Микроконтроллеры NXP Semiconductors на базе архитектуры Cortex

Архитектура ARM и Cortex

Архитектура ARM была разработана одноименной английской компанией, организованной в 1990 году. Компания ARM была совместно образована компаниями Apple Computer, Acom Computer Group и VLSI Technology. Название ARM происходит от «Advanced RISC Machines» — это 32-битная микропроцессорная архитектура с сокращенным набором команд (RISC). Следует заметить, что компания специализируется сугубо на разработке микропроцессорных ядер и периферийных блоков, при этом не занимается производством микроконтроллерных устройств. Компания ARM поставляет свои разработки в электронной форме, на основе которых производители конструируют свои собственные микроконтроллеры.

Клиентами компании ARM являются свыше 60 компаний, производителей полупроводников. NXP имеет долгосрочные партнерские отношения с ARM, что позволяет выделить NXP в отдельную категорию среди производителей микроконтроллеров на основе ARM-ядра, которым приходится постоянно продлевать лицензию на применение продуктов компании ARM.

В настоящее время архитектура ARM занимает лидирующие позиции и занимает 82% рынка 32-разрядных встраиваемых RISC-микропроцессоров. Распространенность данного ядра объясняется его стандартностью. Разработчику предоставляется возможность более гибко использовать не только свои, но и сторонние программные наработки, как при переходе на новое процессорное ARM-ядро, так и при миграциях между разными типами ARM-микроконтроллеров. Это позволяет существенно снизить финансовые затраты и сэкономить время на разработку и, как следствие, — на выпуск продукции.

Разработано шесть основных семейств: ARM7, ARM9, ARM9E, ARM10, ARM11 и SecurCore. Также совместно с компанией Intel разработаны семейства XScale и StrongARM.

ARM7 и ARM9 (рис. 1) выполнены по архитектуре Von Neumann (фон Неймана), использующей одну общую 32-битную шину передачи данных и инструкций. В ядрах этой серии существует возможность задействовать ARM и Thumb инструкции. Thumb — это режим процессоров ARM, в котором используется сокращенная система команд. Она состоит из 36 команд, взятых из стандартного набора 32-разрядных команд архитектуры ARM и преобразованных до 16-разрядных кодов. Длина команд Thumb составляет половину длины 32-разрядных команд ARM, что позволяет существенно (порядка 30%) сократить необходимые объемы памяти программ и, кроме того, использовать более дешевую 16-разрядную память.

Рис. 1. Структура ядра ARM922T

При выполнении эти команды дешифруются процессором в эквивалентные операции ARM, выполняемые за то же количество тактов. Переключение из режима ARM в Thumb и обратно осуществляется командой BX либо по прерыванию/исключению. Ядра ARM7 и ARM9 были с успехом интегрированы в микроконтроллеры общего применения, но все же изначально они ориентированы на использование в качестве системы на кристалле (SoC). Следующим этапом развития линейки ARM-ядра стало появление на рынке более прогрессивного ядра Cortex.

Появление нового поколения ARM Cortex ядер произвело «информационный взрыв» на рынке стандартных микроконтроллеров. Cortex, в отличие от других ядер семейства ARM, является завершенным процессорным ядром, объединившим в себе стандартный центральный процессор (ЦПУ) и системную архитектуру (рис. 2). В основе Cortex использована гарвардская архитектура. Существует три основных концепции семейства Cortex:

• Cortex-A (Application) — ориентирована на высокопроизводительные применения, сюда входят ядра A8 и A9.
• Cortex-R (Real Time) — для приложений, работающих в реальном времени, в эту группу входит всего одно ядро R4.
• Cortex-M — для наиболее распространенных и востребованных применений в стандартных приложениях, в эту группу входят три ядра: Cortex-M3 и Cortex-MO, а также Cortex-Ml, разработанное специально для использования в микросхемах программируемой логики.

Рис. 2. Структура ядра Cortex-M3

Ряд линеек микроконтроллеров NXP, выполненных на базе ядра Cortex-M3, призваны обеспечить разработчиков электроники, с одной стороны, высокопроизводительными, а с другой — энергоэкономичными и дешевыми продуктами. А серия микроконтроллеров на базе ядра Cortex-M0 значительно снижает планку энергопотребления и стоимости 32-битных микроконтроллеров: они отличаются настолько низкой стоимостью, что могут свободно конкурировать с 8- и 16-битными микроконтроллерами. Следует отметить также, что микроконтроллеры на базе ядра Cortex-M превосходят своих предшественников по производительности и ряду других параметров.

