e-learning ( TX03 系列微处理器 )
1) TX03 系列微处理器概述 产品阵容 TX03 系列的特征 2) ARM Cortex-M3 架构 目录 (1/2) 硬件内核组成 -NVIC (Nested Vectored Interrupt Controller) - 内核 寄存器配置 - 通用寄存器,PC, LR - 堆栈指针 - 堆栈 PUSH/POP - 特殊寄存器 - 操作模式和堆栈指针 异常 ( 复位, 中断, 异常, 系统调用 ) -NVIC 的作用 -NVIC 的尾链控制 2
目录 (2/2) 2) ARM Cortex-M3 架构 ( 续 ) 存储器映射表 - 向量表 位带区和位带别名区 3) 外围电路 低功耗技术 M320 系列的外围电路 M330 系列的外围电路 M340 系列的外围电路 M360 系列的外围电路 M390 系列的外围电路 M370 系列的外围电路 M380 系列的外围电路 3
1)TX03 系列微处理器概述 4
产品阵容 TX03 系列微处理器阵容说明 TX03 系列微处理器采用 32 位低成本 CPU ARM Cortex TM -M3 广泛应用于数字电视, 数字音响, 电机控制设备, 厨房电器, 家用电子产品, 工业设备, 办公自动化设备, 车载产品等各个行业 TMPM320 系列 TMPM340 系列 内置 USB 主机 TMPM390 系列 内置高精度 AD/DA 内指独立 RTC MSC Mobile TMPM330 系列 硬件 CEC 控制 AV Link Connectivity 多个串行接口 HA TMPM360 系列 多用途定时器 硬件矢量控制 TMPM380 系列 TMPM370 系列 Car Audio TX03 系列 Vector Engine 东芝产品特征 片上大容量存储器 NANO FLASH TM ARM 内核适用于嵌入式应用 ARM Cortex TM -M3 所有产品均具有可追溯性 ICE 不需要使用上拉式寄存器 单一 5V 电源供电的 ARM Cortex TM -M3 (TMPM370,TMP380 系列 ) 东芝独有的低功耗技术 ARM Cortex TM -M3 32 位 CPU 非常高的编码效率 快速中断响应 5
TX03 系列的特征 TX03 系列微控制器被广泛应用到各个领域, 可以根据不同应用需求进行选型 3V 电源和 5V 电源供电产品系列如下 3V 电源的产品系列 系列特征应用实例 USB-HOST TMPM320 低功耗模式 CEC TMPM330 高分辨率 PPG 输出 TMPM340 工作频率高达 144Hz, 适用于需要大量数据快速处理的嵌入式应用 内置 USB 主机控制器 专用电路与 HDMI 1.3a(CEC) 相兼容 内置数码产品所需的遥控信号预处理器 适用于马达控制等的高分辨率可编程脉冲输出 (PPG) 高精度模拟控制接口适合安装在小空间的小型封装 (BGA 6 平方毫米 ) 车用音响 消费品 ( 家用游戏机等 ) 办公自动化设备 数字电视 投影仪 蓝光 AV 接收器 打印机 家用电子产品 工厂自动化设备 办公自动化设备 数码摄像机 (DVC) 数码单反相机 (DSLR) 相机镜头 各种串行接口 TMPM360 同类型最大的片上闪存 (1MByte~) 适用于各种通信接口 高效率 低功耗模式 打印机 AV 接收器 数字设备 计算机外围设备网络设备 办公自动化设备 1.8V 工作 1.8V 低电压工作模式 片上高速振荡器 小型封装 (BGA 6 平方毫米 ) TMPM390 功率监测装置 电池驱动设备 遥控仪器 游戏机 AV 音视频设备 5V 电源的产品系列 系列特征应用实例 矢量引擎东芝全新矢量引擎 (VE) 新的高要求的 5V 单电源操作 TMPM370 洗衣机 空调 冰箱 热泵 反向马达控制器 用于 IGBT 控制的多用途定时器 TMPM380 用于马达控制和 IGBT 控制的多用途定时器 新的高要求的 5V 单电源操作 空调 冰箱 微波炉 电饭煲 IH 电磁炉 点击各个系列名, 将跳转至各个系列外围电路的详细介绍 6
2) ARM Cortex-M3 架构 7
硬件内核组成 TX03 系列微控制器基于 ARM 的 Cortex - M3 处理器, 功能方框图如下所示 微处理器方框图包括嵌套向量中断控制器 NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller) 模块, 调试功能模块和外设接口模块等 Cortex-M3 NVIC 内核 ブロック名 中断 NVIC ETM 説明 嵌套向量中断控制器减少中断延迟, 中断优先级可变化, 并支持中断屏蔽 嵌入式跟踪宏单元支持跟踪调试命令 Fe 取指 De 解码 Ex 执行 shift ALU 乘法 / 除法加载 / 存储 E T M 支持调试功能 DAP SWV Data Watch Point 调试访问接口支持 JTAG 连接串行访问 串行线观察器支持低成本调试单一线性输出 数据观察点支持数据观察功能 D A P Data Watch Point BUS Matrix Break Point S W V Break Point Code I/F 断点和闪存地址重映射把在代码地址空间中对指令的加载, 重载到 SRAM 地址空间中 指令接口指令代码和数据代码的访问接口 Code I/F SRAM Peripheral I/F 接口 SRAM Peripheral I/F SRAM 外围接口 SRAM 与高速访问设备接口内置低速设备访问接口 8
硬件内核组成 让我们一起来看看嵌套向量中断控制器 NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller) 模块和内核模块 Cortex-M3 NVIC 内核 Fe 取址 De 解码 Ex 执行 shift ALU 乘法 / 除法 E T M 加载 / 存储 D A P Data Watch Point Code I/F BUS Matrix Break Point SRAM Peripheral I/F S W V 9
硬件内核配置 (NVIC) NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller) 模块的说明 Cortex-M3 NVIC 内核 NVIC 模块通过内核来处理中断程序的执行及中断优先级的变换, 响应系统异常和中断处理机制 在异常处理中, 如有高优先级的异常中断请求发生时, 中断正在处理中的异常中断 Fe 取址 De 解码 Ex 执行 shift ALU 乘算 / 除算 E T M 1) 正在处理中的异常被中断 2) 高优先级的异常处理开始执行 3) 高优先级的异常处理执行结束 4) 再返回被中断的异常处理 加载 / 存储 处理嵌套异常中断 ( 嵌套 ) 是支持的 D A P Data Watch Point BUS Matrix Break Point S W V 此外, 操作系统 (OS) 负责管理硬件计时器 SysTickTimer, 还有调试控制功能 Code I/F SRAM Peripheral I/F 10
ARM Cortex-M3 内核模块说明 Cortex-M3 内核由 3 个阶段组成 硬件内核组成 ( 内核 ) Cortex-M3 NVIC 内核 [Fe] 取址阶段 Fe 取指 De 解码 Ex 执行 shift ALU 乘法 / 除法 E T M PC( 程序计数器 ) 表示读取存储器中指令的地址 [De] 解码阶段 解读读入的指令, 决定是否进入执行阶段 加载 / 存储 [Ex] 执行阶段 D A P Data Watch Point Code I/F BUS Matrix Break Point SRAM Peripheral I/F S W V 通过 shift ALU( Arithmetic Logic Unit) 进行四则算术, 逻辑运算, 乘法和除法运算, 执行加载 / 存储操作 在此阶段系统执行寄存器的更新 11
