AM824-Core 开发套件——LPC824 微控制器和1.2 LPC84x

周立功教授新书《面向AMetal框架与接口的编程（上）》，对AMetal框架进行了详细介绍，通过阅读这本书，你可以学到高度复用的软件设计原则和面向接口编程的开发思想，聚焦自己的“核心域”，改变自己的编程思维，实现企业和个人的共同进步。经周立功教授授权，即日起，致远电子公众号将对该书内容进行连载，愿共勉之。

第一章为AM824-Core 开发套件，本文为 1.1 LPC824 微控制器和1.2 LPC84x 微控制器。

本章导读：

随着物联网技术的发展，MCU 处理器的能力日益强大，如今的MCU 与微处理器的界线越来越模糊，将会进一步融合成为嵌入式处理器。由于AMetal 已经完全屏蔽了底层的复杂细节，因此开发者仅需了解MCU 的基本功能就可以了。

1.1 LPC824 微控制器

>>> 1.1.1 特性

• 系统：

  －ARM Cortex-M0+嵌入式处理器，内置可嵌套中断向量控制器（NVIC），系统节拍定时器，运行时频率高达30 MHz；

  －支持串行线调试（SWD）模式与JTAG 边界扫描（BSDL）模式。

• 最高32kB 片内Flash 和8kB SRAM，带64 字节页面写入和擦除功能。

• 数字外设：

  －集成了多达32 个通用I/O 引脚，并具备可配置上拉/下拉电阻、可编程开漏模式、输入反相器和干扰滤波器，GPIO 方向控制支持各个位的独立置位/清零/触发；

  －4 个引脚具备20mA 的输出驱动能力，2 个开漏引脚具备20mA 灌入驱动能力；

  －GPIO 中断生成能力，8 个GPIO 输入具有布尔模式匹配特性；

  －开关矩阵，用于灵活配置每个I/O 引脚功能；

  －CRC 引擎，带18 个通道和9 个触发输入的DMA。

• 定时器：

  －状态可配置定时器（SCTimer/PWM），输入和输出功能（包括捕获和匹配）用于定时和PWM 应用；

  －四通道多速率定时器（MRT），以多达4 种可编程固定速率生成可重复中断；

  －自唤醒定时器（WKT），采用IRC、低功耗、低频率内部振荡器作为时钟，或always-on 电源域的外部时钟输入作为时钟；

  －窗口看门狗定时器（WWDT）。

• 模拟外设：

  －一个12-位ADC，多达12 个输入通道，带有多个内部和外部触发输入，采样速率高达1.2Msamples/s，ADC 支持两个独立的转换顺序；

  －比较器，带有4 个输入引脚以及外部或内部基准电压。

• 串行接口：

  －3 个USART 接口，引脚功能通过开关矩阵和一个共用小数波特率发生器分配；

  －2 个SPI 控制器，引脚功能通过开关矩阵分配；

  －4 个I²C 总线接口。一个I²C支持高速模式plus，在两个真开漏引脚和监听模式上数据率为1Mbit/s，三个I²C 支持标准数字引脚的数据率高达400kbit/s。

• 时钟生成：

  －调整到1.5%精度的12MHz 内部RC 振荡器，可选择性地用作系统时钟；

  －晶体振荡器，工作频率范围为1MHz 至25MHz；

  －可编程看门狗振荡器，频率范围为9.4kHz 至2.3MHz；

  －用于WKT 的10 kHz 低功耗振荡器；

  －PLL 使CPU 无需使用高频晶体即可生成最高CPU 主频，可从系统振荡器、外部时钟输入或内部RC 振荡器运行；

  －带分频器的时钟输出功能，可反映所有内部时钟源。

• 功率控制：

  －可最大程度降低功耗的集成式PMU（电源管理单元）；

  －节能模式：睡眠模式、深度睡眠模式、掉电模式和深度掉电模式；

  －深度睡眠模式和掉电模式可由USART 、SPI 和I²C 外设唤醒；

  －深度掉电模式可由定时器控制进行自唤醒；

  －上电复位（POR），掉电检测（BOD）。

• 单电源（1.8V～3.6V），工作温度范围-40℃～+105℃。

>>> 1.1.2 概述

如图1.1 所示的LPC824 系列微控制器（MCU）具有丰富的片上外设，除GPIO 外，还支持开关矩阵、状态可配置定时器、多速率定时器、窗口看门狗定时器和DMA 控制器等。模拟外设包括12 位高速ADC 和模拟比较器，支持3 路UART、2 路SPI 和4 路I²C。此外芯片内部还集成了12MHz 的RC 振荡器，可以作为系统的时钟源。

图1.1 LPC824 功能框图

LPC824 系列MCU 具有得天独厚的低功耗优势，拥有业界领先的超低功耗（90uA/MHz）。此外还支持4种低功耗模式，用户可以根据应用需求，灵活地选择合适的功耗模式，最低功耗模式下功耗不到1uA。

虽然这些概念对于初学者来说可能会感到非常陌生，但也不要害怕，如同你使用的计算机一样，尽管也很复杂，但毫不影响你使用计算机编程和上网。

LPC812/824 同属于LPC800 系列MCU，LPC824 是LPC812 系列的增强版本，外设资源更加丰富，可以更好地满足不同场合的应用需求。因为两者相同外设的寄存器保持一致，在软件设计上可以做到完全兼容，大大降低了平台建设的难度，可以根据不同需求进行合理选择，详见表1.1。