Cortex-M3 является стандартизированным микроконтроллерным ядром и, в отличие от ARM7 и ARM9, содержит помимо ЦПУ и другие элементы, образующие основу микроконтроллера, такие как система прерываний, системный таймер и отладочная система. Адресное пространство Cortex-M3 разделено на четко распределенные области кода программы, статического ОЗУ, устройства ввода/вывода и системных ресурсов. К тому же, благодаря гарвардской архитектуре, ядро имеет раздельные шины данных и инструкций и 3-уровневый конвейер, что позволяет прогнозировать переходы. Процессор на базе архитектуры Cortex-M3 в своей основе имеет иерархическую структуру, которая включает в себя ядро CM3Core с развитой периферией, включающей в себя механизмы управления прерываниями, защиты памяти, внутрисхемной отладки и другие (рис. 3).

Рис. 3. Блок-схема ядра Cortex-M3

Одним из основных компонентов ядра Cortex-M3 является встроенный контроллер векторных прерываний (NVIC), который предоставляет стандартную структуру прерываний для всех Cortex-микроконтроллеров и способы их обработки. К тому же в отличие от применяемых в ядре ARM7 и ARM9, имеющих два набора инструкций (ARM и Thumb), в Cortex-M3 используется только режим Thumb-2 (рис. 4), ориентированный на компиляторы языков C/C++.

Рис. 4. Производительность и плотность кода в различных приложениях

NXP на рынке микроконтроллеров с CORTEX-M

Процессоры на основе архитектуры Cortex-M, обладая рядом преимуществ в сравнении с другими архитектурами, по всей видимости, в ближайшее время станут наиболее популярными за счет более высокой производительности, более низкого энергопотребления, менее сложной модели программирования, удобной системы обработки прерываний и низкой цены.

Компания NXP, являясь одним из лидеров в производстве микроконтроллеров на базе ядра ARM и имея в своем арсенале более 90 вариантов микроконтроллеров, не осталась в стороне и приняла активное участие в производстве процессоров с ядром Cortex-M. NXP отреагировала на потребности рынка микроконтроллеров общего применения и выпустила на рынок ряд продуктов на базе ядра Cortex-M3 и Cortex-MO (рис. 5).

Рис. 5. Линейки микроконтроллеров NXP для различных приложений

LPC1700

Первым семейством на базе ядра Cortex-M3 компании NXP стала линейка микроконтроллеров серии LPC1700, которая включает в себя 100-и 80-выводные микросхемы с большим набором периферии. Примечательно, что все микроконтроллеры NXP, выпускаемые на базе ядра Cortex-M3, используют вторую ревизию ядра, в отличие от других производителей микроконтроллеров.

Семейство микроконтроллеров LPC1700 разработано с использованием 140-нм технологического процесса и имеет производительное ядро Cortex-M3, работающее на частоте до 100 МГц. Большой выбор микроконтроллеров этого семейства позволяет разработчикам подобрать микросхему, наиболее удовлетворяющую его задачам. Большой объем встроенной Flash-памяти (до 512 кбайт) и RAM (до 32 кбайт) позволяют хранить код и данные и быстро обрабатывать их, не прибегая к использованию внешних модулей памяти. Серия микроконтроллеров LPC1700 (рис. 6) повыводно (pin-to-pin) совместима с линейкой микроконтроллеров на базе ARM7-ядра серии LPC2300 (рис. 7) и позволяет с минимальными затратами времени и средств произвести переход имеющихся проектов на новое высокопроизводительное ядро Cortex-M3. Большой набор периферийных модулей (USB 2.0 full-speed Device/Host/OTG, три интерфейса I²C, SPI, два SSP, I²S, четыре универсальных асинхронных приемопередатчика UART с поддержкой RS-485 интерфейса, четыре многофункциональных таймера, модули ШИМ с поддержкой управления трехфазного электромотора и квадратурный энкодер, два полнофункциональных CAN2.0B, модуль 12-битного аналогово-цифрового преобразователя с мультиплексированием на восемь каналов, 10-битный цифро-аналоговый преобразователь, 10/100 Ethernet MAC-модуль) позволяет разработчику подобрать процессор, полностью соответствующий его задачам и без проблем воплотить свои идеи в реальность.

