1、第十第十章章(5)基于基于ARM微處微處理器理器的硬的硬件系件系統(tǒng)設(shè)統(tǒng)設(shè)計計10.1 基于基于ARM微處理器的系統(tǒng)設(shè)計概述微處理器的系統(tǒng)設(shè)計概述（理解）（理解）10.2 S3C2440A微處理器微處理器（了解）（了解）S3C2440A微處理器簡介S3C2440A內(nèi)部結(jié)構(gòu)及主要特性S3C2440A外部引腳10.3 ARM微處理器最小硬件系統(tǒng)微處理器最小硬件系統(tǒng)（掌握）（掌握）電源模塊時鐘模塊復(fù)位模塊JTAG調(diào)試接口外部存儲器模塊10.4 人機(jī)交互接口人機(jī)交互接口鍵盤與LED接口（掌握）LCD顯示接口（理解）觸摸屏接口（理解）10.5 通信接口通信接口串行通信接口（掌握）其他通信接口（理解）10.

2、2 10.2 基于基于ARMARM內(nèi)核的常用微處理器簡介內(nèi)核的常用微處理器簡介ARMARM微處理器有多種內(nèi)核結(jié)構(gòu)，還有多種多樣的內(nèi)微處理器有多種內(nèi)核結(jié)構(gòu)，還有多種多樣的內(nèi)部功能配置組合，所以在設(shè)計一個系統(tǒng)時選擇最合部功能配置組合，所以在設(shè)計一個系統(tǒng)時選擇最合適的適的ARMARM芯片是非常重要的。芯片是非常重要的。 一些主流的一些主流的ARM9ARM9處理器芯片如：處理器芯片如：飛思卡爾：飛思卡爾：MC9328MX27MC9328MX27三星：三星：S3C2440A S3C2440A AtmelAtmel公司：公司：AT91SAM9263 AT91SAM9263 意法半導(dǎo)體：意法半導(dǎo)體：STR9

3、1x STR91x 恩智浦半導(dǎo)體：恩智浦半導(dǎo)體：LPC2000 LPC2000 系列系列 飛思卡爾公司的飛思卡爾公司的ARMARM微處理器芯片微處理器芯片美國美國飛思卡爾公司采用飛思卡爾公司采用ARMARM內(nèi)核的微處理器命名為內(nèi)核的微處理器命名為i.MXi.MX系列，系列，該系列主要包含以下子系列：該系列主要包含以下子系列：i.MXS，i.MXL，i.MX1，i.MX21，i.MX27，i.MX31，i.MX35，i.MX37、i.MX51等該系列微處理器主要應(yīng)用于智能手機(jī)、便攜式多媒體播放器、該系列微處理器主要應(yīng)用于智能手機(jī)、便攜式多媒體播放器、便攜式導(dǎo)航設(shè)備、視頻監(jiān)控、銷售終端機(jī)系統(tǒng)和條碼

4、掃描儀便攜式導(dǎo)航設(shè)備、視頻監(jiān)控、銷售終端機(jī)系統(tǒng)和條碼掃描儀等消費(fèi)類、工業(yè)、健康等領(lǐng)域的產(chǎn)品。等消費(fèi)類、工業(yè)、健康等領(lǐng)域的產(chǎn)品。除除i.MXi.MX系列微處理器以外，飛思卡爾公司還有少數(shù)其他產(chǎn)品系列微處理器以外，飛思卡爾公司還有少數(shù)其他產(chǎn)品也采用了也采用了ARMARM內(nèi)核，例如適用于便攜式多媒體播放器和導(dǎo)航內(nèi)核，例如適用于便攜式多媒體播放器和導(dǎo)航設(shè)備的設(shè)備的STMP37XXSTMP37XX系列產(chǎn)品。系列產(chǎn)品。飛思卡爾公司的飛思卡爾公司的i.MX27i.MX27l采用采用ARM926EJ-SARM926EJ-S內(nèi)核，內(nèi)核，一級指令緩存和數(shù)據(jù)緩存一級指令緩存和數(shù)據(jù)緩存各有各有16KB16KBl集成了

