ARM7TDMI-S微控制器LPC2138详细使用指南

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"LPC2138的数据资料，包括其主要特性和应用领域，适合于嵌入式系统设计。" LPC2138是一款基于ARM7TDMI-S架构的微控制器，由NXP（原飞利浦半导体）制造。这款芯片在设计上注重高效能和低功耗，使其广泛应用于各种小型系统，如访问控制、POS机、通信网关、协议转换器等。其关键特性包括： 1. **处理器核心**：LPC2138采用32/16位ARM7TDMI-S CPU，支持实时仿真和嵌入式跟踪，可以运行32位和16位Thumb指令集，以适应不同代码大小和性能需求。 2. **内存配置**：该芯片内置了不同容量的高速Flash存储器，分别是32KB、64KB和512KB，以及8/16/32KB的静态RAM，为程序执行和数据存储提供了充足的资源。同时，它支持在系统编程(ISP)和在应用编程(IAP)，便于固件更新。 3. **存储器接口**：128位宽度的存储器接口和优化的加速结构使得32位代码能以最大时钟频率流畅运行，提高了处理速度。 4. **封装与功耗**：LPC2138采用小尺寸的LQFP64封装，适合紧凑型设计。低功耗特性使得它适合电池供电或需要节能的设备。 5. **外设接口**：LPC2138拥有丰富的外设接口，包括串行通信接口（如2个UART和2个高速I2C）、1个或2个10位8通道ADC、1个10位DAC、PWM通道、47个GPIO和多个边沿或电平触发的外部中断。这些接口让它在工业控制和医疗系统中表现出色。 6. **模拟功能**：A/D转换器提供快速转换速度，每个通道只需2.44us，适用于高精度数据采集。D/A转换器则为模拟输出提供便利，增强了其在声音辨别和低端成像等应用中的能力。 7. **定时器和计数器**：2个32位定时器/计数器，4路捕获和4路比较通道，以及PWM单元，可满足复杂的定时和控制需求。 8. **实时时钟和电源管理**：内置实时时钟具有独立电源和时钟源，即使在低功耗模式下也能保持精确的时间管理。 9. **调试与跟踪**：Embedded ICE-RT和嵌入式跟踪接口允许实时调试和高速执行代码的跟踪，有助于开发和优化。 10. **适用场景**：由于其丰富的外设和灵活性，LPC2138常用于通信网关、协议转换、软modem、声音识别、低端成像、工业控制和医疗系统等领域。在进行基于LPC2138的设计时，需要注意其不包含AD1功能，因此在相关文档中这部分内容应忽略。此外，配合Protel原理图设计工具，可以构建完整的硬件平台，实现LPC2138的功能最大化。对于开发人员来说，理解并充分利用这些特性是成功设计的关键。

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外部中断方式寄存器（EXTMODE – 0xE01FC148）