Рис. 6. Блок-схема микроконтроллеров семейства LPC1700

Рис. 7. Блок-схема микроконтроллеров семейства LPC2300

Выпущенные в феврале 2010 года микроконтроллеры LPC1769 и LPC1759 с бесплатной библиотекой DSP, работающие на частоте до 120 МГц, являются на данный момент самыми быстрыми микроконтроллерами на базе ядра Cortex-M3. Эти микроконтроллеры, обладая высокой производительностью и интегрированными функциями управления и обработки сигнала, могут стать бюджетным решением для выполнения задач быстрого преобразования Фурье, тем самым будет исключена необходимость использования выделенных устройств цифровой обработки сигнала (DSP).

Микроконтроллеры LPC1769 и LPC1759 обеспечивают исполнение БПФ для 16-битного изображения с разрешением 256 dpi менее чем за 190 мкс, что соответствует росту производительности по сравнению с ближайшими аналогами на базе ядра Cortex-M3 на 54% и составляет конкуренцию недорогим DSP-устройствам. К тому же серия микроконтроллеров LPC1700 уже поддерживается большим числом инструментов разработки и операционных систем реального времени (RTOS).

Не требующие лицензии и бесплатные тестовые библиотеки VDE IEC 60335 Class B, утвержденные институтом тестирования и сертификации, доступны на сайте компании NXP [1].

LPC1300

Для приложений, где не требуется большая производительность и набор периферийных модулей, как в серии микроконтроллеров LPC1700, но необходимо малое энергопотребление и небольшой корпус, компания NXP предлагает бюджетную серию микроконтроллеров с ядром Cortex-M3 семейства LPC1300. Линейка микроконтроллеров LPC1300 выпускается в маленьких корпусах HVQFN33 (33 вывода) и LQFP48 (48 выводов) и обладает самым низким в отрасли энергопотреблением.

Микроконтроллеры серии LPC1300 совместимы по выводам с микроконтроллерами серии LPC1100, выполненными на базе ядра Cortex-M0, и призваны вытеснить с рынка 8- и 16-битные микроконтроллеры. Высокая производительность микроконтроллера обеспечивается центральным процессором, способным работать на частоте до 72 МГц. Возможность быстрой загрузки программ обеспечивается встроенной высокоскоростной памятью Flash (до 32 кбайт) и статическим ОЗУ (до 8 кбайт). Связь с внешними устройствами осуществляется через набор наиболее популярных интерфейсов: USB 2.0 full-speed device, интерфейс I²C, SSP, I²S и универсальный асинхронный приемопередатчик UART с поддержкой RS-485 интерфейса. Четыре встроенных таймера позволяют реализовать гибкую систему захвата/сравнения. 10-битный цифро-аналоговый преобразователь с мультиплексированием на 8 каналов позволяет преобразовывать цифровые сигналы, а встроенный блок управления питанием (PMU) дает возможность свести к минимуму энергопотребление микроконтроллера.

В LPC1300 также заложена возможность внутрисхемного программирования Flash-памяти с помощью расположенного на чипе загрузочного программного обеспечения. Для простоты использования драйверы USB Mass Storage и HID интегрированы в чип и обеспечивают быструю настройку соединения по USB. Более того, эти драйверы встроены в ROM, предоставляя 100% объема пользовательской Flash для приложения.

LPC1100

Семейство микроконтроллеров LPC1100 на базе ядра Cortex-MO, призванное вытеснить с рынка 8-и 16-битные микроконтроллеры, обладает самыми низкими ценами на рынке 32-битных микроконтроллеров и обеспечивает большую эффективность и простоту использования по сравнению с существующими 8- и 16-битными устройствами за счет большей производительности, простоты разработки, пониженного энергопотребления и существенного сокращения размера кода для исполнения любых 8- и 16-разрядных приложений. Серия LPC1100 содержит 11 микроконтроллеров и является оптимальным вариантом для новых разработок, где раньше использовались 8- и 16-битные микроконтроллеры. Для разработчиков, желающих перейти на масштабируемую ARM-архитектуру и продолжить ее использование в дальнейших своих проектах, линейка микроконтроллеров LPC1100 будет оптимальна, а для быстрого освоения и создания дизайнов на микроконтроллерах NXP с ядром Cortex-M0 и Cortex-M3 компания NXP предлагает недорогой набор инструментов разработки серии LPCXpresso.