硬件内核组成 内核 Cortex-M3内核中在执行阶段中寄存器组的说明 ARM Cortex-M3处理器有R0 R15寄存器 R0 R12通用寄存器 R13两种堆栈指针 它们是靠Bank来切 换的 R14链接寄存器 R15程序计数器寄存器 Cortex-M3处理器特殊功能通过特殊寄存器来控制 低位寄存器(R0 R7) 通 用 寄 存 器 高位寄存器(R8 R12) 堆栈指针 主堆栈 过程堆栈 链接寄存器 程序计数器寄存器 程序状态字寄存器 中断屏蔽寄存器 特 殊 寄 存 器 控制寄存器 12
寄存器配置 ( 通用寄存器,PC, LR ) 寄存器用途的说明 寄存器通用寄存器, 运算器 (ALU) 数据的输入, 运算器 (ALU) 数据的输出, 与存储器之间的数据传送 记录程序执行顺序寄存器是和 显示需要执行指令的地址 这个地址数据是下一条需要执行的指令 读取指令后, 地址计数自动进行累加计算 程序流程 主程序 void main() { a=a+b; } sub_1(); 当子程序 ( 函数 ) 被调用时, 为了返回主程序, 存储返回地址 保存的是主程序执行被中断处的地址 子程序 int sub_1() { z=x+y; 子程序返回子程序结束后, 返回到主程序, } 被保存的返回地址恢复到主程序再次被执行 13
寄存器配置 ( 堆栈指针 ) 寄存器堆栈指针说明 寄存器数据指向存储器区 ( 堆栈区 ) 的地址 主程序 void main() { a=a+b; handler 程序 int handler() { DI(); 异常 / 中断发生 c=a+1; d=c+b; sub_1(); sub_2(); } EI(); } 异常或中断发生时, 中断正在运行的程序, 运行异常 / 中断处理程序 此时, 为了能返回到被中断程序, 预先设定的寄存器值保存到存储器中, 在返回时再恢复到预先设定的寄存器中 这个存储器区域称为堆栈区 存储器地址被保存到堆栈指针寄存器 14
寄存器配置 ( 堆栈 PUSH/POP) 异常发生时 PUSH/POP 工作说明 Cortex-M3 在异常 / 中断开始和结束时, 自动地进行 PUSH/POP 自动 PUSH/POP 的寄存器有 R0~R3,R12,R14,R15,xPSR 共 8 个寄存器 程序流程中发生异常 / 中断的举例, 一起看看 PUSH/POP 如何工作的? 主程序 处理器内核寄存器 存储器堆栈区域 压栈 PUSH 异常中断发生 压栈 PUSH 中断服务程序 在中断服务程序中的变化 高位 低位 中断退出 SP SP 出栈 POP 出栈 POP 高位 SP 返回 POP 释放堆栈空间 低位 15
特殊寄存器功能的概述说明 寄存器配置 ( 特殊寄存器 ) 说明 ALU 表示标志 ( 零标志, 溢出标志 ) 运行的状态, 当前运行的中断号 状态寄存器 说明 1 位寄存器 当它置 1 时, 关闭所有可屏蔽的中断 除 NMI 硬件异常外, 都可以响应 缺省值是 0, 表示没有关闭中断 说明 1 位寄存器 当它置 1 时, 关闭所有可屏蔽的中断 只有 NMI 能响应 特殊中断和异常全被禁止 异常 中断屏蔽寄存器 说明 8 位寄存器 屏蔽优先级顺序 优先级号大于等于此值的中断都被关闭 说明 2 位控制寄存器 定义特权级别和堆栈指针选择 CONTROL 的第 0 位 (CONTROL[0]): 线程模式时, 特权和非特权级选择 CONTROL 的第 1 位 (CONTROL[1]): 堆栈指针 ( 主堆栈 / 进程堆栈 ) 选择 模式 堆栈寄存器 16
寄存器用途 ( 操作模式和堆栈指针 ) ARM Cortex-M3 支持 2 个特权等级 ( 特权和非特权 ) 和 2 种操作模式 ( 线程和 Handler) 在嵌入式应用中, 只有特权和非特权可以设置 在特权和非特权级下, 设置寄存器 R13, 选择主栈 (MSP) 和进程堆栈 (PSP), 单独管理 OS 内核和用户程序下的堆栈 基本无操作系统 由一个简单的堆栈构成 RTOS 使用操作系统 OS 内核和用户程序特权级别的变换, 实现了系统的保护 堆栈单独管理 特权级 特权级 线程模式 RESET 开始状态 初始化程序主程序 线程模式 RESET 开始状态 初始化程序 OS 内核 嵌套的 嵌套的 中断和异常 中断和异常 Handler 模式 中断服务程序 Handler 模式 中断服务程序 非特权级 线程模式 用户程序 17
寄存器配置 ( 操作模式和堆栈指针 ) 下面是一个异常中断程序举例, 让我们来看看控制寄存器和堆栈的状态如何变化的 在异常中断发生时, 控制寄存器 CONTROL[1] 的状态决定使用堆栈的不同 主堆栈 (MSP) 和进程堆栈 (PSP) 的变换如下所示 : 主程序 入栈 CONTROL[1]= 1 CONTROL[1]= 0 线程模式 线程模式 ( 使用 PSP) ( 使用 MSP) 异常中断发生 中断处理程序 Handler 模式 ( 使用 MSP) Handler 模式 ( 使用 MSP) 中断退出 出栈 线程模式 ( 使用 PSP) 线程模式 ( 使用 MSP) 18
异常 ( 复位, 中断, 异常, 系统调用 ) Cortex-M3 微处理器异常说明 异常分类和优先级的顺序如下所示 : 异常就是产生复位, 中断, 异常, 系统调用 No. Exception Type Priority 复位 1 Reset -3 (Highest) 中断 2 NMI(+WDT) -2 异常 ( 失败 ) 3 Hard Fault -1 4 MemManage Fault 5 Bus Fault 6 Usage ( 用法 )Fault 7-10 Reserved 系统调用 11 SVCall 12 Debug Monitor 13 Reserved 系统调用 14 PendSV 中断 15 SYSTICK 16 Interrupt #0.. 255 Interrupt#239( 最大 ) PRI_N [7:0] 设置不同优先级 TX03 大多使用 3 位 [7:5] 设置优先级例如 :0x00 0x20,0x40 0x60 0x80 0xA0 0xC0 0xE0 外部中断 可以设置任意值 特殊异常 工作在特权模式下 支持中断优先级 支持中断嵌套 可以通过 NVIC 寄存器控制 中断 外部中断 ( 每个芯片不同 ) 详细信息请参考具体的数据手册 TX03 通用 具体芯片 19
异常 (NVIC 的作用 ) NVIC 控制寄存器是以微处理器存储器方式来访问 让我们一起看看 NVIC 模块基本处理外部中断控制功能 每一个外部中断信号都有一个 Enable 位和一个 Pend 位, 它们又分设置专用寄存器和清除专用寄存器来管理 外部中断的发生由 Priority 寄存器中断优先级设置,Enable 位和 Pend 位的状态决定 各个中断使能设置与清除控制 各个中断请求 ( 挂起释放 ) 设置与清除控制 中断优先级控制 中断使能设置 / 清除 Write Set Enable 寄存器 Enable 位 NVIC 方框图 中断请求设置 / 清除 INTISR[n] Write Clear Enable 寄存器 Write Set Pend 寄存器 Pend 位 Priority 寄存器 中断优先级逻辑控制电路 设定中断优先级 Write Clear Pend 寄存器 中断入口清除 20
