第一讲 Cortex-M3介绍及使用场景

一、Cortex-M3介绍

Cortex-M3内核是MCU的中央处理器单元, Cortex-M3内核通过接口总线的形式挂载了储存器、外设、中断等组成一个MCU：

CM3的主要特点包括：
• 性能强劲
• 功耗低
• 实时性好
• 代码密度高
• 使用更方便
• 低成本的整体解决方案
• 遍地开花的优秀开发工具

二、Cortex-M3 使用场景

高性能＋高代码密度＋小硅片面积，3璧合一，使得CM3大面积地成为理想的处理平台，主要应用范围：

• 低成本单片机：CM3与生俱来就适合做单片机，甚至简单到用于做玩具和小电器的单片机，都能使用CM3作为内核。这里本是8位机和16位机统治最牢固的腹地，但是CM3更便宜，更高性能，更易使用，所以值得开发者们转到这个新生的ARM32位系统中来。
• 汽车电子：CM3同时拥有非常高的性能和极低的中断延迟，打入实时领域的大门。CM3处理器能支持多达240个外部中断，内建了嵌套向量中断控制器，还可以选择配上一个存储器保护单元（MPU）。所有这些，使它用于高集成度低成本的汽车应用最合适不过了。
• 数据通信：CM3的低成本＋高效率，再加上Thumb-2的强大位操作指令s，使CM3非常理想地适合于很多数据通信应用，尤其是无线数传和Ad-Hoc网络，如ZigBee和蓝牙等。
• 工业控制：在工控场合，关键的要素在于简洁、快速响应以及可靠。再一次地，CM3处理器的中断处理能力，低中断延迟，强化的故障处理能力（fault-handing），足以让它能昂首挺胸地踏入这片热土。
• 消费类产品：以往，在许多消费产品中，都必须使用一块甚至好几块高性能的微处理器。别看CM3只是个小处理器，它的高性能和MPU机制可是足以让复杂的软件跑起来的，同时提供健壮的存储器保护。目前在市场上已经有了好多基于Cortex-M3内核的处理器产品，最便宜的还不到1美元，让ARM终于比很多8位机还便宜了。

第二讲 ARM架构

一 、Cortex M3内核概述

1. Cortex M3 Vendor-ARM介绍
2. Cortex M3处理器整体架构
3. Cortex M3处理器内核特性
4. Cortex N3嵌套向量中断
5. Cortex N3MPU保护单元
6. Cortex M3总线接口
7. Cortex N3低成本调试接口

1. Cortex M3 Vendor-ARM介绍

• 摩托罗拉很贵，ARM公司就借助精简指令集，后来和苹果、Acorn和LSI三家公司成立了Advance RSIC Machine公司，不生产芯片！
• 与X86相比，功耗很低！
• 用它的时候，要给两次钱，买这个vip时候要付费，流片成功使用的时候要付费！

2. Cortex M3处理器整体架构

译码控制、向量中断控制
核采用的是指数和数据并行执行，流水操作得以实现
MPU保护单元：做一些地址单元的逻辑保护，防止内存踩踏，黑客就是来搞这个，给跑废

3. Cortex M3处理器内核特性

两种指令集：Tvmb（16位）和ARM32（32位），Thumb-2都支持这两种指令集
三级流水
指令和数据并发
堆栈隔离
兼容v6

4. Cortex N3嵌套向量中断

动态优先级改变
摇尾操作！
处理器自动保存

5. Cortex N3MPU保护单元

8块内存区域，设置，只读

6. Cortex M3总线接口

7. Cortex N3低成本调试接口

通过AHB-AP
支持两类调试：SW、JTAG（调试速度快，管脚多）

二 、Cortex M3-CODE

1. Cortex M3内核架构
2. Cortex M3处理器内核-寄存器
3. Cortex M3处理器内核指令预取
4. Cortex M3处理器内核-流水技术
5. Cortex M3处理器内核- Interface

1. Cortex M3内核架构

FETCH：取指单元
DEC：指令译码
EXEU:运行
处理流水由上面三个单独操作

ALU+REG_BANK
LSU：内存取数
EMT_INTF:加速访问
STATUS：状态上报

PMU：数据流，可以不要

2. Cortex M3处理器内核-寄存器

3. Cortex M3处理器内核-指令预取

4. Cortex M3处理器内核-流水技术

5. Cortex M3处理器内核-Interface

注意地址的对应

三、 Cortex-M3 NVIC

1. Cortex M3 NVIC概述
2. Cortex M3 中断 Enable与 Clear
3. Cortex V3 中断 Priority
4. Cortex N3 中断 Pending与 Depending
5. Cortex M3 Systick定时器