Существующие 8-битные архитектуры появились в начале развития полупроводниковой промышленности, вследствие чего имеют ограничения с точки зрения диапазона адресов, регистров, функциональности, не подходят для языков программирования высокого уровня. При их создании еще не уделялось достаточного внимания вопросам энергосбережения и масштабируемости. Процессорное ядро и системная архитектура Cortex-M0 в полной мере используют преимущества современных оптимизированных средств разработки и технологии с низким энергопотреблением, а также новейшего процесса производства микрочипов Flash высокой плотности с низким энергопотреблением.

Микроконтроллеры LPC1100 имеют на борту ЦПУ, работающий на частоте до 50 МГц, до 32 кбайт Flash, до 8 кбайт ОЗУ и основной набор интерфейсов: I²C, SSP и универсальный асинхронный приемопередатчик UART с поддержкой RS-485 интерфейса, четыре таймера, 10-битный цифро-аналоговый преобразователь с мультиплексированием на 8 каналов, а также встроенный блок управления питанием (PMU). Благодаря этому серия микроконтроллеров LPC1100 позволяет разработчику создать недорогое многофункциональное устройство, затратив при этом минимум средств и времени. Дальнейшее развитие периферийных блоков в микроконтроллерах этого семейства, которые дополнительно будут включать в себя CAN-интерфейс, 12-разрядные АЦП и ЦАП, USB, EEPROM, компаратор, температурный датчик, высокоточный таймер, периферию для создания сенсорных интерфейсов и расширенный объем памяти Flash до 128 кбайт, дадут возможность разработчикам без особых проблем включить микроконтроллеры этого семейства в свои новые проекты и создать более функциональные устройства.

Развитие линейки микроконтроллеров NXP на базе ядра Cortex

Являясь одним из передовых производителей 32-битных микроконтроллеров, компания NXP, заглядывая в будущее и стремясь предопределить потребности рынка, планирует разработать новые микроконтроллеры на базе популярного ядра Cortex.

Серия микроконтроллеров LPC1700 будет иметь расширенный объем памяти ОЗУ до 64 кбайт, а также включать в себя прототип микроконтроллера LPC2478, но выполненного на базе высокопроизводительного ядра Cortex-M3. Следующим этапом развития будет линейка микроконтроллеров LPC1600, она станет высокопроизводительным прототипом широко распространенных микроконтроллеров серии LPC2130 и LPC2140. Микроконтроллеры этой серии будут выпускаться в 64- и 80-выводных корпусах. Серия LPC1800 будет направлена на еще большую производительность микроконтроллеров, иметь ЦПУ, работающий на частоте до 125 МГц, и высокоскоростной USB Host/Device/OTG и другие периферийные устройства, присущие линейке микроконтроллеров LPC1700.

Серия микроконтроллеров LPC1300 будет иметь развитую сигнальную периферию.

Как уже отмечалось, компания NXP планирует максимально расширить возможности линейки микроконтроллеров LPC1100 с ядром Cortex-MO, но при этом сохранить планку сниженного энергопотребления. Для этого в линейку микроконтроллеров будет включен достаточно большой набор периферийных блоков, таких как CAN-интерфейс, 12-разрядные АЦП и ЦАП, USB, EEPROM, компаратор, температурный датчик, высокоточный таймер, периферия для создания сенсорных интерфейсов, а объем Flash-памяти будет расширен до 128 кбайт.

Следующим этапом развития линейки микроконтроллеров компании NXP является серия микроконтроллеров на базе ядра Cortex-M4. NXP объявила о приобретении лицензии на его использование в феврале 2010 года. Процессор Cortex-M4 представляет собой высокоэффективное решение для приложений управления цифровым сигналом (Digital Signal Control, DSC), сохраняя ведущие в отрасли показатели семейства процессоров Cortex-M по поддержке микроконтроллерных функций. Компания NXP намерена использовать процессор Cortex-M4 в широком диапазоне применений, требующих повышенной гибкости и дополнительных возможностей в области обработки сигнала.