异常 (NVIC 的尾链控制 ) 异常中断处理在时间上的优化说明 ARM Cortex-M3 控制的 NVIC 比以前的 ARM 处理器在 PUSH/POP 速度上快很多 此外, 当中断请求发生, 在响应中断处理过程中, 此时有更高优先级的中断发生情况下, 相同内容不再重复自动 PUSH 和 POP 操作, 提高了中断处理响应速度 ARM Cortex-M3 中断的优化 中断响应 (PUSH) 尾链 中断返回 (POP) 高优先级 ARM7 Cortex-M3 26 12 周期 42 6 周期 16 12 周期 这些寄存器 自动地 PUSH/POP 中断请求 IRQ1 中断请求 IRQ2 高优先级 低优先级 IRQ:(Interrupt ReQuest) ISR:(Interrupt Service Routine) 以前的 ARM7 中断处理 Cortex-M3 中断处理 PUSH PUSH ISR1 POP PUSH ISR 2 POP 26 Cycles 16 Cycles 26 Cycles 16 Cycles 12 Cycles ISR 1 ISR 2 POP 6 Cycles 12 Cycles 尾链 相同内容的 PUSH/POP 自动跳过, 因此开销不到一半 21
ARM Cortex-M3 的存储器映射如下 : 存储器映射 0xFFFF_FFFF 0xE010_0000 0xE00F_FFFF 0xE004_0000 0xE003_FFFF 0xE000_0000 0xA000_0000 0x9FFF_FFFF 供应商私有外设总线 ( 调试 / 外部 ) 私有外设总线 ( 内部 ) 外部设备外部存储器 ROM 表外部 PPB ETM TPIU 预留系统控制 (NVIC) 预留 FPB DWT ITM 位带别名区 0xE00F_F000 0xE004_2000 0xE004_1000 0xE004_0000 0xE000_F000 0xE000_E000 0xE000_3000 0xE000_2000 0xE000_1000 0xE000_0000 0x403F_FFFF 0x4020_0000 系统控制 (SCS) NVIC ( 中断异常寄存器 ) CPU 控制状态寄存器 MPU 的控制寄存器 位带别名区 SRAM 存储器区和外设区使用 占 32M 字节空间 1M 字节位带别名区的一个位和位带别名区一个字相对应 0x6000_0000 0x5FFF_FFFF 位带区 0x4010_0000 0x4000_0000 0x4000_0000 0x3FFF_FFFF 0x2000_0000 0x1FFF_FFFF 0x0000_0000 外设 SRAM 代码 位带别名区位带区向量表 0x203F_FFFF 0x2020_0000 0x2010_0000 0x2000_0000 0x0000_03FF 0x0000_0000 RESET 后向量表在地址 0x0000_0000 位置 向量表可能被重定位 22
存储器映射 TX03 系列中的 TMPM330FDFG 的存储器映射举例如下 未配置部分均为 Fault 0xFFFF_FFFF 0xE010_0000 0xE00F_FFFF 0xE004_0000 0xE003_FFFF 0xE000_0000 0xA000_0000 0x9FFF_FFFF 供应商私有外设总线 ( 调试 / 外部 ) 私有外设总线 ( 内部 ) Fault Fault ROM 表外部 PPB ETM TPIU 预留系统控制区 (NVIC) 预留 FPB DWT ITM 位带别名区 0xE00F_F000 0xE004_2000 0xE004_1000 0xE004_0000 0xE000_F000 0xE000_E000 0xE000_3000 0xE000_2000 0xE000_1000 0xE000_0000 0x403F_FFFF 0x4020_0000 系统控制区 (SCS) 位带别名区 特殊功能寄存器 (SFR) 0x6000_0000 0x5FFF_FFFF 0x4000_0000 0x3FFF_FFFF Fault 内置 I/O Fault 位带区位带别名区 0x4010_0000 0x4000_0000 0x203F_FFFF 0x2020_0000 外围电路特殊寄存器 SFR(Special Function Register) 0x2000_0000 0x1FFF_FFFF 内置 RAM(32KB) Fault 位带区 0x2010_0000 0x2000_0000 RESET 后向量表在地址 0x0000_0000 位置 向量表可能被重定位 0x0000_0000 内置 ROM(512KB) 向量表 0x0000_0000 23
存储器映射 ( 向量表 ) 向量表说明 向量表就是为各种异常类型处理 ( 处理程序 ) 设置的开始起地址 当异常中断发生时 程序从那个异常类型处理程序的地址处开始执行 各种异常类型的向量表如下所示 偏移地址异常类型内容 0x00 0x04 复位 主堆栈的初始值 处理程序的起始地址 0x08 不可屏蔽中断 (NMI) 处理程序的起始地址 0x0C 硬 fault 处理程序的起始地址 0x10 存储器管理处理程序的起始地址 0x14 硬 fault 处理程序的起始地址 0x18 用法 fault 处理程序的起始地址 0x1C~ 0x28 预留 0x2C SVCall 处理程序的起始地址 0x30 调试管理处理程序的起始地址 0x34 预留 - 0x38 PendSV 处理程序的起始地址 0x3C SysTick 处理程序的起始地址 0x40~ 供应商特有的中断处理程序的起始地址 - 每种芯片都是不同的, 请参考具体数据手册 例如 TMPM330 中断向量表见下页所示 24
存储器映射 ( 向量表 ) 东芝芯片配置向量表举例, 以 TMPM330 为例说明如下 偏移地址 IRQ 序号 中断源 偏移地址 IRQ 序号 中断源 0x40 0 INT0 中断管脚 (PJ0/70pin) 0x104 25 INTRTC 实时时钟 0x44 1 INT1 中断管脚 (PJ1/49pin) 0x108 26 INTCAP00 16bit TMRB 输入捕捉 00 0x48 2 INT2 中断管脚 (PJ2/86pin) 0x10C 27 INTCAP01 16bit TMRB 输入捕捉 01 0x4C 3 INT3 中断管脚 (PJ3/87pin) 0x110 28 INTCAP10 16bit TMRB 输入捕捉 10 0x50 4 INT4 中断管脚 (PG3/6pin) 0x114 29 INTCAP11 16bit TMRB 输入捕捉 11 0x54 5 INT5 中断管脚 (PF7/19pin) 0x118 30 INTCAP50 16bit TMRB 输入捕捉 50 0x58 6 INTTX0 串行发送 (channel0) 0x11C 31 INTCAP51 16bit TMRB 输入捕捉 51 0x5C 7 INTRX0 串行接收 (channel0) 0x120 32 INTCAP60 16bit TMRB 输入捕捉 60 0x60 8 INTTX1 串行发送 (channel1) 0x124 33 INTCAP61 16bit TMRB 输入捕捉 61 0x64 9 INTRX1 串行接收 (channel1) 0x128 34 INT6 中断管脚 (PJ6/39pin) 0x68 10 INTSBI0 串行总线接口 0 0x12C 35 INT7 