1. Cortex M3 NVIC概述

IRQs可以屏蔽的

2. Cortex M3 中断 Enable与 Clear

• Enable与 Clear独立寄存器控制
• 每个中断对应一个 Enable和 Clear寄存器
• 1~240分别映射到8对32bits寄存器
• Enable和 Clear按照写1清方式完成使能和清除
• 异常号16+n
• SETENAS:xEO00E100-0XE00OE11C(1C/4+1)*32=256（与下面之间预留了，为了扩展）
• CLRENAS: 0XE000E180-OXE000 E19C((1C/4+1)*32=256

3. Cortex V3 中断 Priority

4. Cortex N3 中断 Pending与 Depending

5. Cortex M3 Systick定时器

处理器最少有一个timer

三、Cortex-M3 中断机制

1. Cortex N3中断响应行为
2. Cortex M3中断退出行为
3. Cortex M3中断嵌套
4. Cortex M3咬尾中断
5. Cortex M3中断延迟
6. Cortex M3中断响应的Faut处理

1. Cortex N3中断响应行为

2. Cortex M3中断退出行为

3. Cortex M3中断嵌套

4. Cortex M3咬尾中断

5. Cortex M3中断延迟

6. Cortex M3中断响应的Faut处理

五、MCU Memory Map

1. Cortex M3 Memory Map Overview
2. Cortex M3 Memory Region Permissions
3. Cortex M3 Bit-banding
4. Cortex M3 ROM Memory Table

1. Cortex M3 Memory Map Overview

2. Cortex M3 Memory Region Permissions

3. Cortex M3 Bit-banding

一个地址对应的是8bit，就是一个byte。加了alias映射后，7bit对应的是2200001c的地址，每一个bit对应一个地址，操作时方便很多，只需要处理映射地址的最低位！
以前修改一个bit，需要先把那个byte全部读出来，然后再屏蔽其他位，再进行写入！

4. Cortex M3 ROM Memory Table

六、Cortex M3-时钟与复位

1. Cortex M3 Clocking
2. Cortex M3 Resets
3. Cortex M3 Resets Mode
4. Cortex M3 Reset Diagram
5. Cortex M3 Power Control

1. Cortex M3 Clocking

FCLK：要一直存在！

2. Cortex M3 Resets

3. Cortex M3 Resets Mode

4. Cortex M3 Reset Diagram

5. Cortex M3 Power Control

七、Cortex M3-Debug System

1. Cortex M3 System Debug Access Overview
2. Cortex M3 System debug architecture
3. Cortex M3 FPB
4. Cortex M3 DWT
5. Cortex M3 TM
6. Cortex M3 AHB-AP
7. Cortex M3 TPIU

1. Cortex M3 System Debug Access Overview

2. Cortex M3 System debug architecture

可以挂多个ap，基本上可以访问所有空间，但是dft应该会单独做一个ap

3. Cortex M3 FPB

代码区：flash存放，
如果flash有坏的，打补丁，映射到RAM

4. Cortex M3 DWT

5. Cortex M3 TM

6. Cortex M3 AHB-AP

7. Cortex M3 TPIU

第三讲 MCU芯片存储系统

一、MCU芯片存储系统-ROM

1.MCU存储系统ROM概述
2.MCU存储系统ROM基本原理
3.MCU存储系统ROM分类
4.MCU存储系統ROM生成
5.MCU存储系统ROM集成

1.MCU存储系统ROM概述

只读存储器，非易失性，不容改变，

2.MCU存储系统ROM基本原理

简单的rtl就可以完成一个简单的rom
1024x32一般都是基本单元

3.MCU存储系统ROM分类

东芝1984年发明了flash，工业界用的要么是ROM和flash，前者简单，面积小；重点用的是flash

4.MCU存储系統ROM生成

两种启动方式，GUI和命令行，其实感觉quartus II也可以生成这些东西！
GUI一次只会生成一个，脚本一次可以生成很多，看需求！

可以生成需要用的文件，验证的时候做验证模型，综合用的文件等

5.MCU存储系统ROM集成

• Interface
  
  Basic可以配置这ROM，cpu一开始就是来读它的，所以它之前就配置好的
  CEN是片选

• Basic Function

• Test Function
  
• EMA
  
• Power Gating
  

二、MCU芯片存储系统-Flash

1.MCU存储系统 Flash基本原理
2.MCU存储系统Flash种类
3.MCU存储系统Fash时序（复用和非复用）

1.MCU存储系统 Flash基本原理

非易失性：掉电也不会影响

2.MCU存储系统flash种类

NAND 按块进行访问的，NOR按位进行访问的

3.MCU存储系统Flash时序（复用和非复用）

• Flash时序（NOR）
  
  一般集成在MCU中，只有几十K，MCU中地址与数据分离的作用不大！
  

三、MCU芯片存储系统-SRAM

1.MCU存储系统- SRAM Concept
2.MCU存储系统- SRAM Orgnization
3.MCU存储系统- SRAM Type
4.MCU存储系统- SRAM Interface
5.MCU存储系统- SRAM Timing
6.MCU存储系统- SRAM Generation

