32位精简指令集架构的AT91M42800A的设计与应用
摘要：介绍了ＡＴＭＥＬ公司生产的基于３２位精简指令集（ＲＩＳＣ）架构的单片机ＡＴ９１Ｍ４２８００Ａ的特点，提出了一种基于ＡＴ９１Ｍ４２８００Ａ的应用设计方案，给出该设计的硬件原理图，同时针对ＡＴ９１Ｍ４２８００Ａ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ＡＴ９１Ｍ４２８００Ａ的嵌入式系统设计提供了一个思路。１ 引言
目前，嵌入式产品逐步占领了ＰＣ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３２位嵌入式处理器中， 由ＡＴＭＥＬ 公司生产的ＡＴ９１系列芯片之一ＡＴ９１Ｍ４２８００Ａ是基于ＡＲＭ７ＴＤＭＩ 处理器内核的１６／３２位微控制器，它除具有ＡＲＭ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。
２ ＡＴ９１Ｍ４２８００Ａ 的基本特性
ＡＴ９１Ｍ４２８００Ａ采用３２位精简指令集（ＲＩＳＣ）架构，因此，它既支持１６位Ｔｈｕｍｂ指令集，又支持３２位的Ａｒｍ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。ＡＴ９１Ｍ４２８００Ａ的基于先进微控制器总线结构（ＡＭＢＡ）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。其主要特点如下：
●内核电压和锁相环电压为２．７～３．６Ｖ， Ｉ／Ｏ口操作电压为２．７～５．５Ｖ；
●内部带有８ｋＢ静态ＲＡＭ；
●具有完全可编程外部总线接口（ＥＢＩ），且多达８个片选，寻址空间很大；
●内含８通道外设数据控制器（ＰＤＣ）；
●带有５４个可编程Ｉ／Ｏ口；
●内含６通道１６位定时／计数器；
●具有２个通用串行异步接收／发送器（ＵＳＡＲＴ）和２个主／从ＳＰＩ接口；
●内含３个系统定时器；
●时钟可由３２７６８ Ｈｚ 晶体和内部锁相环（ＰＬＬ）电路产生，最高可编程至３３ＭＨｚ，也可由外部时钟信号提供；
●内置嵌入式在线仿真电路（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ＩＣＥ）?可通过ＪＴＡＧ口对ＡＴ９１Ｍ４２８００Ａ进行测试。
３ 基本组成系统
由ＡＴ９１Ｍ４２８００Ａ构成的最基本的系统至少应包括以下几个部分：
（１）程序存储器（ＲＯＭ）
由于ＡＴ９１Ｍ４２８００Ａ 内部没有ＲＯＭ，因此，必须外扩一片程序存储器。应当注意的是：ＡＴ９１Ｍ４２８００Ａ的８位总线和１６位总线的ＦＬＡＳＨ接法不同，具体接法如图１所示。
（２）数据存储器?ＲＡＭ?
如果设计的系统比较复杂，数据比较多，当单片机内部８ｋＢ ＳＲＡＭ不能满足要求时，还要外扩一片数据存储器。ＡＴ９１Ｍ４２８００Ａ能够支持两种“写”方式，但对８位数据总线和１６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８位总线的存储器，只需接Ｄ０～Ｄ７，将Ｄ８～Ｄ１５悬空，并将其地址线对接，而单片机的ＮＷＥ／ＮＷＲ０接到存储器的ＮＷＥ上。对于１６位总线的存储器，则将其数据线对接，Ａ１～Ａ１７接存储器的Ａ０～Ａ１６，并将其ＮＷＥ／ＮＷＲ０接存储器的ＮＷＥ，ＮＵＢ／ＮＷＲ１接存储器的ＮＵＢ，ＮＬＢ／Ａ０接存储器的ＮＬＢ。外扩的ＲＡＭ 的接法与外扩ＦＬＡＳＨ的接法类似。
（３）时钟发生电路
ＡＴ９１Ｍ４２８００Ａ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３２．７６８ ｋＨｚ 的晶体后，可产生慢时钟（ＳＬＣＫ）。由于ＳＬＣＫ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ＰＬＬＡ或ＰＬＬＢ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ＰＬＬ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ＸＩＮ引脚上，ＸＯＵＴ引脚悬空。