PAGE1
PAGE1
基于LM3S的嵌入式系统设计
1.引言
在嵌入式系统设计中，选择合适的微控制器是至关重要的一步。TexasInstruments的LM3S系列基于ARMCortex-M3架构，提供了高性能、低功耗和丰富的外设，使得它成为许多嵌入式应用的理想选择。本节将介绍如何基于LM3S系列微控制器进行嵌入式系统设计，包括系统架构、硬件选型、软件开发环境的搭建以及常见应用实例。
2.系统架构
2.1ARMCortex-M3概述
ARMCortex-M3是ARM公司推出的一款高性能、低功耗的微控制器内核。它采用了哈佛架构，支持32位数据处理，内置了丰富的中断处理机制和调试支持。Cortex-M3内核的主要特点包括：
高性能：最高可达72MHz的时钟频率，提供1.25DMIPS/MHz的性能。
低功耗：多种低功耗模式，适合电池供电的应用。
丰富的外设：支持多种通信接口、定时器、ADC、DAC等。
调试支持：内置了JTAG调试接口，支持断点、单步执行等调试功能。
2.2LM3S系列概述
LM3S系列是TexasInstruments基于ARMCortex-M3内核的微控制器系列。它具有以下特点：
多种型号：LM3S101、LM3S811、LM3S9B92等，适用于不同的应用需求。
丰富的外设：集成了UART、I2C、SPI、CAN、ADC、DAC等多种外设。
开发工具：支持Keil、IAR、CodeComposerStudio(CCS)等多种开发工具。
生态系统：提供了丰富的开发资源和社区支持。
2.3系统架构设计
在设计基于LM3S的嵌入式系统时，需要考虑以下几点：
微控制器选型：根据应用需求选择合适的LM3S型号。
电源管理：设计合理的电源管理方案，确保系统稳定运行。
外设配置：根据功能需求配置相应的外设。
通信接口：选择合适的通信接口，实现与外部设备的通信。
存储器管理：合理配置内部和外部存储器，确保程序和数据的高效存储。
3.硬件选型
3.1微控制器选型
LM3S系列提供了多种型号，每种型号都有不同的性能和外设配置。选择合适的微控制器需要考虑以下因素：
性能需求：时钟频率、处理能力。
外设需求：通信接口、ADC、DAC等。
功耗需求：电池供电或外部供电。
开发工具支持：选择支持的开发工具，如Keil、IAR、CCS等。
3.2电源管理
电源管理是嵌入式系统设计中的重要环节。LM3S系列微控制器支持多种电源模式，包括正常运行模式、睡眠模式和深度睡眠模式。设计电源管理方案时，需要考虑以下几点：
供电方式：选择合适的供电方式，如电池供电或外部直流电源。
稳压电路：设计稳压电路，确保电压稳定。
功耗优化：通过软件控制进入低功耗模式，减少系统功耗。
3.3外设配置
LM3S系列微控制器集成了多种外设，常见的外设有：
UART：通用异步收发传输器，用于串行通信。
I2C：两线串行通信协议，用于连接低速外设。
SPI：四线串行通信协议，用于高速通信。
ADC：模数转换器，用于将模拟信号转换为数字信号。
DAC：数模转换器，用于将数字信号转换为模拟信号。
定时器：用于产生定时事件或计数功能。
3.4通信接口
选择合适的通信接口对于系统的设计和调试至关重要。常见的通信接口包括：
UART：用于与PC或其他设备进行串行通信。
I2C：用于连接传感器或其他低速外设。
SPI：用于连接存储器或其他高速外设。
CAN：用于汽车或工业控制领域的通信。
4.软件开发环境的搭建
4.1开发工具选择
目前，支持LM3S系列微控制器的开发工具有多种，包括：
KeilMDK：功能强大，支持多种ARM内核的开发。
IAREmbeddedWorkbench：性能优越，支持多种嵌入式处理器。
CodeComposerStudio(CCS)：TexasInstruments官方提供的开发工具，支持TI系列微控制器。
4.2开发环境搭建
4.2.1安装开发工具
KeilMDK安装步骤：
下载安装包。
运行安装程序，按照提示完成安装。
注册并激活许可证。
IAREmbeddedWorkbench安装步骤：
下载安装包。
运行安装程序，按照提示完成安装。
注册并激活许可证。
CodeComposerStudio(CCS)安装步骤：
下载安装包。
运行安装程序，按照提示完成安装。
注册并激活许可证。
4.2.2配置开发环境
KeilMDK配置步骤：
打开KeilMDK，创建新项目。
选择目标设备（如LM3S101）。
配置项目属性，如编译器选项、链接器选项等。