压范围：2.7V～5.5V；
     手动复位输入。

     微控制器在复位后可能有多种初始状态，具体复位到哪种初始状态是在复位的过程中决定的。复位逻辑可能通过片内只读存储器中的数据决定具体的初始状态，但更多的是通过复位期间的引脚状态决定，也可能通过两者共同决定。用引脚状态配置复位后的初始状态没有统一的方法，需要根据相关芯片的手册决定。

     ――存储器系统
     对于大部分微控制器来说，存储器系统不是必需的，但如果微控制器没有片内程序存储器或数据存储器时，就必须设计存储器系统，这一般通过微控制器的外部总线接口实现。
     注：外部总线的接口方法请参看6.3节。

     ――调试与测试接口
     调试与测试接口不是系统运行必须的，但现代系统越来越强调可测性，调试、测试接口的设计也要重视了。LPC2000有一个内置JTAG调试接口，通过这个接口可以控制芯片的运行并获取内部信息。

     在该电路中，复位电路与前面介绍电路有所不同。它在复位信号和CPU之间插入了三态门74HC125。使用三态门主要是为了复位芯片和JTAG（ETM）仿真器都可以复位芯片。如果没有74HC125，当复位芯片输出高电平时，JTAG（ETM）仿真器就不可能把它拉低，这不但不能实现需要的功能，还可能损坏复位芯片或JTAG（ETM）仿真器。

     完整的最小系统
     LPC2000系列微控制器具有4种类型的最小系统。
     LPC2100系列没有外部总线接口的最小系统；
     LPC2130系列没有外部总线接口的最小系统；
     LPC2200系列使用外部存储器的最小系统；
     LPC2200系列使用内部存储器的最小系统。
     完整的最小系统
     ――LPC2100系列

     完整的最小系统
     ――LPC2130系列

     完整的最小系统
     ――LPC2200使用外部存储器

     完整的最小系统
     ――LPC2200不使用外部存储器

相关内容推荐：

• 2016-10-24LPC2200系列微控制器最小系统