5、集成了1616通道通道DMADMA和和ETMETM實(shí)時調(diào)試接口實(shí)時調(diào)試接口lAHBAHB總線采用了總線采用了6 63 3多多層交叉開關(guān)（層交叉開關(guān)（MAXMAX），），支持多個并行事項(xiàng)，改善支持多個并行事項(xiàng)，改善總線的有效吞吐量?？偩€的有效吞吐量。l其外部存儲器接口可以支其外部存儲器接口可以支持持16/3216/32位位SDRAMSDRAM或或DDRDDR存儲器、存儲器、8/168/16位位NAND NAND flashflash存儲器和存儲器和PSRAMPSRAM。三星公司推出的基于三星公司推出的基于ARMARM內(nèi)核的微處理器主要面向消費(fèi)類便攜式設(shè)備內(nèi)核的微處理器主要面向消費(fèi)類便攜式設(shè)備,

6、,為手持為手持設(shè)備和一般應(yīng)用提供了高性價比和高性能的微控制器解決方案。設(shè)備和一般應(yīng)用提供了高性價比和高性能的微控制器解決方案。包括：包括：采用采用ARM7TDMIARM7TDMI內(nèi)核的內(nèi)核的S3C44B0S3C44B0和和S3C3410S3C3410采用采用ARM926EJ-SARM926EJ-S內(nèi)核的內(nèi)核的S3C2412S3C2412，S3C2413S3C2413，S3C2416S3C2416，S3C2450S3C2450和和S3C24A0S3C24A0采用采用ARM920TARM920T內(nèi)核的內(nèi)核的S3C2410S3C2410，S3C2440S3C2440，S3C2442S3C2442和和

7、S3C2443S3C2443采用采用ARM1176JZFARM1176JZF內(nèi)核的內(nèi)核的S3C6400S3C6400等等三星公司采用三星公司采用ARMARM內(nèi)核的微處理器主要按照應(yīng)用來劃分，如通用型內(nèi)核的微處理器主要按照應(yīng)用來劃分，如通用型3232位位MCUMCU主要采用主要采用ARM7TDMIARM7TDMI內(nèi)核，面向內(nèi)核，面向CAN/LINCAN/LIN總線、以太網(wǎng)、發(fā)動機(jī)控制和總線、以太網(wǎng)、發(fā)動機(jī)控制和RFIDRFID等應(yīng)用場合。等應(yīng)用場合。 三星公司的三星公司的ARMARM微處理器芯片微處理器芯片三星公司的三星公司的S3C2440AS3C2440A采用采用ARM920TARM920T內(nèi)

8、核，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)了MMUMMU，AMBAAMBA總線和哈佛架構(gòu)總線和哈佛架構(gòu)的高速緩沖體系結(jié)構(gòu)。的高速緩沖體系結(jié)構(gòu)。在高速緩存方面采用了獨(dú)立的在高速緩存方面采用了獨(dú)立的16 KB16 KB的的I-cacheI-cache和和16 KB16 KB的的D-D-cachecache。采用采用0.13 0.13 m CMOSm CMOS工藝標(biāo)準(zhǔn)宏工藝標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲器單元，其低功耗、單元和存儲器單元，其低功耗、簡潔的結(jié)構(gòu)和全靜態(tài)電路設(shè)計簡潔的結(jié)構(gòu)和全靜態(tài)電路設(shè)計特別適合對成本和功耗敏感的特別適合對成本和功耗敏感的應(yīng)用。應(yīng)用。為了降低整機(jī)系統(tǒng)的成本，提為了降低整機(jī)系統(tǒng)的成本，提供了各類豐富的功能模塊

9、，在供了各類豐富的功能模塊，在系統(tǒng)設(shè)計中無需配置額外的外系統(tǒng)設(shè)計中無需配置額外的外部組件。部組件。 AtmelAtmel公司的公司的ARMARM微處理器芯片微處理器芯片美國美國AtmelAtmel公司繼成功推出公司繼成功推出AT89AT89系列（兼容系列（兼容MCS-51MCS-51）和）和AT90AT90系列系列(RISC)(RISC)單單片機(jī)后，采用業(yè)界流行的片機(jī)后，采用業(yè)界流行的ARMARM內(nèi)核推出了更強(qiáng)的內(nèi)核推出了更強(qiáng)的3232位位AT91AT91系列微控制器。系列微控制器。該系列主要包含以下子系列：該系列主要包含以下子系列：AT91M42800AAT91M42800A，AT91M55