1.MCU存储系统- SRAM Concept

只要有电，就存下来了，由于面积比较大，内部用的就是这个，速度比较快
FIFO比较大的话就用sram

2.MCU存储系统- SRAM Orgnization

典型的sram使用6个晶体管构成，来寄存一个bit的数据！
1024X4，可能会摆成512x8的阵列，把形状尽量做成正方形，便于后端摆放

3.MCU存储系统- SRAM Type

SP单端读写端口：不能同时读写，不会有读写冲突，尽量不要有先读后写，或者先初始化，防止出错！
DP双端读写端口：速度快，MCU中很少用，用两个SRAM做乒乓操作

一般是通过地址查找内容，但是也有通过内容查找地址，如路由器（CAM）！

4.MCU存储系统- SRAM Interface

5.MCU存储系统- SRAM Timing

一个时钟周期

6.MCU存储系统- SRAM Generation

第四讲 AMBA总线

一、AMBA总线-APB

1.MCU总线系统APB2.0总线协议
2.MCU总线系统APB3.0总线协议
3.MCU总线系统APB私有扩展

1.MCU总线系统APB2.0总线协议

AMBA 2.0用在低功耗，挂的是低速的外设，一般用的是时钟的上沿
没有三态，协议也比较简单

PSELx是选择UART、Keypad、Timer等的，采用广播方式，访问地址是统一排放的！

• write transfer
  
  PSEL为低时，应该保持的，减少翻转
• Read transfer
  
  其实读的时候可以一拍完成？
  
  

2.MCU总线系统APB3.0总线协议

与2.0相比，增加了PREADY和PSLVERR两个信号！

如果ready为高，和2.0一样也是两拍完成！

3.MCU总线系统APB私有扩展

通过指示，那些地址是有效的，与AXI等保持一致！
一般都是自己写代码，没有工具生成代码！

二、AMBA总线-AHB

AHB is a new generation of AMBA bus which is intended to address the requirements of high-performance synthesizable designs. AMBA AHB is a new level of bus which sits above the APB and implements the features required for high-performance, high clock frequency systems including:
• burst transfers
• split transactions
• single cycle bus master handover
• single clock edge operation
• non-tristate implementation
• wider data bus configurations (64/128 bits).

