开关矩阵（SWM）和 AM824-Core的应用

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第一章为AM824-Core 开发套件，本文为 1.3 开关矩阵（SWM）和1.4 AM824-Core。

1.3 开关矩阵（SWM）

>>>   1.3.1 SWM 简介

如图1.4 所示的开关矩阵（Switch Matrix）是NXP 公司新推出的在MCU 中集成的一个非常有特色的外设功能，通过开关矩阵可以将芯片内部所有数字外设功能引脚分配到除电源、地之外的任意引脚，从而提高了设计的灵活性。

图1.4 SWM 功能示意图

由于开关矩阵的存在，因此可以将LPC824 的外设功能引脚信号分为固定功能信号和可分配数字信号，其对应的外设功能如下：

• 固定功能信号

  GPIOx 、RESET、VDDCMP、ACMP_I1~ACMP_I4 、ADC_0~ADC_11、SWDIO、SWCLK、XTALIN、XTALOUT、CLKIN，以及标准I²C 开漏引脚I2C0_SDA 和I2C0_SCL，这些功能引脚都是固定在芯片外部某个管脚位置，不能通过 SWM 分配到其它外部管脚。

• 可分配数字信号

  USART0、USART1、USART2、SPI0、SPI1、CTIN、CTOUT、I2C1、I2C2、I2C3、ACMP_O、CLKOUT，这些信号可以通过 SWM 分配到除电源/地以外的任意外部管脚。

>>> 1.3.2 SWM 应用

由于MCU 的部分数字外设可以根据需要分配到芯片其它引脚，因此将大大简化用户的设计。即：

（1）系统硬件设计时，以外围器件布局及PCB 布线为主导，不用考虑信号的管脚位置，帮助缓解PCB 走线拥挤，降低开发成本；

（2）更换系统外围器件或主控制器时，避免更改硬件设计，降低维护成本；

（3）分配多个功能到同一个引脚实现特殊功能（谨慎使用）。

下面我们以实际应用中几个小案例来实际体验一下SWM 的特点。

1. 解决硬件设计错误

用户电路设计过程中，经常会出现一些意外的错误，比如串口主机和设备的TXD 引脚对应连接（实际应交叉连接），导致PCB 需要重新设计，增加产品的设计成本，如果主控制器支持SWM 功能，即便PCB 设计错误，也可以在不修改硬件的前提下保证功能正常。

图1.5 解决硬件设计错误问题

如图1.5（a）所示是MCU 驱动SPI Flash 的应用电路，但是可以发现此电路设计错误，SPI Flash 的MOSI/MISO 引脚和MCU 对应引脚应该直接相连，而实际电路中采用交叉连接，因此该电路无法直接使用。如果图1.5（a）中的MCU 是LPC824，则可以灵活的通过SWM来实现SPI 外设引脚功能信号的重新分配，不用重新设计硬件而解决问题，详见图1.5（b）。

2. 简化外围设计

系统应用中不同电压信号的通信问题是经常遇到的，比较常见的是3.3V 系统和5V 系统兼容问题，例如3.3V 系统产品通过串口和5V 系统产品通信，就要求TXD 和RXD 引脚之间经过电平转换才能可靠通信。

LPC824 的电源供电范围是1.8 V~3.6 V，通常工作在3.3V 电源环境中，如果使用LPC824 为核心的产品需要支持5V 串口通信，则LPC824 的串口通信接口TXD 和RXD 均需要经过处理才能与外部5V 系统相连接，这部分电路可以通过多个分立器件或者电平转换芯片完成电平转换，这样既增加了设计复杂性又增加设计成本。但是LPC824 的第8、第9 引脚是标准开漏结构的引脚（默认I²C0 的I2C0_SDA 和I2C0_SCL 引脚分配在该引脚），实际应用中可以通过SWM 将UART 的TXD 和RXD 分配到这两个引脚位置上，通过外接上拉电阻到5V 电源直接实现5V 电平的兼容，可以很好地简化外围设计实现相应功能，详见图1.6。

图1.6 SWM 的灵活应用

1.4 AM824-Core

AM824 开发套件包括AM824-Core 和MiniCK100 仿真器，如图1.7 所示为AM824-Core的示意图，MCU 为NXP 半导体的LPC824M201JHI33，包括2 个MiniPort 接口、1 个MicroPort接口和1 个2×10 扩展接口。这些接口不仅将MCU 的所有I/O 资源引出，还可以借助MiniPort 接口和icroPort 接口外扩多种模块。片上资源包括2 个LED 发光二极管、1 个无源蜂鸣器、1 个加热电阻、1个LM75B 测温芯片、1 个热敏电阻、1 个TL431 基准源、1个多功能独立按键和1 个复位按键，可以完成多种基础实验。

图1.7 AM824-Core 开发板接口分布

AM824-Core 的出现简化了用户的硬件设计，使得学习LPC824 系列MCU 的难度大大降低，可以帮助初学者快速掌握基于32 位Cortex™-M0+内核微控制