10、800AAT91M55800AAT91RM9200AT91RM9200，AT91SAM7AAT91SAM7AAT91SAM7L(AT91SAM7L(低功耗低功耗) )，AT91SAM7SAT91SAM7SAT91SAM7SEAT91SAM7SE，AT91SAM7XAT91SAM7XAT91SAM9AT91SAM9，AT91SAM9XEAT91SAM9XE和和AT91X40AT91X40AT91AT91系列微控制器使用高密度系列微控制器使用高密度CMOSCMOS技術(shù)，集成了技術(shù)，集成了ARMARM內(nèi)核和大量的內(nèi)核和大量的FlashFlash存儲器、片內(nèi)存儲器、片內(nèi)RAMRAM和各種外圍功能模塊，

11、為許多需要加強(qiáng)運(yùn)算的嵌入式應(yīng)和各種外圍功能模塊，為許多需要加強(qiáng)運(yùn)算的嵌入式應(yīng)用提供了高度靈活且性價比高的解決方案。用提供了高度靈活且性價比高的解決方案。AtmelAtmel公司的公司的AT91SAM9263AT91SAM9263基于基于ARM926EJ-SARM926EJ-S內(nèi)核的內(nèi)核的3232位微處理器位微處理器帶帶MMUMMU存儲器管理單元，支持存儲器管理單元，支持DSPDSP擴(kuò)展指令和擴(kuò)展指令和JAVAJAVA硬件加速，硬件加速，當(dāng)運(yùn)行在當(dāng)運(yùn)行在200MHz200MHz時擁有時擁有220MIPS220MIPS的運(yùn)算性能的運(yùn)算性能AT91SAM9263AT91SAM9263具備兩組獨(dú)立的外

12、部存儲器總線具備兩組獨(dú)立的外部存儲器總線EBI0EBI0和和EBI1EBI1，可以連接多種內(nèi)存設(shè)備和大容量可以連接多種內(nèi)存設(shè)備和大容量IDEIDE硬盤設(shè)備硬盤設(shè)備內(nèi)部嵌有內(nèi)部嵌有LCDLCD控制器，可支持控制器，可支持2D2D圖形加速、雙通道圖形加速、雙通道DMADMA和圖和圖像傳感器接口像傳感器接口集成了多種標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)接口，例如集成了多種標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)接口，例如USARTUSART，SPISPI，TWITWI，定時計，定時計數(shù)器，數(shù)器，PWMPWM，多媒體卡接口和，多媒體卡接口和CANCAN控制器等控制器等意法半導(dǎo)體公司的意法半導(dǎo)體公司的ARMARM微處理器芯片微處理器芯片意法半導(dǎo)體有限公司意法半導(dǎo)

13、體有限公司(STMicroelectronics)(STMicroelectronics)是全球最大的半導(dǎo)體公司之一。是全球最大的半導(dǎo)體公司之一。其采用其采用ARMARM內(nèi)核的微處理器主要包括三個系列：采用內(nèi)核的微處理器主要包括三個系列：采用Cortex-M3Cortex-M3內(nèi)核的內(nèi)核的STM32STM32系列、采用系列、采用ARM7TDMIARM7TDMI內(nèi)核的內(nèi)核的STR7STR7系列和采用系列和采用ARM966E-SARM966E-S內(nèi)核的內(nèi)核的STR9STR9系列。系列。STM32STM32系列產(chǎn)品得益于系列產(chǎn)品得益于Cortex-M3Cortex-M3在架構(gòu)上進(jìn)行的多項(xiàng)改進(jìn)，包括性