Процессорное ядро Cortex-M4 (рис. 8) разработано в развитие семейства Cortex-M и является самым мощным ARM-процессором для применений в области управления цифровым сигналом. Оно обеспечивает оптимальное сочетание высокопроизводительных функций обработки цифрового сигнала, таких как технологии single-cycle MAC (умножение с накоплением за один такт), single instruction multiple data (SIMD) (с одним потоком команд и множественными потоками данных), арифметика с насыщением и блок вычислений с плавающей точкой. Это ядро обладает важными микроконтроллерными функциями, такими как встроенный контроль прерываний, режимы низкого энергопотребления, а также недорогими функциями отладки.

Рис. 8. Структура ядра Cortex-M4

Инструментарий для микроконтроллеров NXP

Компания NXP имеет ряд компаний-партнеров, разрабатывающих и выпускающих инструменты разработки, отладки и программное обеспечение для микроконтроллеров NXP. Это C-компиляторы, отладчики, симуляторы, RTOS, оценочные платы, эмуляторы и многое другое. В число таких партнеров входит несколько популярных компаний: Keil, IAR, Hitex, Embedded Artists, Phytec, Code Red и др.

Большинство этих компаний поддерживают своими продуктами микроконтроллеры NXP и на базе ядра Cortex. Существует целый ряд отладочных средств для работы с микроконтроллерами NXP, но наиболее интересными и бюджетными из них являются отладочные платы серии LPCXpresso, созданные совместно компаниями NXP, Embedded Artists и Code Red. Это недорогая платформа инструментов разработки с поддержкой веб-технологий для работы с семействами микроконтроллеров LPC1300 и LPC1100. Платформа LPCXpresso имеет удобный интерфейс и поддерживает полный цикл разработки.

Инструменты LPCXpresso рассчитаны как на новичков, так и на опытных разработчиков. Пользователи платформы LPCXpresso могут проводить оценку, изучать и осуществлять разработку, используя единый, простой в использовании интерфейс и не лишаясь при этом расширенных функций, которые обычно доступны в мощных дорогостоящих средах разработки.

Платформа LPCXpresso обеспечивает быстрый и удобный способ работы с микроконтроллерами серии LPC1300 и LPC1100, позволяя разрабатывать ПО для микроконтроллеров с ядром Cortex-M3, Cortex-M0 практически любому.

LPCXpresso использует мощную интегрированную среду разработки (IDE) на базе Eclipse, имеет новейший, интуитивно понятный пользовательский интерфейс, специально разработанный компанией NXP и оптимизированный под Cortex-M компилятор и библиотеки, а также отладчик LPC-Link JTAG/SWD и плату для разработки, предоставляя пользователям все необходимые инструменты для ускорения разработки продуктов и их выхода на рынок.

Основные технические характеристики LPCXpresso

Интегрированная среда разработки LPCXpresso IDE (на базе Code Red) содержит лучшую в своем классе среду программирования на языке C с расширенными функциями, такими как подсветка синтаксиса, свертывание кода, прямые ссылки на определения и объявления функций. Компилятор GCC и библиотека языка C, оптимизированные под архитектуру Cortex-M0, позволяют пользователям этих инструментов быстро и недорого разрабатывать высококачественное программное обеспечение. Интегрированная среда разработки имеет несколько усовершенствований, предназначенных специально для платформы LPC. Она предназначена специально для разработчиков 8-и 16-битных приложений и использует разработанный компанией NXP единый интерфейс, позволяющий легко переключаться между процессами написания программного кода и его отладки.

LPCXpresso состоит из двух частей (рис. 9): оценочной платы LPCXpresso и интегрированного JTAG/SWD отладчика LPC-Link.

Рис. 9. Состав LPCXpresso Board

Оценочная плата LPCXpresso по габаритам аналогична другому инструменту онлайн-отладки серии MBED, таким образом, представляет собой единую платформу разработки для всей линейки микроконтроллеров NXP на базе Cortex. Для быстрого создания решений пользователи могут опробовать широчайший набор программных функций с целым рядом готовых, совместимых по габаритам плат от компании Embedded Artists.