表1.1 LPC800 系列MCU 选型表

LPC824 系列MCU 有两种封装，分别为TSSOP20 和HVQFN33，其引脚分布详见图1.2。

图1.2 封装示意图

LPC824 系列MCU 的引脚描述及主要功能详见表1.2。

表1.2 LPC824 系列的引脚描述

1.2 LPC84x 微控制器

>>> 1.2.1 特性

• 系统：

  －ARM Cortex-M0+处理器，运行时频率高达30 MHz，支持单周期乘法和快速的单周期I/O 口；

  －内置可嵌套中断向量控制器（NVIC）；

  －系统节拍定时器；

  AHB 总线矩阵：

  －支持串行线调试（SWD）模式与JTAG 边界扫描（BSDL）模式；

  －微跟踪缓冲（MTB）。

• 存储

  －最高64kB 片内Flash，支持 64 字节页面写入和擦除功能；

  －FAIM 内存允许用户配置芯片上电时的行为；

  －代码读保护(CRP)

  －最高可到16 KB 的SRAM，包括2 块8 KB 连续的SRAM，其中一块8 KB 的SRAM 可被MTB 使用；

  －支持位带操作，用于支持单个位的原子操作。

• ROM API 支持

  －Bootloader；

  －支持应用程序Flash 编程(IAP)；

  －支持片上系统编程(ISP)，通信接口可以是USART、SPI 和I²C；

  －整数除法API 接口。

• 数字外设：

  －集成了多达32 个通用I/O 引脚，并具备可配置上拉/下拉电阻、可编程开漏模式、输入反相器和干扰滤波器，GPIO 方向控制支持各个位的独立置位/清零/翻转；

  －4 个引脚具备20mA 的输出驱动能力；

  －2 个开漏引脚具备20mA 灌入驱动能力；

  －GPIO 中断生成能力，8 个GPIO 输入具有布尔模式匹配特性；

  －开关矩阵，用于灵活配置每个I/O 引脚功能；

  －CRC 引擎；

  －带25 个通道和13 个触发输入的DMA；

  －电容触摸屏接口。

• 定时器：

  －状态可配置定时器（SCTimer/PWM），输入和输出功能（包括捕获和匹配）用于定时和PWM 应用，支持8 个匹配/捕获、8 个事件、8 个状态；

  －1 个通用定时器，带有4 个匹配输出、3 个输入捕获，支持PWM 模式，外部计数和DMA；

  －四通道多速率定时器（MRT），以多达4 种可编程固定速率生成可重复中断；

  －自唤醒定时器（WKT），采用IRC、低功耗、低频率内部振荡器作为时钟，或always-on 电源域的外部时钟输入作为时钟；

  －窗口看门狗定时器（WWDT）。

• 模拟外设：

  －一个12-位ADC，多达12 个输入通道，带有多个内部和外部触发输入，采样速率高达1.2Msamples/s，ADC 支持两个独立的转换序列；

  －比较器，带有4 个输入引脚以及外部或内部基准电压；

  －2 个10 位DAC。

• 串行接口：

  －5 个USART 接口，引脚功能通过开关矩阵和一个共用小数波特率发生器分配；

  －2 个SPI 控制器，引脚功能通过开关矩阵分配；

  －4 个I²C 总线接口。一个I²C 支持高速模式plus，在两个真开漏引脚和监听模式上数据率为1Mbit/s，三个I²C支持标准数字引脚的数据率高达400kbit/s。

• 时钟生成：

  －自由运行的振荡器（FRO），精度位±1%，可以提供18MHz、24MHz 或者30MHz 的时钟，也可以分频到9MHz、12MHz 或者15MHz 作为系统时钟；

  －使用FAIM 内存完成低功耗启动，运行频率3MHz；

  －晶体振荡器，工作频率范围为1MHz 至25MHz；

  －低功耗振荡器可做看门狗时钟；

  －可编程看门狗振荡器，频率范围为9.4kHz 至2.3MHz；

  －PLL 使CPU 无需使用高频晶体即可生成最高CPU 主频，可从系统振荡器、外部时钟输入或内部RC 振荡器运行；

  －带分频器的时钟输出功能，可反映所有内部时钟源。

• 功率控制：

  －运行模式下功耗最低可至90uA/MHz；

  －内部集成可最大程度降低功耗的PMU（电源管理单元）；

  －节能模式：睡眠模式、深度睡眠模式、掉电模式和深度掉电模式；

  －深度睡眠模式和掉电模式可由USART 、SPI 和I²C 外设唤醒；

  －深度掉电模式可由定时器控制进行自唤醒；

  －上电复位（POR），掉电检测（BOD）。

• 单电源（1.8V～3.6V），工作温度范围-40℃～+105℃；

• 可选封装有 LQFP64、LQFP48、HVQFN48、HVQFN33。

>>> 1.2.2 概述

如图1.3 所示的LPC84x 系列微控制器（MCU）具有丰富的片上外设，除GPIO外，还支持开关矩阵、状态可配置定时器、多速率定时器、窗口看门狗定时器和DMA控制器等。模拟外设包括12 位高速ADC和2 个10 位DAC，支持5 路UART、2 路SPI 和4 路I2C。此外芯片内部还集成了自由运行振荡器，可以作为系统的时钟源。

图1.3 LPC84x 功能框图

LPC84x 系列MCU 具有得天独厚的低功耗优势， 拥有业界领先的超低功耗（90uA/MHz）。此外还支持4 种低功耗模式，用户可以根据应用需求，灵活地选择合适的功耗模式，最低功耗模式下功耗不到1uA。虽然这些概念对于初学者来说可能会感到非常陌生，但也不要害怕，如同你使用的计算机一样，尽管也很复杂，但毫不影响你使用计算机编程和上网。

LPC84x 系列MCU 提供4 中不同的封装，可以根据不同需求进行合理选择，详见表1.3。

表1.3 LPC84x 系列MCU 选型表

LPC84x 系列MCU 的引脚描述及主要功能详见表1.4。

表1.4 引脚描述

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