14、能和在架構(gòu)上進(jìn)行的多項(xiàng)改進(jìn)，包括性能和代碼密度同時得以提升的代碼密度同時得以提升的Thumb-2Thumb-2指令集，大幅度提高的中斷響應(yīng)，而且指令集，大幅度提高的中斷響應(yīng)，而且所有新功能都同時具有業(yè)界最優(yōu)的功耗水平。所有新功能都同時具有業(yè)界最優(yōu)的功耗水平。STR7STR7系列產(chǎn)品融合了系列產(chǎn)品融合了1616位和位和3232位產(chǎn)品的優(yōu)勢，適合嵌入式控制應(yīng)用，如位產(chǎn)品的優(yōu)勢，適合嵌入式控制應(yīng)用，如工業(yè)控制、工廠自動化、銷售終端設(shè)備、醫(yī)療和測試設(shè)備以及電信和消費(fèi)工業(yè)控制、工廠自動化、銷售終端設(shè)備、醫(yī)療和測試設(shè)備以及電信和消費(fèi)電子應(yīng)用等。電子應(yīng)用等。STR9STR9系列結(jié)合了系列結(jié)合了ARM9EAR

15、M9E處理器內(nèi)核和通用閃存，并加入了聯(lián)網(wǎng)功能，使處理器內(nèi)核和通用閃存，并加入了聯(lián)網(wǎng)功能，使實(shí)現(xiàn)各種要求苛刻的應(yīng)用變得更加簡單和廉價。實(shí)現(xiàn)各種要求苛刻的應(yīng)用變得更加簡單和廉價。意法半導(dǎo)體公司的意法半導(dǎo)體公司的STR91xSTR91x采用采用96 MHz ARM966E-S96 MHz ARM966E-S內(nèi)核，內(nèi)核，帶有單周期的帶有單周期的DSPDSP指令和與介質(zhì)指令和與介質(zhì)無關(guān)的聯(lián)網(wǎng)功能；無關(guān)的聯(lián)網(wǎng)功能；大容量存儲器可滿足復(fù)雜的應(yīng)用、大容量存儲器可滿足復(fù)雜的應(yīng)用、實(shí)時操作系統(tǒng)實(shí)時操作系統(tǒng)(RTOS)(RTOS)、通信協(xié)、通信協(xié)議棧和數(shù)據(jù)存儲的需求；雙體閃議棧和數(shù)據(jù)存儲的需求；雙體閃存是實(shí)現(xiàn)在線編

16、程存是實(shí)現(xiàn)在線編程(IAP)(IAP)和和E E2 2PROMPROM仿真的理想結(jié)構(gòu)。仿真的理想結(jié)構(gòu)。 具有優(yōu)化具有優(yōu)化DMADMA數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)流的10/100 10/100 MM以太網(wǎng)接口；以太網(wǎng)接口；支持支持USBUSB，CANCAN，SPISPI，I2CI2C，UART/IrDAUART/IrDA和多個計時器，最多和多個計時器，最多8080個個5 V5 V兼容的兼容的GPIOGPIO；帶有帶有1010位位ADCADC并具有全方位的并具有全方位的CPUCPU監(jiān)控功能；監(jiān)控功能；靈活的功耗和時鐘管理功能，具靈活的功耗和時鐘管理功能，具有多種低功耗模式和帶鬧鐘功能有多種低功耗模式和帶鬧鐘功能的

17、低功耗實(shí)時時鐘。的低功耗實(shí)時時鐘。恩智浦半導(dǎo)體的恩智浦半導(dǎo)體的ARMARM微處理器芯片微處理器芯片l恩智浦半導(dǎo)體由飛利浦在恩智浦半導(dǎo)體由飛利浦在 50 50 多年前創(chuàng)立。恩智浦提供半導(dǎo)多年前創(chuàng)立。恩智浦提供半導(dǎo)體、系統(tǒng)解決方案和軟件，為電視、機(jī)頂盒、智能識別應(yīng)用、體、系統(tǒng)解決方案和軟件，為電視、機(jī)頂盒、智能識別應(yīng)用、手機(jī)、汽車以及其他形形色色的電子設(shè)備提供更好的感知體手機(jī)、汽車以及其他形形色色的電子設(shè)備提供更好的感知體驗(yàn)。驗(yàn)。l恩智浦半導(dǎo)體基于恩智浦半導(dǎo)體基于ARM7ARM7的的LPC2000 LPC2000 為為32 32 位微控制器設(shè)定了位微控制器設(shè)定了新的性價比，包括新的性價比，包括LP

