lpc54102 mcu是基于 arm cortex-m4 的嵌入式应用微控制器。这些器件包括可选 arm cortex-m0+ 协处理器、104 kb 片上 sram、高达 512 kb 的片上 flash、五个通用定时器、一个带 pwm 功能的状态可配置定时器 (sctimer/pwm)、一个 rtc/ 警报定时器、一个 24 位多速率定时器 (mrt)、一个重复中断定时器 (rit)、一个窗口化看门狗定时器 (wwdt)、四个 usart、两个 spi、三个带高速从机模式的超快速模式 i 2c 总线接口和一个 12 位 5.0 msps adc。
arm cortex-m4 是一款 32 位内核,具有低功耗、易调试、支持模块高度集成等多种系统增强优势。 arm cortex-m4 内核 cpu 采用 3 级流水线和哈佛架构,具有独立的本地指令和数据总线以及用于系统外设的第三总线,同时还包含一个支持不确定分支操作的内部预取单元。arm cortex-m4 支持单周期数字信号处理器和 simd 指令。内核中集成硬件浮点运算单元。
arm cortex-m0+ 协处理器是一款高能效、简单易用的 32 位内核,该产品与 cortex-m4 内核的代码和工具相互兼容。cortex-m0+ 协处理器可提供高达 100 mhz 的性能,具有简单指令集和缩减的代码大小。在 lpc5410x 中,cortex-m0 协处理器硬件乘法是作为 32 周期的迭代乘法器来实现的。
lpc54102开发板电路图
lpc54102开发板评测
打开包装,取出lpcxpresso54102板卡,板卡整体采用墨蓝色阻焊和乳白色丝印,让人眼前一亮,pcb焊盘的沉金工艺,更是显得高端大气。虽然lpcxpresso54102板卡的设计思路与stm32 nucleo板卡大致相似,都是板载仿真器加核心板的结构,但相比于nucleo板卡,lpcxpresso54102明显大了很多,元器件的布局也紧凑了不少。
仔细观察会发现,nxp在这块板卡上的设计花费了不少心思,整体的做工,电路的设计,芯片的使用非常考究。
这块板卡一共有两个micro usb接口,使用普通安卓手机充电数据线便可以和计算机相连接。位于上方的接口是专门给lpc54102供电的接口,给除link2仿真器外的部件供电,在不需使用板载调试器时可以连接此接口。心细的话,会发现这个micro usb接口右边还有一个p3接口、是一个两线的排针,分别是5v和gnd,此举也是结合了工程师的需求,留出外部电源的接口。下方的usb接口则是lpclink2仿真器的接口。说道这里,不得不重点了解一下lpclink2仿真器,nxp在这款仿真器的设计上,可谓是不惜成本,主控芯片的选择便显现出霸气,lpc4322双核mcu让link2充满了“暴力”!
工程师可通过烧录固件,根据自身习惯选择link2作为j-link、cmsis-dap或者lpcxpresso redlink使用。其中lpcxpresso redlink需要与lpcxpresso开发环境配合使用,可满足同时调试双核芯片的需求。此外link2与st-link一样,提供了虚拟串口的功能,计算机只要安装好相应的驱动,便可以直接使用虚拟串口来调试了。与st-link不同的时,link2额外提供了lpcsio bridge功能,可以用于目标芯片iic与spi的调试。配合板载的功耗测量电路,还可以对目标芯片进行能耗的测量,功能十分强大!
说到功耗测量部分,nxp也为工程师朋友考虑了很多,单单测量的方法、这块板卡就提供了多达3种的选择。
除了采用电压表测量p2两端电压,测出8.2欧姆分压电阻两端电压,或者用电流表接入jp4测负载回路的电流两种方法之外,还提供了软件测量的方法:采用高精度电流检测放大器max9634加12bit精密模数转换器adc122s021的方案,配合link2来完成。此方案的设计思路也是非常值得工程师朋友的借鉴。
正所谓细节决定成败,在很多不起眼的细节,板子在设计时都为我们考虑到了,例如,在功率测量上,由于板卡本身自带了一颗三色led,与lpc54102有着物理上的连接,由于这颗led的存在,可能会对lpc54102功耗的测量产生一定的影响,板子在设计的时候也额外给这颗led的阳极做了点处理,加上了一个跳线,以便在做功耗测量分析的时候,可以把led断开。
由于lpc54102支持单电源1.62v~3.6v供电,为了保护mcu接口安全,在板子的设计上可以看到大量的双电源转换收发器。
该板卡在link2的设计上花费了不少心血,在细节方面nxp的设计人员也是不敢怠慢。由于link2的micro usb接口在使用的时候经常需要插拔,极易受到由用户或空气放电造成的esd影响,所以在硬件的设计上也采用了静电保护二极管prtr5v0u2x的方案来缓解这一问题。
不过,相对于硬件电路设计的精思熟虑,在丝印的设计上,这块板子却是不太如人意。
首先,在板子的背面,有一个二维码的丝印,但笔者通过扫码,想进一步获取信息的时候发现,二维码是一个网址,但登录后竟然是404界面,真让人摸不着头脑。
其次,在引脚的丝印上,并不能准确看出引脚所对应的引脚号,在设计的时候,需要查找相关的硬件手册,才能获取到信息。这不免是个遗憾。
lpcxpresso54102板卡搭载的lpc54102j512bd64是一款基于arm cortex-m4f及arm cortex-m0+的双核微控制器,专门设计用于解决感测应用中,关于空间和功率的限制的问题,从简单的超低功耗传感器侦听到数据整合、传感器融合或其他传感器数据处理以及外部通信。工程师可根据项目需求,在cortex-m4f和cortex-m0+大小核心的之间选择、配合,以实现系统的设计功能。前者可以更快速地完成数学密集型算法,如传感器融合,同时省电,而后者可以实现高能效,适用于传感器数据收集、整合和外部通信。
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