中断管脚 (PJ7/58pin) 0x6C 11 INTSBI1 串行总线接口 1 0x130 36 INTRX2 串行接收 (channel2) 0x70 12 INTCECRX CEC 接收 0x134 37 INTTX2 串行发送 (channel2) 0x74 13 INTCECTX CEC 发送 0x138 38 INTSBI2 串行总线接口 2 0x78 14 INTRMCRX0 遥控接收 (channel0) 0x13C 39 INTRMCRX1 遥控接收 (channel1) 0x7C 15 INTADHP 高优先级 AD 转换结束中断 0x140 40 INTTB7 16bit TMRB 计数器 7 0x80 16 INTADM0 AD 转换管理功能中断 0 0x144 41 INTTB8 16bit TMRB 计数器 8 0x84 17 INTADM1 AD 转换管理功能中断 1 0x148 42 INTTB9 16bit TMRB 计数器 9 0x88 18 INTTB0 16bit TMRB 匹配监测 0 0x14C 43 INTCAP20 16bit TMRB 输入捕捉 20 0x8C 19 INTTB1 16bit TMRB 计数器 1 0x150 44 INTCAP21 16bit TMRB 输入捕捉 21 0x90 20 INTTB2 16bit TMRB 计数器 2 0x154 45 INTCAP30 16bit TMRB 输入捕捉 30 0x94 21 INTTB3 16bit TMRB 计数器数 3 0x158 46 INTCAP31 16bit TMRB 输入捕捉 31 0x98 22 INTTB4 16bit TMRB 计数器 4 0x15C 47 INTCAP40 16bit TMRB 输入捕捉 40 0x9C 23 INTTB5 16bit TMRB 计数器 5 0x160 48 INTCAP41 16bit TMRB 输入捕捉 41 0x100 24 INTTB6 16bit TMRB 计数器 6 0x164 49 INTAD AD 转换结束 25
存储器映射 ( 位带区和位带别名区 ) 让我们一起看看位带区和位带别名区的详细说明 存储器数据对位操作的高效处理 通过位带别名区的加载 / 存储操作, 实现了对位带区位操作访问 位带别名区的访问就是对位带区 1 位读和写操作的一个变换 位带区存储器可以直接寻址访问 位带操作的遐想地址区 位带别名区 0x403F_FFFF 0x4020_0000 0x401F_FFFF 0x4010_0000 0x5FFF_FFFF 0x4000_0000 0x3FFF_FFFF Fault 内置 I/O Fault 位带区位带别名区 0x4000_0000 0x203F_FFFF 0x2020_0000 0x201F_FFFF 0x2010_0000 有 2 个支持位带操作的区域 0x2000_0000 0x1FFF_FFFF 内置 RAM(32KB) Fault 位带区 0x2000_0000 0x0000_0000 内置 ROM(512KB) 26
存储器映射 ( 位带区和位带别名区 ) 让我们一起看看位带区数据和位带别名区地址是如何分配的 位带别名区地址是以字为单位 (1 个字 =32 位 ) 来分配的 位带别名区字的第 0 位和位带区的每一位相对应 位带别名区字地址分配按照位带区的每一位顺序来分配的 位带别名区 (32MB) 0x42000084 0x42000080 0x4200007C 3 1.. 2 8 8.. 4... bit0 0 1 1 0 位带区 0x40000000 举例如下所示 位带区 0x40000000 的 32 位被分配到位带别名区 0x42000000~ 0x4200007C 的 32 位地址 位带别名区的地址分配是按照它在位带区地址的顺序 0x42000040 0 0x42000014 1 位带区 (1MB) 0x42000010 0............................. 0x4200000C.. 1 位带区地址可以直接访问 0x4000000C 0x42000008 0 支持 32/16/8 位数据操作访问, 它所在的存储器区都具有相同属性 0x42000004 0 0x40000008 1 1 0x42000000 1 0x40000004 1 1 0x40000000 0 0 3 1...... 2....... 1 4 6 1 0 1 0 0 1....... 8....... 0 27
3) 外围电路 28
低功耗技术 TX03 系列微处理器低功耗控制技术有时钟控制和外部中断信号类型的变换控制 CG 模块 (Clock Generator 模块 ) 低功耗模式控制包含时钟启动 / 停止, 待机工作模式控制 ARM 内核的外部中断请求信号是 High 有效 High/Low/ 上升沿 / 下降沿 / 双边沿 5 种中断请求信号类型 中断信号 High 有效 时钟控制 周辺ブロッ周辺ブロッ外围クク模块 中断信号 Low 有效 待机模式控制 中断信号上升沿 中断信号下降沿 CG 外部中断信号 High 有效变换 ARM Cortex-M3 中断信号双边沿 TX03 29
待机模式功能 低功耗技术 东芝嵌入式微处理器实现了低功耗技术, 在 TX03 系列微处理器搭载了低功耗模式, 以降低待机状态下功耗 让我们一起看看搭载待机模式举例 TMPM330 工作模式的概要说明降低待机状态下功耗, 但某些模块也需要继续工作 RESET Reset 结束 模式 NORMAL 操作 RESET 结束后,CPU 内核和外围硬件工作在高频时钟模式下 IDLE 中断指令 NORMAL SLOW IDLE 高频时钟停止,CPU 内核和外围硬件工作在低频时钟模式下 在这个模式下, 仅 CPU 停止, 外围器件的运行 / 停止可以设置选择 中断 指令 指令 中断 指令 中断 SLEEP 计时的内部低频振荡器, 日历用的 RTC(Real Time Clock,) HDMI 规格 Version 1.3a CEC(Consumer Electronics Control) 功能 遥控 RMC 功能运行 SLEEP 指令 SLOW 指令 STOP STOP 包含内部振荡器在内, 所有内部电路都停止 中断 中断 迁移条件 ( 返回条件 指令 ) 请参考数据手册详细说明 30
低功耗技术 很多高级的低功耗模式处理器, 具有一个备份内部数据的 BACK UP 模式 一起看看搭载了此种模式举例, TMPM360 系列 让我们 待机模式功能 ( 有 BACK UP 模式 ) 中断 BACK UP STOP IDLE2 中断 中断 STOP 中断 指令 指令 中断 指令 指令 指令 指令 RESET NORMAL SLOW RESET 结束 指令 指令 指令 指令 指令 指令 中断 中断 SLEEP 中断 IDLE1 中断 中断 BACK UP SLEEP 模式 NORMAL SLOW IDLE1 IDLE2 SLEEP BACK UP SLEEP STOP BACK UP STOP 工作 RESET 结束后,CPU 内核和外围硬件工作在高频时钟模式下 高频时钟停止,CPU 内核和外围硬件工作在低频时钟模式下 CPU, 同步串行端口 (SSP) 停止 外围电路在低频时钟下工作外围电路的运行 / 停止可以设置选择 CPU, 同步串行端口 (SSP) 停止 工作时, 不降低外围电路性能 外围器件的运行 / 停止可以设置选择 计时的内部低频振荡器, 日历用的 RTC(Real Time Clock,) HDMI 规格 Version 1.3a CEC(Consumer Electronics Control) 功能 遥控 RMC 功能运行 备份内部数据到 BACK UP RAM 入 SLEEP 模式 包含内部振荡器在内, 所有内部电路都停止 BACK UP RAM 内部数据保存 STOP 模式 迁移条件 ( 返回条件 指令 ) 请参考数据手册详细说明 31