LPC-Link отладчик, входящий в состав LPXpresso Board, в случае необходимости можно с легкостью отключить от оценочной платы и использовать его непосредственно с платой разработчика, подключив ее с помощью встроенного 10-контактного разъема JTAG_SWD. LPC-Link использует микроконтроллер NXP серии LPC3154 в качестве системы отладки на базе ARM9 и имеет высокоскоростной USB-интерфейс для быстрой загрузки и отладки кода.

Новейшие версии интегрированной среды разработки находятся в свободном доступе на сайте [2]. Там же можно ознакомиться с правилами работы на LPCXpresso, используя, например, видеоролик. Web-ресурс также поддерживает форум, содержит страницы с исходным кодом различных приложений с регулярно обновляемыми примерами проектов, модули онлайн-обучения, вики по инструментам разработки и многое другое.

Платформа LPCXpresso полностью поддерживает текущие семейства микроконтроллеров LPC1300 и LPC1100, а также все планируемые расширения семейства LPC1700 вплоть до 128 кбайт. Недорогие решения по расширению платформы для обеспечения поддержки 256 и 512 кбайт предлагает компания Code Red. Полнофункциональный пакет Red Suite поддерживает «мастер» отслеживания исполнения кода в реальном времени и «мастер» ОС для быстрого конфигурирования FreeRTOS.

Концепция MBED (рис. 10) — еще одно недорогое решение для разработки и отладки систем на базе микроконтроллеров NXP серии LPC1700 с ядром Cortex-M3. Оно предназначено в первую очередь для образовательных учреждений и позволяет производить онлайн-макетирование без установки на компьютер дополнительного программного обеспечения.

Рис. 10. Оценочная плата MBED

Компания MBED — это торговая марка компании NXP, которая оказывает техническую поддержку разработчикам систем на базе микроконтроллеров компании NXP. Компания-разработчик MBED представляет на рынке свои отладочные средства и программное обеспечение для разработки и отладки систем на микроконтроллерах компании NXP.

С возможностями работы оценочной платы серии mbed можно ознакомиться на сайте [3].

К серии недорогих отладочных средств относятся и так называемые USB-LPC-Stick (рис. 11) модули от компаний Hitex. Эта отладочная система позволяет разработчику программировать Flash-память и производить отладку приложения через встроенный аппаратный отладчик. Для расширения круга решаемых задач и функциональности LPC-Stick имеет 80-контактный разъем для подключения плат расширения.

Рис. 11. Оценочная плата серии USB-LPC-Stick для LPC1768

Рынок микроконтроллеров, преимущества микроконтроллеров NXP

Как уже отмечалось ранее, компания NXP — совладелец компании ARM, разработки которой сегодня являются самыми популярными на рынке 32-битных микроконтроллеров и используются основными производителями микроконтроллеров. NXP Semiconductors, являясь основным игроком на рынке микроконтроллеров с ядром ARM и выпустив на рынок ряд микроконтроллеров на базе ядра Cortex, укрепила свои лидирующие позиции на рынке 32-битных микроконтроллеров. Помимо того, что компания NXP имеет долгосрочную лицензию на применение продуктов компании ARM, ее микроконтроллеры имеют ряд преимуществ по сравнению с продукцией других производителей микроконтроллеров.

Сравнительный анализ производительности микроконтроллеров NXP на базе ядра ARM и Cortex-M с микроконтроллерами других производителей, основанными на этих же ядрах, уже неоднократно производился, и ознакомиться с ним можно в различных источниках. Отметим лишь, что микроконтроллеры на базе ядра Cortex обладают самыми низкими ценами на рынке 32-битных микроконтроллеров, а серия микроконтроллеров LPC1100 к тому же имеет самое низкое энергопотребление. Большой интерес вызывает использование 32-битных микроконтроллеров NXP на базе ядра Cortex-M в различных 8- и 16-битных приложениях.

Процессорное ядро и системная архитектура Cortex-M0 в полной мере используют преимущества современных оптимизированных средств разработки и технологии с низким энергопотреблением, а также новейшего процесса производства микрочипов Flash высокой плотности с низким энергопотреблением.