EXTMODE

寄存器中的位用来选择每个 EINT 脚是电平或边沿激活。只有选择用作 EINT 功能（见管

脚连接模块一章）并已通过

VICIntEnable（见向量中断控制器（VIC）一章）使能的管脚才能产生外部中断

功能的中断（当然，如果管脚选择用作其它功能，则产生其它功能的中断）。

注：当某个中断在 VICIntEnable 中被禁能时，软件应该只改变 EXTMODE 寄存器中相应位的值。中断

重新使能前，软件向 EXTINT 写入 1 来清除 EXTINT 位，EXTINT 位可通过改变激活方式来置位。

表 10 外部中断方式寄存器（EXTMODE – 0xE01FC148）

EXTMODE

功能描述复位值

0 EXTMODE0

该位为 0 时，EINT0 使用电平激活；该位为 1 时，EINT0 使用边

沿激活。

1 EXTMODE1

该位为 0 时，EINT1 使用电平激活；该位为 1 时，EINT1 使用边

沿激活。

2 EXTMODE2

该位为 0 时，EINT2 使用电平激活；该位为 1 时，EINT2 使用边

沿激活。

3 EXTMODE3

该位为 0 时，EINT3 使用电平激活；该位为 1 时，EINT3 使用边

沿激活。

7:4

保留保留，用户软件不要向其写入 1。从保留位读出的值未被定义。

外部中断极性寄存器（EXTPOLAR – 0xE01FC14C）

在电平激活方式中，EXTPOLAR 寄存器用来选择相应管脚是高电平或低电平有效。在边沿激活方式中，

EXTPOLAR 寄存器用来选择管脚上升沿或下降沿有效。只有选择用作 EINT 功能（见管脚连接模块一章）

并已通过

VICIntEnable（见向量中断控制器（VIC）一章）使能的管脚才能产生外部中断功能的中断（当然，

如果管脚选择用作其它功能，则产生其它功能的中断）。

注：当某个中断在 VICIntEnable 中被禁能时，软件应该只改变 EXTPOLAR 寄存器中相应位的值。中

断重新使能前，软件向 EXTINT 写入 1 来清除 EXTINT 位，EXTINT 位可通过改变中断极性来置位。

表 11 外部中断极性寄存器（EXTPOLAR – 0xE01FC14C）

EXTPOLAR

功能描述复位值

0 EXTPOLAR0

该位为 0 时，EINT0 低电平或下降沿有效（由 EXTMODE0 决

定）。

该位为 1 时，EINT0 高电平或上升沿有效（由 EXTMODE0 决

定）

1 EXTPOLAR1

该位为 0 时，EINT1 低电平或下降沿有效（由 EXTMODE1 决

定）。

该位为 1 时，EINT1 高电平或上升沿有效（由 EXTMODE1 决

定）。

2 EXTPOLAR2

该位为 0 时，EINT2 低电平或下降沿有效（由 EXTMODE2 决

定）。

该位为 1 时，EINT2 高电平或上升沿有效（由 EXTMODE2 决

定）。

3 EXTPOLAR3

该位为 0 时，EINT3 低电平或下降沿有效（由 EXTMODE3 决

定）。

该位为 1 时，EINT3 高电平或上升沿有效（由 EXTMODE3 决

定）。

7:4

保留保留，用户软件不要向其写入 1。从保留位读出的值未被定义。

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多个外部中断管脚

通过软件可选择使用管脚选择寄存器中 EINT3:0 的多个管脚，见管脚连接模块一章的描述。每个

EINT3:0 的外部中断逻辑从管脚的接收装置中接收与之相连的所有管脚的状态和信号（用来指示管脚是否

选用

EINT 功能）。当多个管脚根据其方式位和极性位的不同进行选择时，由外部中断逻辑来处理：



低有效电平激活方式中，选用 EINT 功能的全部管脚的状态都连接到一个正逻辑与门。



高有效电平激活方式中，选用 EINT 功能的全部管脚的状态都连接到一个正逻辑或门。



边沿激活方式中，使用 GPIO 端口号最低的管脚，与管脚的极性无关。（边沿激活方式中选择使

用多个

EINT 管脚被看作编程出错。）

外部中断逻辑获取的是 EINTi 信号，见下面的逻辑原理图（图 9）。

当多个 EINT 管脚逻辑或时，可在中断服务程序中通过 IO0PIN 和 IO1PIN 寄存器从 GPIO 端口读出管

脚状态来判断产生中断的管脚。

EINTi

到 VIC

VPB 总线数据

pclk

pclk pclk

EXTPOLARi

EXTMODEi

唤醒使能

（EXTWAKE的一位）

EXTWAKE的VPB读

EINTi到

唤醒定时器

（图11）

干扰滤波

向EXTI N Ti 写1

复位

中断标志

（EXINT的一位）

EXINT的VPB读

图 9 外部中断逻辑

存储器映射控制

存储器映射控制用于改变从地址 0x00000000 开始的中断向量的映射。这允许运行在不同存储器空间中

的代码对中断进行控制。

存储器映射控制寄存器（MEMMAP – 0xE01FC040）

表 12 MEMMAP 寄存器

地址名称描述访问

0xE01FC040 MEMMAP

存储器映射控制。选择从 Flash Boot Block、用户 Flash 或 RAM

中读取 ARM 中断向量。

R/W

表 13 存储器映射控制寄存器（MEMMAP – 0xE01FC040）

MEMMAP

功能描述复位值

1:0 MAP1:0

00: Boot

装载程序模式。中断向量从 Boot Block 重新映射。

01:

用户 Flash 模式。中断向量不重新映射，它位于 Flash 中。

10:

用户 RAM 模式。中断向量从静态 RAM 重新映射。

11:

保留。不使用该选项。

警告：不正确的设定会导致器件的错误操作。

7:2

保留保留，用户软件不要向其写入 1。从保留位读出的值未被定义。

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* LPC2131/2132/2138

的 MAP 位的硬件复位值为 00。Boot 装载程序会将用户看到的复位值更改，该

程序总是在复位后立即运行。用户文档将反映这一区别。

存储器映射控制的使用注意事项

存储器映射控制只从处理 ARM 异常（中断）必需的 3 个数据源（每个 64 字节）中选择一个使用。

例如，每当产生一个软件中断请求，ARM 内核就从 0x0000 0008 处取出 32 位数据（见表 2，“ARM 异

常向量位置”）。这就意味着当

MEMMAP[1:0]＝10（用户 RAM 模式）时，从 0x0000 0008 的读数/取指是对

0x4000 0008 单元进行操作。当 MEMMAP[1:0]=00（Boot 装载程序模式）时，从 0x0000 0008 的读数/取指

是对

0x7FFF E008 单元的数据进行操作（Boot Block 从片内 ROM 存储器重新映射）。如果 MEMMAP[1:0]=11

（用户外部存储器模式），从地址为 0x8000 0008 的片外存储器中读取数据。

PLL

（锁相环）

PLL

接受的输入时钟频率范围为 10MHz~25MHz。输入频率通过一个电流控制振荡器（CCO）倍增到

范围

10MHz~60MHz。倍频器可以是从 1 到 32 的整数（实际上，由于 CPU 最高频率的限制，

LPC2131/2132/2138 的倍频值不能高于 6）。CCO 的操作频率范围为 156MHz~320MHz，因此在环中有一个

额外的分频器在

PLL 提供所需要的输出频率时使 CCO 保持在频率范围内。输出分频器可设置为 2，4，8

或 16 分频。由于输出分频器的最小值为 2，它保证了 PLL 输出有 50%的占空比。图 10 为 PLL 的方框图。

PLL

的激活由 PLLCON 寄存器控制。PLL 倍频器和分频器的值由 PLLCFG 寄存器控制。为了防止 PLL

参数发生意外改变或 PLL 失效，对这两个寄存器进行了保护。当 PLL 提供芯片时钟时，由于芯片的所有操

作，包括看门狗定时器在内都依赖于它，因此

PLL 设置的意外改变将导致 CPU 执行不期望的动作。对它

们的保护由一个类似于操作看门狗定时器的代码序列来实现。详情请参阅

PLLFEED 寄存器的描述。

PLL

在芯片复位和进入掉电模式时被关闭并旁路。PLL 只能通过软件使能。程序必须在配置并激活 PLL

后等待其锁定，然后作为时钟源连接到 PLL。

寄存器描述

PLL

由表 14 所示的寄存器进行控制。

警告：PLL 值的不正确设定会导致芯片的错误操作。

表 14 PLL 寄存器

地址名称描述访问

0xE01FC080 PLLCON

PLL

控制寄存器。最新的 PLL 控制位的保持寄存器。写入该寄

存器的值在有效的

PLL 馈送序列执行之前不起作用。

R/W

0xE01FC084 PLLCFG

PLL

配置寄存器。最新的 PLL 配置值的保持寄存器。写入该寄

存器的值在有效的

PLL 馈送序列执行之前不起作用。

R/W

0xE01FC088 PLLSTAT

PLL

状态寄存器。PLL 控制和配置信息的读回寄存器。如果曾对

PLLCON 或 PLLCFG 执行了写操作，但没有产生 PLL 馈送序列，

这些值将不会反映

PLL 的当前状态。读取该寄存器提供了控制

PLL 和 PLL 状态的真实值。

0xE01FC08C PLLFEED

PLL 馈送寄存器。该寄存器使能装载 PLL 控制和配置信息，该

配置信息从

PLLCON 和 PLLCFG 寄存器装入实际影响 PLL 操作

的映像寄存器。

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CCO

OSC

PLOCK

旁路

msel<4:0>

M分频

MSEL[4:0]

PSEL[1:0]