外围电路 ( 汽车音响 ) M320 系列 点击系列名将调转至 TX03 系列特征描述页 内置 Hi-Speed USB 和 SD 卡主机控制器, 实现大量数据快速处理的音频控制微处理器 工作电压 : 内部 1.2V, 外围 I/O=3.3V External Interrupt Pins 4 pin USB 主机控制器 (1ch) SD 主机控制器 (1ch) 外部存储器接口 (2ch.) 16 位定时 / 计数器 (8ch.) 10 位 A/D 转换 (4ch.) SRAM:320Kbyte edram:1 Mbyte 无 ROM 144MHz (PLL 12 倍频 ) UART (4ch.) I 2 C (2ch.) SSP(SPI/MicroWire 模式 ) (4ch.) I2S(Inter-IC Sound) 接口 (2ch) DMA 控制器 (8ch.) 调试功能 (SWD) 看门狗定时器 (1ch) 32
外围电路 ( 汽车音响 ) M320 系列 点击系列名将调转到 TX03 系列特征描述页 系统数据输入的广泛应用和 USB 和 SD 卡接口的普及, 需要大量数据快速处理能力 Hi-Speed USB 主机控制器 - 支持新的 USB2.0 的 High-Speed 模式传输速度达 480M bps, 实现大量数据的传输 SD 主机控制器 - SDA 规格 Ver.2.0 标准使用 CPRM 技术 ( 存储介质受版权保护 ), 是有版权保护的 33
外围电路 (TV/AV 设备 ) M330 系列 点击系列名将调转到 TX03 系列特征描述页 内置多个定时器和串行接口, 还有与 HDMI1.3a(CEC) 兼容的专用电路和遥控信号处理电路 工作电压 :2.7~3.6V External Interrupt Pins 5~8pin CEC 功能 (1ch) RMC 控制 (~2ch.) 16 位定时 / 计数器 (10ch.) SIO/UART (~3ch.) I 2 C /SIO (~3ch.) RAM ~32Kbyte 10 位 A/D 转换器 (~12ch.) 实时时钟 (1ch) Flash ROM ~512Kbyte 40MHz (PLL 4 逓倍 ) 时钟 1/2, 1/4, 1/8 分频 调试功能 (SWD/SWV) 看门狗定时器 (1ch) CEC: Consumer Electronics Control 34
外围电路 (TV/AV 设备 ) M330 系列 点击系列名将调转至 TX03 系列特征描述页 适用于数码产品所需要的基本功能 专用电路与 HDMI1.3a(CEC) 标准兼容 - 产品间的信息共享 - 减轻软件负载 - 显著降低待机功耗 ( 约常规的 1/500) 数码产品的遥控预处理电路 - 在低功耗时, 还有 2 个接收控制通道 - 噪音抑制功能, 避免不必要中断 - 72 位信号的接收, 减少软件解码处理过程 全ての写真は応用製品のイメージです 35
外围电路 (TV/AV 设备 ) M330 系列 点击系列名将调转至 TX03 系列特征描述页 AV 设备的 CEC 连接. CEC 信号硬件解码功能 产品应用举例, 数字电视 红外遥控接收. 红外遥控接收 TV 用的外围 IC 硬件解码功能 SoC 接口内置 I2C 总线和 UART 通信硬件 低功耗待机. 在待机模式低频时钟工作 LED 显示 内置 LED 驱动 板上调试 评价用的硬件不要使用板上调试 传感器输入, 按键输入 ( 模拟输入 ) 内置 AD 转换器 功耗 待机时功耗大幅度降低 正常工作时 待机时, 降低功耗!! * 正常工作时的 1/500* 待机时 在低功耗时降低时钟变换器频率 SLEEP 模式 CEC/RMC 接收返回到正常模式 36
外围电路 (DSC 设备 ) M340 系列 点击系列名将调转至 TX03 系列特征描述页 高分辨率 PPG 输出适合超高频率的电机控制,12 位 AD 转换, 10 位 DA 转换 相机镜头控制功能 工作电压 :2.7~3.6V External Interrupt Pins 12pin 高分辨率的 PPG 输出 (2ch) 2 相脉冲定时器 (4ch) 12 位 A/D 转化器 (16ch.) 10 位 D/A 转换器 (2ch.) 外部存储器接口 (1ch.) DMA 控制器 (4ch.) RAM 32Kbyte Flash ROM ~512Kbyte 54MHz (PLL 4 倍频,osc13.5Mhz) 16 位定时 / 计数器 (10ch.) SIO/UART (5ch) I 2 C /SIO (2ch.) SSP(SPI/MicroWire 模式 ) (1ch) 频率检测电路 时钟 1/2, 1/4, 1/8 分频 调试功能 (JTAG /SWD/SWV) 看门狗定时器 (1ch) 37
外围电路 (DSC 设备 ) M340 系列 点击系列名将调转至 TX03 系列特征描述页 适合于高精度的模拟控制设备 最适合马达控制的高分辨率 PPG 输出 - 分辨率 6ns 最大 ±90 可变相位输出 内置高精度模拟控制接口 - 内置高精度 12bit A/DC,10bit D/AC 适合小空间安装的小封装 - BGA113(6mm 6mm,0.5mm 间距 ) 全ての写真は応用製品のイメージです 38
外围电路 (DSC 设备 ) M340 系列 点击系列名跳转至 TX03 系列特征介绍页 应用举例, 数码单反相机 可以高速多点 AF 待机时功耗多个外部中断可以采用高速 E2PROM 可以高速多点 AF 搭载高速 A/DC (AF 传感器的模拟信号处理 ) 高速积和运算 适合转盘输入 电机同步启动控制 降低待机功耗 镜头 区域传感器 麦克风 模拟 AE 传感器 DSC 信号处理 IC ( 图像处理引擎 ) LCD 控制 存储卡接口 图像显示 LCD 修改程序功能 USB IEEE139 4 无线红外 降低按键识别功耗在低功耗时的动态上拉控制按键唤醒功能 适合转盘输入 扬声器 AF 传感器 照相机系统微处理器 LCD 微处理器 2 相脉冲计数输入 存储器 照相机按键 / 切换 LCD 显示信息 电机同步启动控制 充电器 电源电路电池控制 内置 PPG(PWM) 39
外围电路 (AV/OA 设备 ) M360 系列 点击系列名跳转至 TX03 系列特征介绍页 内置多种串行通道, 电源备份功能模块 ( 降低待机功耗 ), CAN 控制器,USB 控制器,EtherNet CAN 控制器 (1ch) 工作电压 :2.7~3.6V External Interrupt Pins ~17pin USB 主机控制器 (1ch) USB 设备控制器 (1ch.) 多用途定时器 MPT(~3ch.) (IGBT 控制定时器 / 三相 PWM 输出 ) RAM ~128Kbyte Flash ROM 1MByte~ 64MHz (PLL 8 倍频 ), 48MHz( 使用 USB 时 ) 时钟 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64 分频 调试功能 (SWD/SWV) 看门狗定时器 (1ch) EtherNet 解码输入电路 (2.ch) 外部存储器接口 (4ch.) 16 位定时 / 计数器 (~16ch.) 实时时钟 (1ch) 12 位 A/D 转换器 (~16ch.) 10 位 A/D 转换器 (~16ch.) 10 位 D/A 转换器 (2ch.) SIO/UART (~18ch.) I 2 C/SIO (4ch.) SSP(SPI/MicroWire 模式 ) (1ch) DMA 控制 (~32ch.) CEC 功能 (1ch) RMC 控制 (~2ch) 频率检测电路按键唤醒功能 (4ch) 40