APB没有流水操作，AHB就是通过添加这个来完成的！

只有等上一个transfer完毕后，才会仲裁下一个！

burst就是连续访问的16个byte（0、4、8、C、10、14、18、1C、、、），连续触发！提出这个burst但是没怎么用！

因为仲裁的原因，超长的仲裁周期，在公司中基本上不用AHB的burst，而AXI这里做好了！




实际应用中，NONSEQ和SEQ是一个东西，没什么区别！（实际经验）


一般都是slave来采用，master不会采用！
HSELx中x代表slave的个数！
RETRY在工程上基本上不会使用！
SPLIT和RETRY基本上不使用！

三、MCU总线系统-AHB2APB总线桥

1.MCU总线系统AHB2APB总线桥作用
2.MCU总线系统AHB2APB总线桥实现状态机
3.MCU总线系统AHB2APB总线桥RTL代码实现解析

1.MCU总线系统AHB2APB总线桥作用

2.MCU总线系统AHB2APB总线桥实现状态机

3.MCU总线系统AHB2APB总线桥RTL代码实现解析

//cmsdk_ahb_to_apb.v
module cmsdk_ahb_to_apb #(// Parameter to define address width// 16 = 2^16 = 64KB APB address spaceparameter     ADDRWIDTH = 16,parameter     REGISTER_RDATA = 1,parameter     REGISTER_WDATA = 0)(
// --------------------------------------------------------------------------
// Port Definitions
// --------------------------------------------------------------------------input  wire                 HCLK,      // Clockinput  wire                 HRESETn,   // Resetinput  wire                 PCLKEN,    // APB clock enable signalinput  wire                 HSEL,      // Device selectinput  wire [ADDRWIDTH-1:0] HADDR,     // Addressinput  wire           [1:0] HTRANS,    // Transfer controlinput  wire           [2:0] HSIZE,     // Transfer sizeinput  wire           [3:0] HPROT,     // Protection controlinput  wire                 HWRITE,    // Write controlinput  wire                 HREADY,    // Transfer phase doneinput  wire          [31:0] HWDATA,    // Write dataoutput reg                  HREADYOUT, // Device readyoutput wire          [31:0] HRDATA,    // Read data outputoutput wire                 HRESP,     // Device response// APB Outputoutput wire [ADDRWIDTH-1:0] PADDR,     // APB Addressoutput wire                 PENABLE,   // APB Enableoutput wire                 PWRITE,    // APB Writeoutput wire           [3:0] PSTRB,     // APB Byte Strobeoutput wire           [2:0] PPROT,     // APB Protoutput wire          [31:0] PWDATA,    // APB write dataoutput wire                 PSEL,      // APB Selectoutput wire                 APBACTIVE, // APB bus is active, for clock gating// of APB bus// APB Inputinput  wire          [31:0] PRDATA,    // Read data for each APB slaveinput  wire                 PREADY,    // Ready for each APB slaveinput  wire                 PSLVERR);  // Error state for each APB slave// --------------------------------------------------------------------------// Internal wires// --------------------------------------------------------------------------reg  [ADDRWIDTH-3:0]   addr_reg;    // Address sample registerreg                    wr_reg;      // Write control sample registerreg            [2:0]   state_reg;   // State for finite state machinereg            [3:0]   pstrb_reg;   // Byte lane strobe registerwire           [3:0]   pstrb_nxt;   // Byte lane strobe next statereg            [1:0]   pprot_reg;   // PPROT registerwire           [1:0]   pprot_nxt;   // PPROT register next statewire                   apb_select;   // APB bridge is selectedwire                   apb_tran_end; // Transfer is completed on APBreg            [2:0]   next_state;   // Next state for finite state machinereg           [31:0]   rwdata_reg;   // Read/Write data sample registerwire                   reg_rdata_cfg; // REGISTER_RDATA paramaterwire                   reg_wdata_cfg; // REGISTER_WDATA paramaterreg                    sample_wdata_reg; // Control signal to sample HWDATA// -------------------------------------------------------------------------// State machine// -------------------------------------------------------------------------localparam ST_BITS = 3;localparam [ST_BITS-1:0] ST_IDLE      = 3'b000; // Idle waiting for transactionlocalparam [ST_BITS-1:0] ST_APB_WAIT  = 3'b001; // Wait APB transferlocalparam [ST_BITS-1:0] ST_APB_TRNF  = 3'b010; // Start APB transferlocalparam [ST_BITS-1:0] ST_APB_TRNF2 = 3'b011; // Second APB transfer cyclelocalparam [ST_BITS-1:0] ST_APB_ENDOK = 3'b100; // Ending cycle for OKAYlocalparam [ST_BITS-1:0] ST_APB_ERR1  = 3'b101; // First cycle for Error responselocalparam [ST_BITS-1:0] ST_APB_ERR2  = 3'b110; // Second cycle for Error responselocalparam [ST_BITS-1:0] ST_ILLEGAL   = 3'b111; // Illegal state// --------------------------------------------------------------------------// Start of main code// --------------------------------------------------------------------------// Configuration signalassign reg_rdata_cfg = (REGISTER_RDATA==0) ? 1'b0 : 1'b1;assign reg_wdata_cfg = (REGISTER_WDATA==0) ? 