18、C213xLPC213x，LPC214xLPC214x、LPC2101/2/3LPC2101/2/3等系列，等系列， 采用了采用了0.16-0.18 m0.16-0.18 m工藝工藝l更高性能產(chǎn)品系列更高性能產(chǎn)品系列(LPC2300,LPC2400,LPC2800)(LPC2300,LPC2400,LPC2800)采用了采用了0.14um0.14um工藝工藝恩智浦半導(dǎo)體的恩智浦半導(dǎo)體的LPC2000LPC2000lARM7TDMI-SARM7TDMI-S內(nèi)核內(nèi)核三級流水線三級流水線馮馮諾依曼架構(gòu)諾依曼架構(gòu)T: ThumbT: Thumb指令集指令集D: DebugD: Debug擴(kuò)展擴(kuò)展M:

19、M: 增強(qiáng)的乘法指令增強(qiáng)的乘法指令(32B x 8B - 64B)(32B x 8B - 64B)I: I: 內(nèi)核帶有內(nèi)核帶有EmbeddedICEEmbeddedICE邏輯功能擴(kuò)展邏輯功能擴(kuò)展S: S: 軟核軟核l高速嵌入式高速嵌入式FlashFlashl豐富的外設(shè)資源豐富的外設(shè)資源UART, SPI, I2C, CAN, USB, ethernetUART, SPI, I2C, CAN, USB, ethernet等等l工業(yè)級芯片工業(yè)級芯片工作溫度范圍工作溫度范圍: : 4040C C+85+85C / +105C / +105C Cl豐富開發(fā)工具支持豐富開發(fā)工具支持高性能高性能, , 低

20、價格低價格ARMARM芯片的選型芯片的選型性能參數(shù)的考慮性能參數(shù)的考慮ARMARM核版本核版本工作頻率工作頻率內(nèi)部存儲器容量內(nèi)部存儲器容量電源控制電源控制DSPDSP協(xié)處理器協(xié)處理器功耗功耗外設(shè)接口的考慮外設(shè)接口的考慮USBUSB接口接口RTCRTCGPIOGPIO數(shù)量數(shù)量其他因素其他因素芯片封裝的選擇芯片封裝的選擇芯片的封裝有很多種類型，如：芯片的封裝有很多種類型，如：DIPDIP、QFPQFP、PGAPGA、BGABGA等等在散熱性能、信號完整性特性、體積大小等方面的要求在散熱性能、信號完整性特性、體積大小等方面的要求10.3 ARM10.3 ARM微處理器最小硬件系統(tǒng)的設(shè)計微處理器最小硬

21、件系統(tǒng)的設(shè)計nARMARM微處理器微處理器；n電源模塊電源模塊，包括，包括CPUCPU內(nèi)核和內(nèi)核和I/OI/O接口電源電源；接口電源電源；n時鐘模塊時鐘模塊，包括系統(tǒng)主時鐘，包括系統(tǒng)主時鐘和實(shí)時時鐘；和實(shí)時時鐘；n復(fù)位模塊復(fù)位模塊，包括系統(tǒng)上電復(fù)，包括系統(tǒng)上電復(fù)位、手動復(fù)位和內(nèi)部復(fù)位；位、手動復(fù)位和內(nèi)部復(fù)位；n存儲器模塊存儲器模塊，包括程序保存，包括程序保存存儲器（存儲器（FLASHFLASH）和程序運(yùn)）和程序運(yùn)行存儲器（行存儲器（SDRAMSDRAM）；）；nJTAGJTAG調(diào)試接口模塊調(diào)試接口模塊。 最小硬件系統(tǒng)通常是指以最小硬件系統(tǒng)通常是指以嵌入式處理器為嵌入式處理器為核心核心，包含，包