外围电路 (AV/OA 设备 ) M360 系列 点击系列名跳转至 TX03 系列特征介绍页 广泛应用于 OA 办公设备,AV 音视频设备, 工业设备等 多样的通讯接口! - 通讯协议规格 (4in1) USB2.0 设备 主机 CAN Ethernet - 通用串行接口多达 18 个通道 OA 办公用的打印机 音视频设备 工业用控制器, 外围设备 同类型最大的片上闪存 - 东芝 NANO-Flash 技术高速 低功耗 - 大容量 ROM, 在 OS 和中间件时无需外挂 ROM, 降低系统成本 - 从 256KB 开始, 多种容量的 Flash 存储器 低功耗控制,ECO 产品 - 优化内部设计, 工作电流 1μA - 在低功耗模式下, 方便的备份功能 - ECO 产品, 降低不必要的电力消耗, 纠正内部设计 全ての写真は応用製品のイメージです 41
外围电路 ( 电池设备 ) M390 系列 点击系列名跳转至 TX03 系列特征介绍页 1.8V 的低电压供电, 实现了在切断处理器主电源的情况下, 内置的辅电源也可以单独为实时时钟 (RTC) 供电 1.7~3.6V 工作电压 External Interrupt Pins 7~11pin 实时时钟 (1ch) CEC 功能 (1ch) RMC 控制 (~2ch.) 16 位定时 / 计数器 (10ch.) 10 位 A/D 转换器 (12ch.) RAM ~8Kbyte Flash ROM ~128Kbyte 内置 OSC:10Mhz( 频率可以微调 ), 外部 OSC:20MHz( 最大 ) 时钟 1/2, 1/4, 1/8 分频 SIO/UART (3ch.) I 2 C/SIO (2ch.) SSP(SPI/MicroWire 模式 ) (~4ch.) 电压检测电路频率检测电路上电复位功能低功耗模式控制 调试功能 (JTAG or SWD) 看门狗定时器 (1ch) 42
外围电路 ( 电池设备 ) M390 系列 点击系列名跳转道 TX03 系列特征介绍页 适用于电池驱动和省电系统 延长电池使用寿命在低功耗模式, 工作电压 1.8V - 内置 RTC 模式时, 1.3uA 降低产品成本内置高精度的高频振荡器 - 内置高频振荡器 (9.91MHz±3%@0-70 ) 解决空间问题采用小型封装! - 封装 BGA120 6mmX6mm, 0.5mm 间距 所有照片都是应用产品 43
外围电路 ( 向量控制 ) M370 系列 点击系列名跳转至 TX03 系列特征介绍页 硬件马达矢量控制由矢量引擎, 具有放大等功能的模拟电路和单一 5V 工作电压来实现 单一 5V 电源供电 External Interrupt Pins 16pin 马达控制电路 (2ch.) 向量引擎 VE (1ch) 编码输入电路 (2.ch) 放大 (4ch) 比较 (4ch) RAM ~10Kbyte Flash ROM ~256Kbyte 时钟 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 分频 调试功能 (JTAG /SWD/SWV) 12 位 A/D 转换器 (22ch.) 2unit13ch+12ch(3ch 通用 ) 16 位定时 / 计数器 (8ch.) SIO/UART (4ch.) 电压检测电路 频率检测电路 上电复位电路 看门狗定时器 (1ch) 44
外围电路 ( 向量控制 ) M370 系列 点击系列名跳转至 TX03 系列特征介绍页 东芝公司不惜投入最先进的技术到马达控制的微处理器 配置东芝原始的向量引擎 (VE) - 实现硬件的高速处理 - 伺服处理时间 ( 软件处理单元 ) 小于 5.0us* * 在工作频率 80MHz 时, 基本程序运行时间 新的单一 5V 电源供电 - Cortex-M3 东芝独有的 +5V 电源供电 全ての写真は応用製品のイメージです 45
外围电路 ( 矢量控制 ) M370 系列 点击系列名跳转至 TX03 系列特征介绍页 马达控制采用内置的硬件控制 ( 向量引擎, 马达控制电路,A/D 转换 ) 节省了软件处理过程 矢量引擎控制, 方便和速度快 硬件矢量控制 用户自由地开发不同部分的软件及用户程序 M370 内置矢量引擎 Cortex M3 向量引擎 (VE) 马达控制电路 (PMD) 电流控制 产生 PWM 输出 速度控制 dq UVW 变换 采样时间计算 产生采样触发 变频器 马达 位置检测 输出 I/F 处理 输入 I/F 处理 UVW dq 变换 12bit A/D 转换 采样控制 电流检测 软件 软件 46
外围电路 (HA 设备 ) M380 系列 点击系列名跳转至 TX03 系列特征介绍页 内置控制家电电源设备的多功能定时器, 马达控制,IH 加热控制, 单一 5V 电源供电 单一 5V 电源供电 External Interrupt Pin ~16pin 多用途定时器 MPT(~3ch.) (IGBT 控制定时器 / 三相 PWM 输出 ) 编码输入电路 (2.ch) DMA 控制器 (2ch) 12 位 A/D 转换器 (~18ch.) 16 定时 / 计数器 (8ch.) 实时时钟 (1ch) RAM ~16Kbyte Flash ROM ~256Kbyte 40MHz (PLL 4 逓倍 ) 时钟 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 分频 调试功能 (JTAG /SWD/SWV) SIO/UART (~5ch.) I 2 C/SIO (2ch.) SSP(SPI/MicroWire 模式 )(~2ch.) RMC 控制 (1ch) 频率检测电路电压检测电路上电复位电路 看门狗定时器 (1ch) 47
外围电路 (HA 设备 ) M380 系列 点击系列名跳转至 TX03 系列特征介绍页 1 片实现了家用电器的基本功能 多用途定时器用于电机控制和 IGBT 控制 - 三相 PWM 输出 ( 同步 3chPPG 输出 : 带 AD 触发 ) - IGBT 控制定时器 ( 外部触发启动, 死区时间输出, 同步 2chPPG 输出, 紧急停止输出端口 ) 新的单一 5V 电源供电 - Cortex-M3 东芝独有的 +5V 电源供电 全ての写真は応用製品のイメージです 48
外围电路 (HA 设备 ) M380 系列 点击系列名跳转至 TX03 系列特征介绍页 应用举例, 电饭锅,IH 电磁炉, 微波炉, 电冰箱 电饭锅 IH 电磁炉微波炉 IH 加热控制 变频控制 IGBT 控制 IGBT 控制 电控板部分 电冰箱 电控板操作 LCD 显示, 按键输入 LED 显示, 音乐 / 蜂鸣器输出定时器 LCD 驱动 串行通信 主控制部分 传感器输入用的 AD 转换器 串行通信变频控制部分 马达控制电路 传感器输入用的 AD 转换器 49