1'b0 : 1'b1;// Generate APB bridge selectassign apb_select = HSEL & HTRANS[1] & HREADY;// Generate APB transfer endedassign apb_tran_end = (state_reg==3'b011) & PREADY;assign pprot_nxt[0] =  HPROT[1];  // (0) Normal, (1) Privilegedassign pprot_nxt[1] = ~HPROT[0];  // (0) Data, (1) Instruction// Byte strobe generation// - Only enable for write operations// - For word write transfers (HSIZE[1]=1), all byte strobes are 1// - For hword write transfers (HSIZE[0]=1), check HADDR[1]// - For byte write transfers, check HADDR[1:0]assign pstrb_nxt[0] = HWRITE & ((HSIZE[1])|((HSIZE[0])&(~HADDR[1]))|(HADDR[1:0]==2'b00));assign pstrb_nxt[1] = HWRITE & ((HSIZE[1])|((HSIZE[0])&(~HADDR[1]))|(HADDR[1:0]==2'b01));assign pstrb_nxt[2] = HWRITE & ((HSIZE[1])|((HSIZE[0])&( HADDR[1]))|(HADDR[1:0]==2'b10));assign pstrb_nxt[3] = HWRITE & ((HSIZE[1])|((HSIZE[0])&( HADDR[1]))|(HADDR[1:0]==2'b11));// Sample control signalsalways @(posedge HCLK or negedge HRESETn)beginif (~HRESETn)beginaddr_reg  <= {(ADDRWIDTH-2){1'b0}};wr_reg    <= 1'b0;pprot_reg <= {2{1'b0}};pstrb_reg <= {4{1'b0}};endelse if (apb_select) // Capture transfer information at the end of AHB address phasebeginaddr_reg  <= HADDR[ADDRWIDTH-1:2];wr_reg    <= HWRITE;pprot_reg <= pprot_nxt;pstrb_reg <= pstrb_nxt;endend// Sample write data control signal// Assert after write address phase, deassert after PCLKEN=1wire sample_wdata_set = apb_select & HWRITE & reg_wdata_cfg;wire sample_wdata_clr = sample_wdata_reg & PCLKEN;always @(posedge HCLK or negedge HRESETn)beginif (~HRESETn)sample_wdata_reg <= 1'b0;else if (sample_wdata_set | sample_wdata_clr)sample_wdata_reg <= sample_wdata_set;end// Generate next state for FSM// Note : case 3'b111 is not used.  The design has been checked that//        this illegal state cannot be entered using formal verification.always @(state_reg or PREADY or PSLVERR or apb_select or reg_rdata_cfg orPCLKEN or reg_wdata_cfg or HWRITE)begincase (state_reg)// IdleST_IDLE :beginif (PCLKEN & apb_select & ~(reg_wdata_cfg & HWRITE))next_state = ST_APB_TRNF; // Start APB transfer in next cycleelse if (apb_select)next_state = ST_APB_WAIT; // Wait for start of APB transfer at PCLKEN highelsenext_state = ST_IDLE; // Remain idleend// Transfer announced on AHB, but PCLKEN was low, so waitingST_APB_WAIT :beginif (PCLKEN)next_state = ST_APB_TRNF; // Start APB transfer in next cycleelsenext_state = ST_APB_WAIT; // Wait for start of APB transfer at PCLKEN highend// First APB transfer cycleST_APB_TRNF :beginif (PCLKEN)next_state = ST_APB_TRNF2;   // Change to second cycle of APB transferelsenext_state = ST_APB_TRNF;   // Change to state-2end// Second APB transfer cycleST_APB_TRNF2 :beginif (PREADY & PSLVERR & PCLKEN) // Error received - Generate two cycle// Error response on AHB bynext_state = ST_APB_ERR1; // Changing to state-5 and 6else if (PREADY & (~PSLVERR) & PCLKEN) // Okay receivedbeginif (reg_rdata_cfg)// Registered versionnext_state = ST_APB_ENDOK; // Generate okay response in state 4else// Non-registered versionnext_state = {2'b00, apb_select}; // Terminate transferendelse // Slave not readynext_state = ST_APB_TRNF2; // Unchangeend// Ending cycle for OKAY (registered response)ST_APB_ENDOK :beginif (PCLKEN & apb_select & ~(reg_wdata_cfg & HWRITE))next_state = ST_APB_TRNF; // Start APB transfer in next cycleelse if (apb_select)next_state = ST_APB_WAIT; // Wait for start of APB transfer at PCLKEN highelsenext_state = ST_IDLE; // Remain idleend// First cycle for Error responseST_APB_ERR1 : next_state = ST_APB_ERR2; // Goto 2nd cycle of error response// Second cycle for Error responseST_APB_ERR2 :beginif (PCLKEN & apb_select & ~(reg_wdata_cfg & HWRITE))next_state = ST_APB_TRNF; // Start APB transfer in next cycleelse if (apb_select)next_state = ST_APB_WAIT; // Wait for start of APB transfer at PCLKEN highelsenext_state = ST_IDLE; // Remain idleenddefault : // Not usednext_state = 3'bxxx; // X-Propagationendcaseend// Registering state machinealways @(posedge HCLK or negedge HRESETn)beginif (~HRESETn)state_reg <= 3'b000;elsestate_reg <= next_state;end// Sample PRDATA or HWDATAalways @(posedge HCLK or negedge HRESETn)beginif (~HRESETn)rwdata_reg <= {32{1'b0}};elseif (sample_wdata_reg & reg_wdata_cfg & PCLKEN)rwdata_reg <= HWDATA;else if (apb_tran_end & reg_rdata_cfg & PCLKEN)rwdata_reg <= PRDATA;end// Connect outputs to top levelassign PADDR   = {addr_reg, 2'b00}; // from sample registerassign PWRITE  = wr_reg;            // from sample register// From sample register or from HWDATA directlyassign PWDATA  = (reg_wdata_cfg) ? rwdata_reg : HWDATA;assign PSEL    = (state_reg==ST_APB_TRNF) | (state_reg==ST_APB_TRNF2);assign PENABLE = (state_reg==ST_APB_TRNF2);assign PPROT   = {pprot_reg[1], 1'b0, pprot_reg[0]};assign PSTRB   = pstrb_reg[3:0];// Generate HREADYOUTalways @(state_reg or reg_rdata_cfg or PREADY or PSLVERR or PCLKEN)begincase (state_reg)ST_IDLE      : HREADYOUT = 1'b1; // IdleST_APB_WAIT  : HREADYOUT = 1'b0; // Transfer announced on AHB, but PCLKEN was low, so waitingST_APB_TRNF  : HREADYOUT = 1'b0; // First APB transfer cycle// Second APB transfer cycle:// if Non-registered feedback version, and APB transfer completed without error// Then response with ready immediately. If registered feedback version,// wait until state_reg==ST_APB_ENDOKST_APB_TRNF2 : HREADYOUT = (~reg_rdata_cfg) & PREADY & (~PSLVERR) & PCLKEN;ST_APB_ENDOK : HREADYOUT = reg_rdata_cfg; // Ending cycle for OKAY (registered response only)ST_APB_ERR1  : HREADYOUT = 1'b0; // First cycle for Error responseST_APB_ERR2  : HREADYOUT = 1'b1; // Second cycle for Error responsedefault: HREADYOUT = 1'bx; // x propagation (note :3'b111 is illegal state)endcaseend// From sample register or from PRDATA directlyassign HRDATA = (reg_rdata_cfg) ? rwdata_reg : PRDATA;assign HRESP  = (state_reg==ST_APB_ERR1) | (state_reg==ST_APB_ERR2);assign APBACTIVE = (HSEL & HTRANS[1]) | (|state_reg);endmodule

