32位ARM核微处理器芯片PUC2030A及其应用

    关键词：ARM7TDMI SOC RISC CPU PUC3030A MP3

英国ＡＲＭ公司设计的３２位ＲＩＳＣ ?Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｅｔ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ?ＣＰＵ芯核（简称ＡＲＭ芯核），具有功耗低、成本低等显著优点? 目前已占有７５％以上的３２位嵌入式产品市场。而ＡＲＭ系列芯片即为各个半导体厂家开发的基于ＡＲＭ芯核的芯片。目前设计、生产ＡＲＭ芯片的国际大公司已经超过１００多家，国内中兴集成电路和华虹等公司也已经购买ＡＲＭ公司的芯核用于通讯专用芯片和加密ＩＣ卡的设计。

ＰＵＣ３０３０Ａ是德国Ｍｉｃｒｏｎａｓ公司开发的基于３２位ＡＲＭ核的高性能低功耗微处理器。采用ＡＲＭ７ＴＤＭＩ内核，内部集成了ＵＳＢ１．１接口控制器，ＲＴＣ为带日历和报警功能的实时时钟，内部看门电路，功率管理，加密控制器，２５６Ｋ字节ＦＬＡＳＨ?５６Ｋ字节ＳＲＡＭ等。在许多应用领域其系统成本远低于采用８０５１加扩展芯片的方案。由于Ｍｉｃｒｏｎａｓ公司及其第三方设计室提供了众多的程序库，加上ＡＲＭ公司ＡＤＳ１．２集成开发环境支持Ｃ和Ｃ＋＋?使得其软件开发也十分容易。因此，ＰＵＣ３０３０Ａ将是许多电子产品方案的选择之一。

１ ＰＵＣ３０３０Ａ的结构特点及性能指标

ＰＵＣ３０３０Ａ的内部功能框图如图１所示。

ＰＵＣ３０３０Ａ内部为６４ＭＨｚ ＡＲＭ７ＴＤＭＩ ３２位微处理器，约６０ＭＩＰＳ，固定为小模式运行，可以处理ＭＰ３、ＡＡＣ等数字音频的解码和语音的编解码，具有完成一定数据处理分析的功能。ＰＵＣ３０３０Ａ内置４８ＫＢ通用ＳＲＡＭ和２５６ＫＢ Ｆｌａｓｈ ＲＡＭ。另有存储器保护单元和加密控制器，使其具有很好的程序和数据保密功能。

ＰＵＣ３０３０Ａ有内部ＰＬＬ和功率控制器，使用６ＭＨｚ外部晶体即可提供６４ＭＨｚ内部工作频率，支持操作、空闲、休眠和关断四种模式。

图1 PUC3030A的内部功能框图

    ＰＵＣ３０３０Ａ的ＵＳＢ１．１接口支持控制传送、块传送、中断传送和等时传送方式。支持等时传送方式是ＰＵＣ３０３０Ａ的ＵＳＢ接口的一大特点，是其它大多数ＣＰＵ的内嵌ＵＳＢ控制器所不支持的功能。此功能可以支持ＵＳＢ音频和实时数据传输。其ＵＳＢ接口具有８ＫＢ ＦＩＦＯ? 也是其它大多数ＣＰＵ的内嵌ＵＳＢ控制器所不具备的，甚至比许多专用ＵＳＢ控制芯片具备更多的ＵＳＢ数据缓存空间。

ＰＵＣ３０３０Ａ具有可灵活设置的中断控制器?每个ＧＰＩＯ都可以被设置成ＦＩＱ或ＩＲＱ中断，每个ＧＰＩＯ的中断触发方式都可以设置成高电平触发、低电平触发、上升沿触发、下降沿触发等四种触发方式，使得指轮盘、红外接收器、键盘扫描等低速信号的处理完全可以处于背景程序中运行，不需要一直占用ＣＰＵ时间进行扫描检测。

另外，ＰＵＣ３０３０Ａ还有Ｉ２Ｃ主／从接口，６６个ＧＰＩＯ，５个同步串行口，主模式最高２４Ｍ位速率，从模式最高１６Ｍ位速率，支持ＳＰＩ、Ｉ２Ｓ，多个同步串行口使得ＰＵＣ３０３０Ａ 特别适用于多通道ＵＳＢ音频产品、ＬＥＤ多屏显示系统、多通道数据采集与控制系统。ＰＵＣ３０３０Ａ的２个全功能串行口支持高速红外数据传输（ＩｒＤＡ）。它还有３个３２位定时／计数器，内部看门狗定时器，ＲＴＣ实时时钟带日历和报警功能 ，ＢＧＡ８１封装芯片无此功能。

ＰＵＣ３０３０Ａ具有ＪＴＡＧ调试接口，支持Ｍｕｌｔｉ－ＩＣＥ、Ｔｒａｃｅ３２和Ｊｅｅｎｉ等ＪＴＡＧ调试开发工具和ＡＤＳ、ＳＤＴ２．５等开发软件，提供了良好的开发环境。

由于ＰＵＣ３０３０Ａ具有上述优异性能，在许多应用领域甚至比采用５１系列芯片更具有成本优势。这是因为：对于一般的应用，如果采用５１芯片，通常需要扩展１片ＳＲＡＭ芯片、１片ＲＴＣ芯片、１片Ｆｌａｓｈ芯片、２片８２５５ Ｉ／Ｏ扩展电路、１片ＵＳＢ控制芯片、１片看门狗电路；除了运算处理速度远低于ＰＵＣ３０３０Ａ芯片外，采用５１方案的成本远高于ＰＵＣ３０３０Ａ；由于布线多、ＰＣＢ板面积大等问题，使得采用５１方案的电路可靠性远低于采用ＰＵＣ３０３０Ａ的单芯片方案。

ＰＵＣ３０３０Ａ目前提供ＰＱＦＰ１００和ＬＦＢＧＡ８１两种封装形式。ＰＱＦＰ１００的封装尺寸为２３．２ｍｍ×１７．２ｍｍ，ＬＦＢＧＡ８１的封装尺寸为９ｍｍ×９ｍｍ。后者缺少ＲＴＣ功能，比前者的ＧＰＩＯ少，适合于ＰＣＢ面积特别小的场合。