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Toshiba Corporation, and its subsidiaries and affiliates (collectively TOSHIBA ), reserve the right to make changes to the information in this document, and related hardware, software and systems (collectively Product ) without notice. This document and any information herein may not be reproduced without prior written permission from TOSHIBA. Even with TOSHIBA s written permission, reproduction is permissible only if reproduction is without alteration/omission. Though TOSHIBA works continually to improve Product's quality and reliability, Product can malfunction or fail. Customers are responsible for complying with safety standards and for providing adequate designs and safeguards for their hardware, software and systems which minimize risk and avoid situations in which a malfunction or failure of Product could cause loss of human life, bodily injury or damage to property, including data loss or corruption. Before customers use the Product, create designs including the Product, or incorporate the Product into their own applications, customers must also refer to and comply with (a) the latest versions of all relevant TOSHIBA information, including without limitation, this document, the specifications, the data sheets and application notes for Product and the precautions and conditions set forth in the "TOSHIBA Semiconductor Reliability Handbook" and (b) the instructions for the application with which the Product will be used with or for. Customers are solely responsible for all aspects of their own product design or applications, including but not limited to (a) determining the appropriateness of the use of this Product in such design or applications; (b) evaluating and determining the applicability of any information contained in this document, or in charts, diagrams, programs, algorithms, sample application circuits, or any other referenced documents; and (c) validating all operating parameters for such designs and applications. TOSHIBA ASSUMES NO LIABILITY FOR CUSTOMERS' PRODUCT DESIGN OR APPLICATIONS. Product is intended for use in general electronics applications (e.g., computers, personal equipment, office equipment, measuring equipment, industrial robots and home electronics appliances) or for specific applications as expressly stated in this document. Product is neither intended nor warranted for use in equipment or systems that require extraordinarily high levels of quality and/or reliability and/or a malfunction or failure of which may cause loss of human life, bodily injury, serious property damage or serious public impact ( Unintended Use ). Unintended Use includes, without limitation, equipment used in nuclear facilities, equipment used in the aerospace industry, medical equipment, equipment used for automobiles, trains, ships and other transportation, traffic signaling equipment, equipment used to control combustions or explosions, safety devices, elevators and escalators, devices related to electric power, and equipment used in finance-related fields. Do not use Product for Unintended Use unless specifically permitted in this document. Do not disassemble, analyze, reverse-engineer, alter, modify, translate or copy Product, whether in whole or in part. Product shall not be used for or incorporated into any products or systems whose manufacture, use, or