第五讲 MCU外设系统-IO

一、MCU典型外设-UART应用和作用

1. UART Concept
2. UART Data Framing
3. UART Receiver
4. UART transmitter
5. UART special transceiver conditions

1. UART Concept

全双工，点对点传输，一个master对应一个slave

2. UART Data Framing

3. UART Receiver

4. UART transmitter

5. UART special transceiver conditions

二、MCU典型外设-UART电路设计

1. UART architecture
2. UART register configuration
3. UART Receiver
4. UART transmitter
5. UART special transceiver conditions

1. UART architecture

2. UART register configuration

3. UART Receiver

4. UART transmitter

5. UART special transceiver conditions

三、MCU典型外设-UART RTL代码编写

配置寄存器、
先略，如有需要，再来补充学习！

四、MCU典型外设-I2C应用和作用

1. 12C Concept
2. 12C Application
3. 12C Revision
4. 12C Design
5. 12C Message protocols
6. Timing

1. 12C Concept

终于知道 I方C 的来源了

多master和多slave，而uart是单master单slave
串行接口：需要做串并转换，传输距离比较短

飞利浦->NXP，现在也四分五裂了

2. 12C Application

cpu外围低速度设备控制

3. 12C Revision

4. 12C Design

5. 12C Message protocols

6. Timing

五、MCU典型外设-I2C电路设计

1. I2C设计架构
2. 12C设计PAD
3. I2C寄存器配置

1. I2C设计架构

2. 12C设计PAD

双向pad

3. I2C寄存器配置

• control register
  
• Transmitter
  
• receiver
  
• status
  

六、MCU典型外设-I2C RTL代码编写

略，如有需要，再来补充学习！

七、MCU典型外设-SPI应用和作用

1. Spl Concept
2. SPI Interface
3. SPI Clock Polarity and Phase
4. SPI Topology Independent slave configuration
5. SPI Advantages
6. SPI Disadvantages
7. SPI Variant

1. Spl Concept

• A synchronous serial communication interface
• Used for short distance communication, primarily in embedded systems
• Developed by Motorola in the mid 1980s
• Communicate in full duplex mode using a single master multiple slave architecture
• The master originates the frame for reading and writing
• Multiple slave devices are supported through individual slave select(SS)lines

