ARM核微处理器芯片PUC3030A及其应用

PUC3030A是德国MICRONAS公司开发的基于32ARM核的高性能低功耗微处理器。采用ARM7TDMI内核，内部集成了USB1.1接口控制RTC为带日历和报警功能的实时时钟，内部看门电路，功率管理，加密控制器，256K字节FLASH56K字节SRAM等。在许多应用领域其系统成本远低于采用8051加扩展芯片的方案。由于MICRONAS公司及其第三方设计室提供了众多的程序库，加上ARM公司ADS1.2集成开发环境支持C和C++使得其软件开发也十分容易。因此，PUC3030A将是许多电子产品方案的选择之一。

1、PUC3030A的结构特点及性能指标

PUC3030A的内部功能框图如图1所示:PUC3030A内部为64MHz ARM7TDIMI 32位微处理器，约60MIPs，固定为小模式运行，可以处理MP3、AAC等数字音频的解码和语音的编解码，具有完成一定数据处理分析的功能。PUC3030A内置48KB通用SRAM和256KB Flash RAM另有存储器保护单元和加密控制器，使其具有很好的程序和数据保密功能。

PUC3030A有内部PLL和功率控制器，使用6MHz内部工作频率，支持操作、空闲、休眠和关断四种模式。

PUC3030A的USB1.1接口支持控制传送、块传送、中断传送和等时传送方式。支持等时传送方式是 PUC3030A的USB接口的一大特点，是其它大多数CPU的内嵌USB控制器所不支持的功能。此功能可以支持USB音频和实时数据传输。其USB接口具有8KB FIFO也是其它大CPU的内嵌USB控制器所不具备的，甚至比许多专用USB控制芯片具备更多的USB数据缓存空间。

PUC3030A具有可灵活设置的中断控制器每个GPIO都可以被设置成FIQ或IRQ中断，每个GPIO的中断触发方式都可以设置成高电平触发、低电平触发、上升沿触发、下降沿触发等四种触发方式，使得指轮盘、红外接收器、键盘扫描等低速信号的处理完全可以处于背景程序中运行，不需要一直占用CPU时间进行扫描检测。

另外，PUC3030A还有12C主／从接口，66个GPIO，5个同步串行口，主模式最高24M位速率，从模式最高16M位速率，支持SPI、12S，多个同步串行口使得PUC3030A 特别适用于多通道USB音频产品、LED多屏显示系统、多通道数据采集与控制系统。PUC3030A的2个全功能串行口支持高速红外数据传（IRDA）。它还有3个32位定时/计数器，内部看门狗定时器，RTC实时时钟带日历和报警功能，BGA87封装芯片无此功能。

PUC3030A具有JTAR调试接口，支持Multi-ICE、Trace32和Jeeni等JTAG调试开发工具和ADS、SDT2.5等开发软件，提供了良好的开发环境。

由于PUC3030A具有上述优异性能，在许多应用领域甚至比采用51系列芯片更具有成本优势。这是因为：对于一般的应用，如果采用51芯片，通常需要扩展1片SRAM芯片、1片RTC芯片、1片Falsh芯片2片8255I/O扩展电路、1片USB控制芯片、1片看门狗电路；除了运算处理速度远低于PUC3030A芯片外，采用51方案的成本远高于PUC3030A；由于布线多、PCB板面积大等问题，使得采用51方案的电路可靠性远低于采用PUC3030A的单芯片方案。

PUC3030A目前提供PQFP100和LFBGA81两种封装形式。PQFP100的封装尺寸为23.2mm×17.2mm，LFBGA81的封装尺寸9mm×9mm。后者缺少RTC功能，比前者的GPIO少，适合于PCB面积特别小的场合。

2、PUC3030A具有竞争力的应用领域

2.1便携式带U盘功能的MP3播放器

由于PUC3030A支持Nand Flash、MMC、SDC、CF卡等多种Flash芯片和Flash卡，并且可以通过GPIO模拟总线方式支持硬盘，因此它最适宜用来开发便携式带U盘功能的MP3播放器。

PUC3030A使用ARM核进行MP3数据的存取和解码。ARM公司提供了解码库，MICRONAS公司移植到PUC3030A上。操作系统采用MICRONAS公司专门为便携式MP3播放器设计的实时操作系统，以库文件形式提供。因此，用户只需修改相应的键盘显示程序即可完成产品设计，大大缩短了用户的开发周期，减少人力资源的投入。

2.2支持长时间录音的数字录音笔

由于PUC3030A支持多种语音压缩格式，如果采用PUC3030A作为数据编解码处理器，再利用其内置的USB1.1接口作为数据传输接口，只需外接一片低成本的语音ADC芯片和一片大容量的Flash或MMC卡即可构成一个支持长时间录音的数字录音笔。PUC3030A内置RTC，可以自动记录每段录音的时间信息。

2.3基于USB1.1的便携式数据采集系统

由于PUC3030A具有适合于便携式数据采集系统的传输控制和数据处理功能，因此，在采用USB总线供电时，只需外接ADC/DAC和电源管理芯片就可以构成完整的USB数据采集系统。而且，由于PUC3030A具有实时数据无损压缩的能力，在某些应用场合，如数据量大且数据可压缩比大的音频和图像数据的采集系统，可以在低成本的USB1.1标准下实现高保真的传送。

2.4手持式水表抄表系统

在PUC3030A推出之前，由笔者承接开发的手持式水表抄表系统，采用了SAMSUNG公司的S3B44X0芯片，需要外部扩展一片USB接口芯片USBN9603、一片BootRom芯片29C040、一片用于提供程序运行空间的外部SDRAM。而改用PUC3030A后， 由于PUC3030A具有上述4种芯片的功能，可以用PUC3030A代替。这样大大减少了PCB板面积，简化了布线工作，显著地提高了系统的可靠性。另外，PUC3030A的系统功耗很低，这个优点尤其适宜电池供电的手持式仪器。

2.5税控收款机

由于PUC3030A具有良好的程序和数据加密功能，并具有强大的数据处理能力，可以运行数据库。而且，其内部的RTC时钟可以提供每笔收款的时间记录，2个全功能（含RXD、CTS、DSR、DCD、RTS、DTR、RI、TXD）的UART接口可以方便地与各种条码阅读器、磁卡阅读器、IC卡阅读器和Modem等设备连接。

2.6 USB条码阅读器/磁卡阅读机/

智能卡读写及指纹识别门锁/考勤机

PUC3030A内置USB接口和RTC，并具有良好的程序和数据加密功能，且系统功耗低，可以构成USB总线供电的单芯片条码阅读器/磁卡阅读机/智能卡读写机及指纹识别门锁/考勤机，不再需要外界电源变压器和串口线等，易于安装和使用。内部RTC可以提供每条记录的时间信息。

2.7 LED多屏显示系统

LED多屏显示系统广泛应用于机场、车站和码头等场合。PUC3030A的高速处理功能和SPI接口，使得它特别适用于LED多屏显示系统。传统的LED显示屏幕，基本上采用80518位处理器外加许多扩展芯片构成控制系统。下面以最常见的LED显示屏产品为例，对采用PUC3030A的方案和采用51芯片加扩展芯片的方案作一对比，如表1所示。

除了上述应用场合，PUC3030A还可以应用于其他许多领域，尤其是需要带USB接口、Flash、RTC、多同步串口、多异步串口等资源的应用场合。