5章 嵌入式应用系统硬件设计-2015

第五章

ARM应用系统硬件设计

第五章

ARM应用系统硬件设计

以samsung公司的S3C2410为例，介绍嵌入式应用系统的硬件设计基本方法和相关部件的原理，包括存储系统以及输入输出装置等。 通过本章学习，应掌握：◆嵌入式最小系统组成◆主要外围部件工作原理◆ S3C2410启动过程

ARM应用系统硬件设计◆◆◆◆◆嵌入式最小系统 S3C2410X概述嵌入式系统硬件基本电路 S3C2410X外围接口部件工作原理 S3C2410X启动程序

5.1嵌入式最小系统晶振电路系统总线扩展复位电路电源电路

串行接口添加实际需要的部件构成特定应用系统———体积小，功耗低，成本低。

嵌入式微处理器

JTAG接口

Flash存储器

SDRAM存储器

图5-1嵌入式最小系统原理图

TQ2440开发板

2015/3/25

ARM应用系统硬件设计◆◆◆◆◆嵌入式最小系统 S3C2410X概述嵌入式系统硬件基本电路 S3C2410X外围接口部件工作原理 S3C2410X启动程序

5.2

S3C2410X概述

Samsung公司推出的32位RISC处理器S3C2410X,为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。 S3C2410A采用了ARM920T内核，运行频率可达266MHZ。

S3c2410X芯片= ARM920T内核+协处理器+片内外设ARM920T内核含3部分： ARM9TDMI处理器内核 存储管理单元MMU 高速缓存： 16KB数据 CACHE, 16KB指令CACHE

协处理器2个： CP14(调试) CP15(存储系统控制、测试)

内部先进的位控制器总线 (AMBA2.0, AHB/APB) ARM带MMU的先进的体系结构支持 WINCE、EPOC32、 LINUX;

片内外设： 外部存储器控制器(SDRAM控制和芯片选择逻辑); LCD控制器 4路DMA; 3个通用异步串行端口(UART), 2通道SPI; 1个IIC总线， 1个 IIS总线控制器； SD卡接口 2个USB HOST, 1个USB DEVICE(VER1.1); 4个PWM定时器和一个内部定时器； 1个看门狗定时器； 117个通用IO; 24个外部中断； 8通道10位ADC和触摸屏接口； 带日历功能RTC; PLL时钟发生单元；

1、体系结构 ARM920T内核由ARM9内核ARM9TDMI、32KB的 Cache、MMU三部分组成，片内外设分为高速外设和低速外设，分别用AHB总线和APB总线连接。

ARM920T功能

ARM920T内核含3部分： ARM9TDMI处理器内核 存储管理单元MMU 高速缓存： 16KB数据 CACHE, 16KB指令CACHE

协处理器2个： CP14(调试) CP15(存储系统控制、测试)

高速缓存(CACHE)1、为什么采用高速缓存微处理器的时钟频率比内存速度提高快得多，高速缓存可以提高内存的平均性能。 2、高速缓存的工作原理高速缓存是一种小型、快速的存储器，它保存部分主存内容的拷贝。高

速缓存控制器

数据CACHE主存

CPU

地址数据

片内外设： 外部存储器控制器(SDRAM控制和芯片选择逻辑); LCD控制器 4路DMA; 3个通用异步串行端口 (UART), 2通道SPI; 1个IIC总线， 1个 IIS总线控制器； SD卡接口 2个USB HOST,高速外 1个USB DEVICE(VER1.1); 4个PWM定时器和一个内部定设和低时器；速外设 1个看门狗定时器； 117个通用IO;分别用 24个外部中断； AHB总 8通道10位ADC和触摸屏接口； 带日历功能RTC;线和 PLL时钟发生单元；

APB总线连接。

总线和总线桥CPU低速设备

高速总线桥

低速总线

存储器

高速设备

数据

键盘

ARM公司提出的AMBA总线标准

总线和总线桥CPU低速设备

高速总线桥

低速总线

存储器

高速设备

数据

键盘

ARM公司提出的AMBA总线标准

它的功能框图如下图

2、中断控制器1) 55个中断源IRQ(1个看门狗定时器，5个定时器，9个UARTs,24个外部中断，4个 DMA,2个 RTC,2个ADC,1个 IIC,2个 SPI,1个 SDI,2个 USB,1个 LCD,和 1个电池故障);

2)电平/边沿触发模式的外部中断源，可编程触发极性； 3)支持为紧急中断请求提供快速中断服务FIQ。

3、具有脉冲带宽调制功能的定时器4通道 16位具有 PWM功能的定时器，1通道 16位内部定时器，可基于 DMA或中断工作；

4、RTC(实时时钟)1)全面的时钟特性：秒、分、时、日期，星期，月和年； 2) 32.768KHz工作；具有报警中断、节拍中断。

5、通用 I/O端口：117个，大多为复用。 6、UART:3通道 UART,可以基于 DMA模式或中断模式工作；