2. SPI Interface

3. SPI Clock Polarity and Phase

4. SPI Topology Independent slave configuration

5. SPI Advantages

6. SPI Disadvantages

• Requires more pins on IC packages than PC, even in the three-wire variant
• No in-band addressing; out-of-band chip select signals are required on shared buses
• No hardware flow control by the slave
• No hardware slave acknowledgment
• Typically supports only one master device
• No error-checking protocol is defined
• Only handles short distances compared to RS-232, RS-485, or Can-bus
• Many existing variations

7. SPI Variant

Three wire serial bus

• Uses single bidirectional data line(SSO)instead of two lines(Mosl and MISO)
• Restricted to a half duplex mode
• Used for lower performance parts such as small EEPROMS sensors and Microwire

Dual SPI: A half-duplex configuration to send two bits per clock cycle

• The Mosl line becomes SIO0 and carries even bits
• The MISO line becomes Slo1 and carries odd bits
• Data is still transmitted msbit-first
  Slo1 carries bits 7, 5, 3 and 1 of each byte

八、MCU典型外设-SPI电路设计

1. SPI架构
2. SPI寄存器

1. SPI架构

SPCR、SPER、SPSR是寄存器，写寄存器用来配置内部，读内存器是用来了解内部工作状态

2. SPI寄存器

• 配置寄存器
  
• 控制寄存器
  
• 状态寄存器
  
• 数据寄存器
  
• SPI寄存器
  

九、MCU典型外设-SPI RTL代码编写

先略，如有需要，再来补充学习！

第六讲 外设系统-内部控制单元

一、MCU典型外设-WDT应用和作用

1. WDT Concept
2. WDT Restart
3. WDT Reset

1. WDT Concept

Watch Dog Timer 看门狗，没有人来喂狗的话，cpu就会挂死（不停的复位？）

2. WDT Restart

相当于喂狗，在cpu外面，不断地给它东西，MCU在内部给指令就行

3. WDT Reset

二、 MCU典型外设-WDT电路设计

1. WDT 架构
2. WDT 寄存器

1. WDT 架构

Free Running Countering,自动减一

2. WDT 寄存器

如果复位值太小，就会不断的复位！

• WDT Load & Control
  
• WDT INT
  
  原始中断raw watching interrupt
  上报中断watching interrupt

中断一般包括三部分：中断使能/mask、原始中断、中断上报

三、 MCU典型外设- WDT RTL编码

先略，如有需要，再来补充学习！

四、 MCU典型外设- Timer应用和作用

1. Timer Concept
2. Timer Application

1. Timer Concept

特别的时间间隔，记住的是相对时间，不是绝对时间
加1的、减1的

有硬件的、有软件的timer，软件的计数不精准，硬件计数特别精准，硬件不会耗费cpu指令

2. Timer Application

• Time slot for OS
• WDT
• Counter for software

与WDT相似，有减1的计数器，计数完成，产生中断

五、 MCU典型外设- Timer电路设计

1. Timer设计
2. Timer寄存器

1. Timer架构设计

2. Timer寄存器

• Timer Configuration
  

六、 MCU典型外设- Timer RTL编码

先略，如有需要，再来补充学习！
apb口和内部、外部中断

七、 MCU典型外设-RTC应用和作用

1. RTC Concept
2. RTC Application

1. RTC Concept

记录的是绝对时间，存在很多产品中，显示时间都是通过这个完成的

2. RTC Application

• RTC Purpose
  
• RTC Power Source
  独立供电
• RTC Timing
  

八、 MCU型外设-RTC电路设计

九、 MCU类型外设- RIC RTL编码

先略，如有需要，再来补充学习！

第七讲 ARM M3总线接口

前文提到的都是现成的ip？！！！
参考原来的文章:AHB-SRAM简单设计之架构图解

一、总线接口-AHB2SRAM设计文档编写

项目名称：MCU项目AHB2SRAM设计文档
Design Specification
作者：
修订记录：
目录、图目录、表目录
功能特性、架构描述、接口描述、接口时序、模块详细电路设计（电路原理图也可以）

1. 功能特性

• 32位 AHB Slave interface
• 支持8位、16位和32位的SRAM据读写操作
• 支持低功耗工作(8位/16位操作)

2.架构框图

架构框图如图1所示，AHB2SRAM实现 AHB Slave接口与SRAM接口转换，AHB与SRAM均在同一个时钟域，不涉及异步处理。
考虑低功耗，SRAM通过4块8Kx8SRAM拼接，要求，进行 HALF WORD和BYTE访问时没有被访问数据单元的SRAM不打开。