22、含電電源、時鐘和復(fù)位源、時鐘和復(fù)位等保障處理器等保障處理器正常工作的基本硬件電路正常工作的基本硬件電路 。S3C2440AS3C2440A最小硬件系統(tǒng)：電源模塊最小硬件系統(tǒng)：電源模塊電源模塊是系統(tǒng)工作的能量來源，其電壓、電源模塊是系統(tǒng)工作的能量來源，其電壓、紋波、內(nèi)阻和驅(qū)動能力等性能直接影響到系統(tǒng)紋波、內(nèi)阻和驅(qū)動能力等性能直接影響到系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，因此電源模塊在系統(tǒng)設(shè)計中至工作的穩(wěn)定性，因此電源模塊在系統(tǒng)設(shè)計中至關(guān)重要。關(guān)重要。電源電源電壓電壓一定要在系統(tǒng)需求的范圍之內(nèi)一定要在系統(tǒng)需求的范圍之內(nèi)電源的電源的驅(qū)動能力驅(qū)動能力一定要能滿足整個系統(tǒng)的功率需一定要能滿足整個系統(tǒng)的功率需求求電源紋波和

23、電路電源紋波和電路干擾干擾的處理的處理在設(shè)計在設(shè)計PCBPCB時需要對模擬電源和數(shù)字電源進(jìn)行物時需要對模擬電源和數(shù)字電源進(jìn)行物理上的隔離理上的隔離S3C2440AS3C2440A最小硬件系統(tǒng)：時鐘模塊最小硬件系統(tǒng)：時鐘模塊時鐘模塊為系統(tǒng)提供同步工作信號，其穩(wěn)定性直接關(guān)系時鐘模塊為系統(tǒng)提供同步工作信號，其穩(wěn)定性直接關(guān)系到系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。到系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。在在ARMARM嵌入式系統(tǒng)中通常包括頻率較高的嵌入式系統(tǒng)中通常包括頻率較高的系統(tǒng)主時鐘系統(tǒng)主時鐘和和頻率較低的頻率較低的實(shí)時時鐘。實(shí)時時鐘。時鐘經(jīng)內(nèi)部鎖相環(huán)后得到四組時鐘信號：時鐘經(jīng)內(nèi)部鎖相環(huán)后得到四組時鐘信號：uFCLKFCLK：ARM92

24、0TARM920T內(nèi)核內(nèi)核uHCLKHCLK：AHBAHB總線、存儲器控制器、中斷控制器、總線、存儲器控制器、中斷控制器、LCDLCD控制器、控制器、DMADMA控控制器和制器和USBUSB主機(jī)模塊主機(jī)模塊uPCLKPCLK：訪問訪問APBAPB總線的外設(shè)，如總線的外設(shè)，如WDTWDT，I I2 2S S，I I2 2C C，PWMPWM定時器，定時器，MMCMMC接口，接口，ADCADC，UARTUART，GPIOGPIO，RTCRTC和和SPISPI等模塊等模塊uUCLKUCLK：USBUSB模塊需要的模塊需要的48 MHz48 MHz時鐘時鐘S3C2440AS3C2440A最小硬件系統(tǒng)：

25、復(fù)位模塊最小硬件系統(tǒng)：復(fù)位模塊系統(tǒng)上電復(fù)位、手動復(fù)位和內(nèi)部復(fù)位系統(tǒng)上電復(fù)位、手動復(fù)位和內(nèi)部復(fù)位一般來說系統(tǒng)對外部復(fù)位信號波形有一定的要求，一般來說系統(tǒng)對外部復(fù)位信號波形有一定的要求，若不能滿足要求若不能滿足要求( (例如持續(xù)時間過短例如持續(xù)時間過短) )，則系統(tǒng)將，則系統(tǒng)將不能正常工作。不能正常工作。 l存儲器模塊為系統(tǒng)程序的保存和運(yùn)行提供空間，存儲器模塊為系統(tǒng)程序的保存和運(yùn)行提供空間，在系統(tǒng)設(shè)計中主要根據(jù)處理器的存儲器接口選擇在系統(tǒng)設(shè)計中主要根據(jù)處理器的存儲器接口選擇合適的存儲器芯片（合適的存儲器芯片（存儲類型、容量、速度和接存儲類型、容量、速度和接口類型口類型 ）lARMARM最小系統(tǒng)中的

