AT91RM9200：高性能ARM920T微控制器的深度解析

在电子设计领域，选择一款合适的微控制器对于项目的成功至关重要。AT91RM9200这款基于ARM920T的微控制器，以其丰富的功能和卓越的性能，成为众多计算密集型应用的理想选择。今天，我们就来深入了解一下这款微控制器。

文件下载：AT91RM9200-CI-002.pdf

一、产品特性

1. 强大的处理器核心

AT91RM9200采用了ARM920T ARM Thumb处理器，在180 MHz的频率下可实现200 MIPS的处理能力。它配备了16 - KByte的数据缓存、16 - KByte的指令缓存和写缓冲区，还集成了片上仿真器和调试通信通道。在256球BGA封装中，还具备中级嵌入式跟踪宏单元。

2. 低功耗设计

该微控制器具有出色的低功耗特性，在正常模式下，VDDCORE的电流仅为24.4 mA，在待机模式下更是低至520 µA，这对于需要长时间运行的设备来说至关重要。

3. 丰富的嵌入式内存

它集成了16K字节的SRAM和128K字节的ROM，为数据存储和程序运行提供了充足的空间。

4. 外部总线接口

支持SDRAM、静态内存、突发闪存等多种存储设备，还能与CompactFlash和NAND Flash/SmartMedia实现无缝连接，方便扩展外部存储。

5. 系统外设

• 时钟与电源管理：增强的时钟发生器和电源管理控制器，两个片上振荡器和两个PLL，支持非常慢的时钟操作模式和软件电源优化功能。
• 定时器与计数器：两个3通道、16位的定时器/计数器，提供多种工作模式和外部时钟输入。
• 中断控制器：高级中断控制器具有8级优先级，可单独屏蔽向量中断源，保护虚假中断。
• 并行I/O控制器：四个32位PIO控制器，最多可提供122个可编程I/O线，支持输入变化中断和开漏输出。
• DMA控制器：20通道的外设DMA控制器，可实现数据的高效传输，减轻处理器负担。

6. 标准接口

• 以太网接口：支持10/100 Base - T以太网MAC，提供MII或RMII接口，集成FIFO和专用DMA通道。
• USB接口：USB 2.0全速主机双端口和设备端口，支持高速数据传输。
• 多媒体卡接口：支持MMC和SD存储卡，实现自动协议控制和快速数据传输。
• 串行接口：三个同步串行控制器和四个通用同步/异步收发器，支持多种通信协议。

二、信号描述

AT91RM9200的引脚功能丰富，涵盖了电源、时钟、调试、中断等多个方面。例如，电源引脚包括VDDCORE、VDDIOM、VDDIOP、VDDPLL和VDDOSC，为不同部分提供合适的电压；时钟引脚如XIN、XOUT等用于连接外部晶体，提供稳定的时钟信号；调试引脚如TCK、TDI等支持JTAG调试功能。

三、封装与引脚排列

AT91RM9200提供两种封装形式：208引脚的PQFP封装和256球的BGA封装。256球BGA封装相比208引脚PQFP封装具有更多的功能，如并行I/O控制器D、ETM端口和第二个USB主机收发器。

四、电源考虑

1. 电源供应

该微控制器有五种类型的电源引脚，分别为VDDCORE、VDDIOM、VDDIOP、VDDPLL和VDDOSC，不同引脚的电压范围有所不同，用户可以根据实际需求进行配置。

2. 功耗

在25°C时，VDDCORE的静态电流约为500 µA，在典型条件下（1.8V，25°C），处理器运行全性能算法时，VDDCORE的动态功耗最大为25 mA。

五、I/O考虑

1. JTAG端口引脚

TMS和TDI为施密特触发输入，集成了典型值为15 kOhm的内部上拉电阻；TCK为施密特触发输入，无内部上拉电阻；TDO为三态输出。JTAGSEL引脚用于选择JTAG边界扫描，NTRST引脚用于初始化嵌入式ICE TAP控制器。

2. 测试引脚

TST0和TST1引脚用于制造测试，正常工作时必须接地，否则可能导致不可预测的结果。

3. 复位引脚

NRST为无内部上拉电阻的施密特触发输入，该信号插入边界扫描。

4. PIO控制器

所有I/O线都集成了典型值为15 kOhm的可编程上拉电阻，复位后，除与外部总线接口信号复用的引脚外，其他I/O线默认作为输入，并启用上拉电阻。

六、处理器与架构

1. ARM920T处理器

基于ARM架构v4T，具有ARM高性能32位指令集和Thumb高代码密度16位指令集，采用5级流水线架构，集成了16 - KByte的数据缓存和指令缓存，以及写缓冲区和标准ARMv4内存管理单元。

2. 调试与测试

集成了嵌入式ICE、调试单元和嵌入式跟踪宏单元，支持IEEE1149.1 JTAG边界扫描，方便进行调试和测试。

3. 启动程序

默认启动程序存储在基于ROM的产品中，可从外部存储介质下载并运行应用程序到内部SRAM，支持多种非易失性存储器和通信介质。

4. 嵌入式软件服务

符合ATPCS和AINSI/ISO标准C，支持ARM/Thumb交互工作，提供ROM入口服务、Tempo、Xmodem和DataFlash服务等。

5. 内存控制器

可编程总线仲裁器处理四个主设备，地址解码器提供多种内存区域的选择，支持引导模式选择、中止状态寄存器、未对齐检测和重映射命令。

七、内存映射

AT91RM9200的内存映射分为多个区域，包括内部内存、外部内存和外设区域。通过内存控制器的两级地址解码，将4G字节的地址空间划分为不同的区域，方便用户进行内存管理和外设访问。

八、系统外设

1. 复位控制器

通过NRST和NTRST两个复位输入线，分别实现用户接口寄存器的初始化和嵌入式ICE TAP控制器的初始化。

2. 高级中断控制器

控制ARM处理器的中断线，提高中断处理性能。

AT91RM9200以其丰富的功能和卓越的性能，为电子工程师提供了一个强大的解决方案。在实际设计中，我们需要根据具体的应用需求，合理利用其特性，充分发挥其优势。你在使用类似微控制器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。