sale is prohibited under any applicable laws or regulations. The information contained herein is presented only as guidance for Product use. No responsibility is assumed by TOSHIBA for any infringement of patents or any other intellectual property rights of third parties that may result from the use of Product. No license to any intellectual property right is granted by this document, whether express or implied, by estoppel or otherwise. ABSENT A WRITTEN SIGNED AGREEMENT, EXCEPT AS PROVIDED IN THE RELEVANT TERMS AND CONDITIONS OF SALE FOR PRODUCT, AND TO THE MAXIMUM EXTENT ALLOWABLE BY LAW, TOSHIBA (1) ASSUMES NO LIABILITY WHATSOEVER, INCLUDING WITHOUT LIMITATION, INDIRECT, CONSEQUENTIAL, SPECIAL, OR INCIDENTAL DAMAGES OR LOSS, INCLUDING WITHOUT LIMITATION, LOSS OF PROFITS, LOSS OF OPPORTUNITIES, BUSINESS INTERRUPTION AND LOSS OF DATA, AND (2) DISCLAIMS ANY AND ALL EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES AND CONDITIONS RELATED TO SALE, USE OF PRODUCT, OR INFORMATION, INCLUDING WARRANTIES OR CONDITIONS OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, ACCURACY OF INFORMATION, OR NONINFRINGEMENT. Product may include products using GaAs (Gallium Arsenide). GaAs is harmful to humans if consumed or absorbed, whether in the form of dust or vapor. Handle with care and do not break, cut, crush, grind, dissolve chemically or otherwise expose GaAs in Product. Do not use or otherwise make available Product or related software or technology for any military purposes, including without limitation, for the design, development, use, stockpiling or manufacturing of nuclear, chemical, or biological weapons or missile technology products (mass destruction weapons). Product and related software and technology may be controlled under the Japanese Foreign Exchange and Foreign Trade Law and the U.S. Export Administration Regulations. Export and re-export of Product or related software or technology are strictly prohibited except in compliance with all applicable export laws and regulations. Product may include products subject to foreign exchange and foreign trade control laws. Please contact your TOSHIBA sales representative for details as to environmental matters such as the RoHS compatibility of Product. Please use Product in compliance with all applicable laws and regulations that regulate the inclusion or use of controlled substances, including without limitation, the EU RoHS Directive. TOSHIBA assumes no liability for damages or losses occurring as a result of noncompliance with applicable laws and regulations. In addition to the above, the following are applicable only to development tools. Though TOSHIBA works continually to improve Product s quality and reliability, Product can malfunction or fail. Use the Product in a way which minimizes risk and avoid situations in which a malfunction or failure of Product could cause loss of human life, bodily injury or damage to property, including data loss or corruption. For using the Product, customers must also refer to and comply with the latest versions of all relevant TOSHIBA information, including without limitation, this document, the instruction manual, the specifications, the data sheets for Product. 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