26、存儲器通常包括存放程序的最小系統(tǒng)中的存儲器通常包括存放程序的NAND FlashNAND Flash和用于程序運(yùn)行的和用于程序運(yùn)行的SDRAMSDRAM。l存儲器模塊通常掛接在存儲器模塊通常掛接在ARMARM芯片的芯片的局部總線上局部總線上( (外部三總線外部三總線) )。S3C2440AS3C2440A最小硬件系統(tǒng)：存儲器模塊最小硬件系統(tǒng)：存儲器模塊“Steppingstone”為系統(tǒng)從外部為系統(tǒng)從外部Flash存存儲器引導(dǎo)提供支持儲器引導(dǎo)提供支持使用使用16位存儲芯片構(gòu)造位存儲芯片構(gòu)造32位寬存儲位寬存儲器系統(tǒng)器系統(tǒng)ARMARM微處理器一般都采用微處理器一般都采用JTAGJTAG作為基本調(diào)

27、試接口作為基本調(diào)試接口nTRSTnTRST，TMSTMS，TCKTCK，TDITDI和和TDOTDOS3C2440AS3C2440A最小硬件系統(tǒng)：調(diào)試接口最小硬件系統(tǒng)：調(diào)試接口10.4 10.4 人機(jī)交互接口人機(jī)交互接口 人機(jī)交互接口主要用于人與設(shè)備之間的信息人機(jī)交互接口主要用于人與設(shè)備之間的信息交換，通常包括用于信息輸入的鍵盤、觸摸屏，交換，通常包括用于信息輸入的鍵盤、觸摸屏，以及信息輸出的各類顯示以及信息輸出的各類顯示設(shè)備設(shè)備。 以以S3C2440A的相關(guān)接口為例介紹各類接口硬的相關(guān)接口為例介紹各類接口硬件件結(jié)構(gòu)與使用結(jié)構(gòu)與使用：鍵盤與鍵盤與LEDLED接口接口LCDLCD顯示接口顯示接口

28、觸摸屏接口觸摸屏接口鍵盤與鍵盤與LEDLED接口接口按鍵和按鍵和LED是最常用的兩種輸入輸出器件，使用是最常用的兩種輸入輸出器件，使用它們可以實(shí)現(xiàn)簡單的信號輸入和輸出，在嵌入式系統(tǒng)它們可以實(shí)現(xiàn)簡單的信號輸入和輸出，在嵌入式系統(tǒng)中有重要用途。中有重要用途。這類簡單外設(shè)與處理器進(jìn)行連接時，通常有兩種這類簡單外設(shè)與處理器進(jìn)行連接時，通常有兩種方式：一是使用處理器的方式：一是使用處理器的GPIO直接控制直接控制，由處理器，由處理器運(yùn)行相應(yīng)軟件來實(shí)現(xiàn)所需功能；二是使用運(yùn)行相應(yīng)軟件來實(shí)現(xiàn)所需功能；二是使用專用的控制專用的控制芯片芯片來獲取按鍵信息以及驅(qū)動顯示。來獲取按鍵信息以及驅(qū)動顯示。GPIO(Gene

29、ral Purpose Input)可以實(shí)現(xiàn)任何一可以實(shí)現(xiàn)任何一般用途的信號輸入般用途的信號輸入/輸出。輸出。ARM處理器芯片的大部分引腳都可以通過設(shè)定處理器芯片的大部分引腳都可以通過設(shè)定相應(yīng)的控制寄存器實(shí)現(xiàn)基本的相應(yīng)的控制寄存器實(shí)現(xiàn)基本的GPIO功能，并可編程功能，并可編程設(shè)置信號方向、電平上拉設(shè)置信號方向、電平上拉/下拉等功能。下拉等功能。在在S3C2440A中共有中共有130個多功能個多功能I/O引腳，這引腳，這些引腳除了可以作為某個特殊功能使用外，均可以些引腳除了可以作為某個特殊功能使用外，均可以配置成配置成GPIO模式，并分為以下八組：模式，并分為以下八組：Port A(GPA)：2