大小：32kb
位宽：32bit = 4B

32/4=8KB x 4B
8092 x 32（宽度是32，深度是8092），为了低功耗，把它分成了8K x 8的，不用的时候将其关闭

3. 接口描述

还可以描述的更详细

4.接口时序

5.模块详细电路设计

Timedesign画时序图，很多破解版

AHB地址阶段，完成对于命令解析，产生对应SRAM写的CS信号，并延后一拍与写数据对齐，写地址延后一拍 haddr_1d与数据 iwata对齐

尽可能做到一个图产生一个信号！

二、总线接口-AHB2SRAM RTL电路编码

先略，如有需要，再来补充学习！

//锁存对应的电路？不是锁存器吧！
always@(posedge hclk or negedge hrst_n)beginif(hrst_n == 1'b0) beginhsize_lat <= {1{1'b0}};haddr_lat <= {HADDR_WIDTH{1'b0}};endelse if(ahb_access == 1'b1)beginhsize_lat <= hsize;haddr_lat <= haddr;end
end

三、总线接口-AHB2SRAM 实践练习

参考原来的文章:AHB-SRAM简单设计之架构图解

第八讲 ARM M3 TOP设计

一、MCU CRG设计-时钟设计

1. 时钟设计需求
2. 时钟设计要点
3. 时钟设计电硌结构

1. 时钟设计需求

1. 生成AHB时钟，APB时钟，RTC时钟
2. AHB最高时钟频率为98MHz
3. APB时钟为AHB同步时钟，且可以配置AHB时钟的1/2,1/4,1/8
4. RTC时钟单独控制时钟，时钟频率1KHz
5. 各外设时钟可以单独门控，满足低功耗要求

2. 时钟设计要点

1. DFT可控，在DFT模式，可有DFT工程师插入DFT时钟
2. DFT隔离，在DFT模式，SCAN描述不影响时钟的稳定产生
3. DFT观测，内部时钟可输出
4. 上电工作外部参考时钟，PLL稳定后，时钟自动切换
5. 低功耗要求，在系统不工作时，时钟自动关闭
6. 低功耗要求，各个外设时钟均能门控

3. 时钟设计电路结构

PLL锁相环，倍频

二、MCU CRG设计-时钟设计代码

先略，如有需要，再来补充学习！

三、MCU CRG设计-复位设计

1. 复位需求
2. 复位设计要点
3. 复位设计电路结构

1. 复位需求

1. 生成AHB时钟，APB时钟，RTC时钟于对应异步复位同步撤离时钟
2. 根据WDT的中断，能够自动复位CPU（如果没有喂狗，cpu就会被reset）
3. 根据系统中断，能够自动复位CPU
4. 每个外设具有单独软复位
5. 满足DFT可控要求

2. 复位设计要点

1. 输入复位需要滤毛刺
2. DFT可控，在DFT模式，可有DFT工程师插入DFT复位
3. DFT隔离，在DFT模式，SCAN描述不影响复位的稳定产生
4. 与时钟同步进行撇离
5. WDT,系统控制中断自动复位启动和撤离
6. 实现软复位

3. 复位设计电路结构

滤波、同步、软复位
DFT隔离

四、MCU CRG设计-复位设计代码

先略，如有需要，再来补充学习！

第九讲 ARM M3 TOP-系统控制器

一、MCU系统控制器设计

1. 系统控制器作用
2. 系统控制器-寄存器类型
3. 系统控制器寄存器电路设计

1. 系统控制器作用

挂在apb下面

2. 系统控制器-寄存器类型

1. RW可读可写
2. RO只读
3. RC读清
4. WC写清

3. 系统控制器寄存器电路设计

• 系统控制器-寄存器电路设计RW
  
• 系统控制器-寄存器电路设计WC
  
• 系统控制器-寄存器电路设计RC
  
• 系统控制器-寄存器电路设计RO
  

二、MCU系统控制器设计代码

先略，如有需要，再来补充学习！

第十讲 ARM M3 TOP集成

一、MCU系列培训-PAD介绍

1. PAD时序参数
2. PAD类型

1. PAD时序参数

• Transition Time（Rise/Fall）
  

2. PAD类型

• PAD-PBSxRN
  
• PAD-PBCDxRN
  
• PAD-PBCUxRN
  
• PAD-PBSUxRN
  
• PAD-PISDRN
  
• PAD-PICDRN
  
• PAD-PISRN
  
• PAD-PISURN
  
• PAD-PICURN
  
  可配上拉、下拉；施密特、非施密特；
• PAD-PXxRN
  

二、MCU IO复用及代码讲解

所有场景的IO都做出来的话，编程很大、
不同的场景将不同的IO映射

先略，如有需要，再来补充学习！

后记