fout

/2P

PLLC

Direct

PLLE

cclk

CCO

时钟同步

相位频率

检测器

图 10 PLL 方框图

PLL

控制寄存器（PLLCON – 0xE01FC080）

PLLCON

寄存器包含使能和连接 PLL 的位，使能 PLL 锁定到当前倍频器和分频器值的设定频率上。

连接

PLL 将使处理器和所有片内功能都根据 PLL 输出时钟来运行。对 PLLCON 的更改只有在对 PLLFEED

寄存器执行了正确的 PLL 馈送序列后才生效（见 PLL 馈送寄存器（PLLFEED - 0xE01FC08C）一节的描述）。

表 15 PLL 控制寄存器（PLLCON – 0xE01FC080）

PLLCON

功能描述复位值

0 PLLE

PLL

使能。当该位为 1 并且在有效的 PLL 馈送之后，该位将

激活

PLL 并允许其锁定到指定的频率。见表 17 的 PLLSTAT

寄存器。

1 PLLC

PLL

连接。当 PLLC 和 PLLE 都为 1 并且在有效的 PLL 馈送

后，将

PLL 作为时钟源连接到 LPC2131/2132/2138。否则，

LPC2131/2132/2138直接使用振荡器时钟。见表 17的 PLLSTAT

寄存器描述。

7:2

保留保留，用户软件不要向其写入 1。从保留位读出的值未被定义。

PLL 在作为时钟源之前必须进行设置、使能并锁定。将振荡器时钟切换到 PLL 输出或反过来操作时，

内部电路对操作进行同步以确保不会产生干扰。硬件不能确保

PLL 在连接之前锁定或在 PLL 在失去锁定时

自动断开连接。在

PLL 失去锁定的情况下，振荡器很可能已经变得不稳定，这样断开 PLL 也挽救不了这种

状况。

PLL

配置寄存器（PLLCFG – 0xE01FC084）

PLLCFG

寄存器包含 PLL 倍频器和分频器值。在执行正确的 PLL 馈送序列之前改变 PLLCFG 寄存器

的值不会生效（见

PLL 馈送寄存器（PLLFEED – 0xE01FC08C）的描述。PLL 频率和倍频器以及分频器值

的计算详见

PLL 频率计算一节。

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表 16 PLL 配置寄存器（PLLCFG – 0xE01FC084）

PLLCFG

功能描述复位值

4:0 MSEL4:0

PLL

倍频器值。在 PLL 频率计算中其值为 M。

注

：有关 MSEL4:0 值的正确选取见“PLL 频率计算”。

6:5 PSEL1:0

PLL

分频器值。在 PLL 频率计算中其值为 P。

注

：有关 PSEL1:0 值的正确选取见“PLL 频率计算”。

保留保留，用户软件不要向其写入 1。从保留位读出的值未被定义。

PLL

状态寄存器（PLLSTAT - 0xE01FC088）

从只读 PLLSTAT 寄存器读出的是正在使用的真实 PLL 参数和状态。PLLSTAT 可能与 PLLCON 和

PLLCFG 中的值不同，这是因为没有执行正确的 PLL 馈送序列，这两个寄存器中的值并未生效。详见 PLL

馈送寄存器（PLLFEED – 0xE01FC08C）寄存器的描述。

表 17 PLL 状态寄存器（PLLSTAT – 0xE01FC088）

PLLSTAT

功能描述复位值

4:0 MSEL4:0

读出的 PLL 倍增器值。这是 PLL 当前使用的值。

6:5 PSEL1:0

读出的 PLL 分频器值。这是 PLL 当前使用的值。

保留保留，用户软件不要向其写入 1。从保留位读出的值未被定义。

8 PLLE

读出的 PLL 使能位。当该位为 1 时，PLL 处于激活状态；为

0 时，PLL 关闭。当进入掉电模式时，该位自动清零。

9 PLLC

读出的 PLL 连接位。当 PLLC 和 PLLE 都为 1 时，PLL 作为

时钟源连接到

LPC2131/2132/2138；当 PLLC 或 PLLE 位为 0

时，PLL 被旁路，LPC2131/2132/2138 直接使用振荡器时钟。

当进入掉电模式时，该位自动清零。

10 PLOCK

反映 PLL 的锁定状态。为 0 时，PLL 未锁定；为 1 时，PLL

锁定到指定的频率。

15:11

保留保留，用户软件不要向其写入 1。从保留位读出的值未被定义。

PLL

中断

PLLSTAT

寄存器中的 PLOCK 位连接到中断控制器。这样可使用软件打开 PLL 并连接到其它功能，不

需要等待

PLL 锁定。当发生中断时（PLOCK=1），可以连接 PLL 并禁止中断。

PLL

模式

PLLE

和 PLLC 的组合见表 18。

表 18 PLL 控制位组合

PLLC PLLE

PLL 功能

0 0

PLL

被关闭并断开连接。系统使用未更改的时钟输入。

0 1

PLL

被激活但是尚未连接。PLL 可在 PLOCK 置位后连接。

1 0

与 00 组合相同。这样消除了 PLL 已连接但没有使能的可能性。

1 1

PLL

已使能并连接到处理器作为系统时钟源。

PLL

馈送寄存器（PLLFEED – 0xE01FC08C）

必须将正确的馈送序列写入 PLLFEED 寄存器才能使 PLLCON 和 PLLCFG 寄存器的更改生效。馈送序

列如下：

将值 0xAA 写入 PLLFEED

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