Серия микроконтроллеров LPC1100 имеет ЦПУ работающий на частоте до 50 МГц, до 32 кбайт Flash, до 8 кбайт ОЗУ и основной набор интерфейсов: I²C, SSP и универсальный асинхронный приемопередатчик UART с поддержкой RS-485 интерфейса, четыре встроенных таймера, 10-битный цифро-аналоговый преобразователь с мультиплексированием на 8 каналов, а также встроенный блок управления питанием (PMU). В режиме глубокого сна (Deep-sleep mode) LPC1100 потребляет соизмеримый ток в сравнении с 8-и 16-битными микроконтроллерами, работающими на частотах до 32 МГц, но, находясь в активном режиме на рабочей частоте до 50 МГц и потребляя несколько больший ток, выполняет функции в несколько раз быстрее, в результате чего в ряде приложении общее потребление энергии LPC1100 будет существенно ниже. С учетом стоимости микроконтроллеров LPC1100 они являются оптимальным вариантом для новых разработок, где раньше использовались 8-и 16-битные микроконтроллеры.

Области применения микроконтроллеров NXP

Микроконтроллеры NXP с ядром Cortex-M, обладая большим набором периферийных устройств и максимальным набором микроконтроллерных функций, в первую очередь предназначены для применения в стандартных приложениях. Обладая рядом преимуществ над микроконтроллерами других производителей, микроконтроллеры NXP оптимальны для применения в различных промышленных и бытовых устройствах.

Так, например, для построения высокоскоростных индустриальных сетей в микроконтроллерах серии LPC1700 имеется встроенный модуль Ethernet. Встроенные модули ШИМ и квадратурный энкодер позволяют без особого труда создать систему управления электромоторами, что вполне может быть реализовано и в автомобильной технике, например, при создании панели приборов или электроусилителя руля (ЭМУР). А CAN-интерфейс способен обеспечить высокоскоростную сеть передачи данных внутри системы. 12-битный АЦП, 10-битный ЦАП и интерфейс I²S позволяют работать со многими приложениями, требующими преобразования сигналов, а также со звуком. Высокоскоростные шины I²C, UART и SSP позволяют организовать связь с внешними устройствами.

Для систем безопасности и пожаротушения, а также систем автоматизированного сбора данных, например, учетных устройств электроэнергии, жидкости и газа, модуль Ethernet в настоящее время является одним из основных интерфейсов для дистанционной связи и управления конечными устройствами. Выполненные на базе микроконтроллеров NXP серии LPC1100 счетчики могут быстро выполнять ряд основных и дополнительных функций, при этом обеспечивать минимальное энергопотребление и работать от батареи. При небольшой доработке и использовании модулей передачи данных по радиоканалу можно с легкостью организовать беспроводную сеть передачи данных, систему охраны или пожаротушения или создать современную систему контроля доступа с использованием криптозащищенных технологий.

Современные системы «умный дом», включающие в себя и системы автоматического освещения, легко можно построить на микроконтроллерах NXP, при этом потратив минимум времени, а в совокупности с микросхемами управления осветительными устройствами от NXP или STMicroelectronics это может дать существенную экономию средств.

Высокая скорость выполнения задач и встроенный модуль PMU, обеспечивающий дополнительное сохранение энергии в режимах пониженного энергопотребления (Sleep, Deep-Sleep, Deep-power-down), обеспечивают минимальный расход энергии и позволяют использовать микроконтроллеры NXP в различных портативных и переносных устройствах, работающих от батарейки, и гарантировать долгосрочную службу батареи питания таких устройств.

Многофункциональность и высокая производительность микроконтроллеров NXP на базе ядра Cortex с легкостью позволяет создавать как сложные высокотехнологичные и производительные системы и аппараты для медицины, торговли или бытовой техники, так и миниатюрные портативные устройства, использующиеся в медицине, промышленности или быту.

Направленность развития микроконтроллеров NXP на обработку и управление цифровыми сигналами (Digital Signal, DS) в ряде случаев снимает необходимость в применении выделенных устройств цифровой обработки сигнала (DSP).

Заключение

Совокупность возможностей микроконтроллеров NXP на базе ядер Cortex-M, простоты разработки и большого выбора отладочных средств позволяет разработчикам электроники легко и быстро реализовать свои идеи и создавать универсальные и недорогие устройства за короткие сроки и с минимумом затрат.

Литература

1. www.ics.nxp.com/find/lpc1769
2. www.nxp.com/lpcxpresso
3. www.mbed.org
4. www.nxp.com
5. www.arm.com
6. www.hitex.com
7. www.st.com
8. www.wikipedia.org