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1、LPC80x的IO口双电源供电介绍
细心的用户可能会发现,在LPC802(TSSOP20)和LPC804(TSSOP24)这两款封装的芯片上,提供了一种以前没有的性能,称为IO口双电源供电(Dual IO Supply)。
什么是IO口双电源供电呐?其实,它是指将芯片两边的管脚分别由两个电源域供电,从而使得它们可以分别工作在不同的电压范围。
这样设计的好处在于,可以让这两款芯片同时适配两种不同工作电压的外部器件,在某些应用环境下节省外部电平转换器件。
如下图所示,芯片左边管脚的电压范围由VDDio控制,右边管脚的电压范围由VDD控制。
图1. LPC802/804 IO口双电源供电
例如用户可以把VDDio设置为3.3V,而VDD设置为1.8V;通过SWM把需要连接到3.3V器件的信号对接到左侧,把需要连接到1.8V器件的信号对接到右侧。
在具有双电源供电的芯片上,还有另一项特殊功能,即在芯片内部把一侧的输入信号直连到另一侧输出,而不经过内部的其它逻辑单元,使该芯片部分具有了电平转换器件的功能。
用户在实际使用时,可通过SWM定义LPC80x一边的任意两个管脚为输入管脚:In0, In1,另一边的任意两个管脚为输出管脚:Out0, Out1。设置完成后,相对应的两个输入、输出管脚可看作物理上相连,只是有一个方向性的限制。这样,一个加在输入管脚上的信号可无延迟地到达输出管脚,而无需软件的介入,这两对信号就构成为了一个电平转换器件。
2、管脚的电气特性
管脚的电气特性如下图所示,管脚的高低电压阈值由相对应的电源电压决定。
由VDDio供电的管脚电气特性:
图2. VDDio供电的管脚电气特性
由VDD供电的管脚电气特性:
图3. VDD供电的管脚电气特性
需要注意的一点:当使用ADC功能时,VDDio和VDD都需要提供2.5伏以上的电压,否则会影响ADC转换精度。
3、管脚使用的区别
对于提供IO口双电源供电功能的芯片(DS-Dual power supply)和不提供IO口双电源供电功能的芯片(SS-Single power supply),它们的管脚功能稍有不同,如下图所示:
图4. SS芯片和DS芯片的引脚比较
DS芯片的第2脚为VDDio,而SS芯片的第2脚用作PIO0_17。
此外,DS芯片使用13、14脚作为ISP USART口,而SS芯片使用6、19脚作为ISP USART口,实际使用中要注意。
4、一个电平转换的演示实例
4.1 实例介绍
该演示实例模拟了一个3.3V的应用系统,通过LPC802向另一个1.8V的应用系统传输信号的过程。
在传输信号之前,LPC802使用SWM将PIO0_14 配为电平转换的In0,将PIO0_11配为电平转换的Out0,3.3V的应用系统发送一个方波到LPC802的PIO0_14管脚上,该方波无延时地直接从PIO0_11输出,送往1.8V的应用系统。
为方便演示,这里使用LPC802的PIO0_9管脚输出方波来模拟3.3V的应用系统发出的方波。
图5. LPC802电平转换演示
4.2 演示实例所需环境的建立
演示实例使用演示板LPCXpress802,并做相应配置及修改:
板上JP1需放置在3.3V一侧,使得VDD = 3.3V
将上原有SS芯片LPC802M001JDH20替换为DS芯片LPC802M011JDH20
移除R35,放置0欧电阻R23,使得VDDio = 1.8V
图6. 开发板设置
板子配置及修改完成后,将管脚PIO0_9 和 PIO0_14连在一起(可通过Arduino插座)。
演示实例所用例程,在相应的应用笔记发布后,可到NXP官网下载。
4.3 演示步骤
通过USB线给演示板上电
在电脑上打开串口助手(可选,若只需观察波形可忽略)
编译例程及下载
使用示波器观观察PIO0_14管脚上的3.3V方波,和PIO0_11管脚上的1.8V方波
4.4 演示结果
演示结果如图所示:
图7. 电平转换方波波形
PIO0_11管脚信号可实时跟随PIO0_14管脚上的信号,且电平得到转换,LPC802实现了电平转换器件的功能。
5、总结
LPC80x的双电源供电机制,为用户扩大了器件的选型范围,并可以在需要的时候配置出两对引脚,实现电平转换的功能,节省了相应的器件。
LPC80x只配置了20个引脚,非常适合于小型的应用场景,通常这种小型的应用环境都是相对地对成本敏感,这种双电源供电机制恰好可以帮助客户更有效地控制成本。
作者:谢愉 文章出处:恩智浦MCU加油站
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