大容量Flash型AT91系列ARM核微控制器

引 言

　　AT91FR40162是美國Atmel公司生產的AT91系列微控制器中的一員，具有ARM7TDMI核、大容量Flash存儲器以及片內SRAM和外圍。這種微控制器的特點是高性能--32位RISC體系結構、高密度--16位指令集、低功耗以及實時性，擴充的Flash存儲器還增加了開發(fā)者使用的靈活性。除此以外，大量的內部分組寄存器加速了對異常的處理過程，從而使其更適合于實時控制的應用。8級基于向量的優(yōu)先級中斷控制器和外圍數據控制器PDC大大增強了實時器件的性能。此器件適用于開發(fā)工業(yè)自動化系統(tǒng)、MP3、銷售終端、GPS接收機以及無線網絡產品等對功耗敏感且要求具有實時性的產品。AT91FR40162微控制器的特點是在一個121-ball BGA封裝中集成了256 KB的片內SRAM和16 Mbit的Flash存儲器。它為許多計算密集的嵌入式控制應用領域提供了功能強大、使用靈活且性價比高的解決方案，同時還可以幫助用戶減小PCB尺寸和系統(tǒng)成本。Flash存儲器可以通過JTAG/ICE接口或者廠家編寫的Flash Uploader軟件進行編程，從而使AT91FR40162適合于在系統(tǒng)可編程應用。

1 功能框圖及產品特點

　　AT91FR40162的功能框圖如 圖1所示。

　　AT91FR40162的主要特點是：ARM7TDMI處理器核、256 KB的片內SRAM和1024 K字的16位Flash存儲器、完全可編程的外部總線接口EBI、具有8個優(yōu)先級且可以獨立屏蔽的向量中斷控制器、32個可編程的I/O口線、3通道的16位定時器/計數器、2個通用同步/異步收發(fā)器USART、可編程的看門狗定時器、先進的省電特性、完全靜態(tài)的操作、2.7~ 3.6 V的I/O工作范圍和1.65~1.95 V的內核工作范圍、 -40~85℃的運行溫度范圍以及121-ball 10 mm×10 mm×1.2 mm BGA封裝（球的直徑為0.8 mm）。

2 體系結構

　　AT91FR40162是由Atmel公司的AT91R40008 ARM/Thumb微控制器和1個AT49BV1604A/1614A 16Mbit Flash存儲器集成的121-ball BGA封裝器件。除了Flash存儲器使能信號以外的所有地址、數據和控制信號都是內部互連的。

　　AT91R40008體系結構包括2條主要總線：先進的系統(tǒng)總線ASB和先進的外圍總線APB。ASB被設計為最佳性能，由存儲控制器控制。ARM7TDMI通過ASB與片內32位存儲器、外部總線接口EBI和AMBA橋進行接口。AMBA橋驅動APB，APB被設計用于訪問片內外圍并且進行了低功耗優(yōu)化。

　　AT91FR40162將ARM7TDMI處理器的ICE端口接到一些專用的引腳上，從而為目標調試提供了完整、低價且易用的調試解決方案。

2.1 存儲器

　　AT91FR40162嵌入了256 KB的內部SRAM。這個內部存儲器是單周期訪問的，它直接與32位數據總線相連。這樣通過使用微控制器的ARM指令集在66 MHz下可以提供60 MIPS的最高性能，同時降低了系統(tǒng)功耗。AT91FR40162以擁有1個外部總線接口EBI為特性，它用于連接外部存儲器和專用外圍設備。EBI支持8或16位器件并且可以使用2個8位器件來仿真1個16位器件。EBI執(zhí)行早讀協議，與標準的存儲器接口相比，能夠提供更快的存儲器訪問速度。AT91FR40162嵌入了1個由1024K個16位字組成的Flash存儲器，通過EBI可以訪問它。Flash的主要功能是作為程序存儲器。1條16位的Thumb指令可以在1個訪問周期從Flash存儲器被加載。分離的MCU和Flash復位輸入（NRST和NRSTF）是為了得到最大的系統(tǒng)靈活性，方便用戶自由地根據應用選擇復位操作。AT91FR40162集成了一個叫作AT91 Flash Uploader的駐留引導軟件。AT91 Flash Uploader軟件能夠向Flash存儲器加載應用軟件。

2.2 外 圍

　　AT91FR40162集成了多個外圍，它們被分成2類：系統(tǒng)外圍和用戶外圍。所有的片內外圍都可以通過AMBA橋接受32位的訪問。外圍寄存器由控制寄存器、模式寄存器、數據寄存器、狀態(tài)寄存器和使能/禁止/狀態(tài)寄存器組成。外圍數據控制器PDC在片內USART和片內或片外的存儲器之間傳輸數據，并且無需處理器的介入。最重要的一點是，PDC消除了數據傳輸中斷的額外開銷，從而在不需要重新編程起始地址的情況下可以連續(xù)傳輸高達64 KB的數據。這樣不僅增加了微控制器的性能，而且降低了功耗。

（1）系統(tǒng)外圍

　　外部總線接口（EBI）通過1條8位或16位數據總線控制外部存儲器或外部設備，它通過APB被編程。每一條芯片選擇口線有它自己的編程寄存器。省電模塊（PS）實現空閑模式（ARM7TDMI核時鐘停止直到有下一個中斷），并且允許用戶根據應用需求調整微控制器的功耗（由獨立的外圍時鐘控制）。先進的中斷控制器AIC控制來自內部外圍的中斷源和4個外部中斷口線（包括FIQ），從而為ARM7TDMI提供中斷或/和外部中斷請求。它通過集成1個8優(yōu)先級中斷控制器以及使用自動向量特性，降低了中斷延遲時間。并行輸入/輸出控制器PIO控制高達32條I/O口線。它使用戶可以選擇特定的引腳作為片內外圍的輸入輸出，或者作為通用的輸入/輸出信號�？梢跃幊蘌IO控制器來檢測每條線上的信號發(fā)生變化引起的中斷�？撮T狗定時器WD用于防止當軟件進入死鎖陷阱時產生系統(tǒng)鎖定。特殊功能SF模塊集成了芯片ID、復位狀態(tài)和保護寄存器。

（2）用戶外圍

　　2個獨立配置的USART可以高波特率進行同步或異步通信。每一個USART還包含1個超時寄存器和1個時間確保（Time Guard）寄存器，從而方便了2個專用外圍數據控制器PDC通道的使用。

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