30、5個輸出端口個輸出端口Port B(GPB)：11個輸入個輸入/輸出端口輸出端口Port C(GPC)：16個輸入個輸入/輸出端口輸出端口Port D(GPD)：16個輸入個輸入/輸出端口輸出端口Port E(GPE)：16個輸入個輸入/輸出端口輸出端口Port F(GPF)：8個輸入個輸入/輸出端口輸出端口Port G(GPG)：16個輸入個輸入/輸出端口輸出端口Port H(GPH)：9個輸入個輸入/輸出端口輸出端口Port J(GPJ)：13個輸入個輸入/輸出端口輸出端口GPIOGPIO例例10.110.1：使用使用S3C2440AS3C2440A的端口的端口G G的第的第4 47 7引

31、腳驅(qū)動四個引腳驅(qū)動四個LEDLED，并點(diǎn)亮，并點(diǎn)亮GPG4GPG4引腳的引腳的LEDLED。每組每組GPIO端口均有各自的寄存器組，主要包括端口均有各自的寄存器組，主要包括端口端口配置寄存器（配置寄存器（GPxCON）、端口數(shù)據(jù)寄存器（）、端口數(shù)據(jù)寄存器（GPxDAT）、端口上拉寄存器（）、端口上拉寄存器（GPxUP）。寄存器名寄存器名地址地址讀寫屬性讀寫屬性功能功能復(fù)位值復(fù)位值GPGCONGPGCON0 x560000600 x56000060可讀可寫可讀可寫配置引腳功能為配置引腳功能為輸入輸入/ /輸出輸出/ /其他其他0 x000 x00GPGDATGPGDAT0 x560000640

32、x56000064可讀可寫可讀可寫G G端口數(shù)據(jù)寄存器端口數(shù)據(jù)寄存器未定義未定義GPGUPGPGUP0 x560000680 x56000068可讀可寫可讀可寫上拉配置寄存器上拉配置寄存器低電平低電平0 0有效有效0 xFC000 xFC00G端口共有端口共有16個個GPIO引腳，寄存器引腳，寄存器GPGCON寬度為寬度為32位，每個引腳的功能各由位，每個引腳的功能各由2位來選擇控制位來選擇控制，第，第4引腳的控制位如下：引腳的控制位如下：GPGCONGPGCON寄存器位寄存器位功能選擇功能選擇GPG7GPG715:1415:1400=00=輸入輸入 01=01=輸出輸出10=EINT15 1

33、1=10=EINT15 11=保留保留GPG6GPG613:1213:1200=00=輸入輸入 01=01=輸出輸出10=EINT14 11=10=EINT14 11=保留保留GPG5GPG511:1011:1000=00=輸入輸入 01=01=輸出輸出10=EINT13 11=10=EINT13 11=保留保留GPG4GPG49:89:800=00=輸入輸入 01=01=輸出輸出10=EINT12 11=10=EINT12 11=保留保留寄存器寄存器GPGDAT和和GPGUP寬度均為寬度均為16位，位，各引腳按其編號與相應(yīng)的寄存器位對應(yīng)。各引腳按其編號與相應(yīng)的寄存器位對應(yīng)。GPGDAT中存放

34、的即為需要輸出的數(shù)據(jù)，根中存放的即為需要輸出的數(shù)據(jù)，根據(jù)硬件電路連接圖可知，要將第據(jù)硬件電路連接圖可知，要將第4引腳引腳LED點(diǎn)亮，點(diǎn)亮，則對應(yīng)的引腳應(yīng)輸出低電平，所以寄存器則對應(yīng)的引腳應(yīng)輸出低電平，所以寄存器GPGDAT中的中的7:4位應(yīng)設(shè)置為二進(jìn)制值位應(yīng)設(shè)置為二進(jìn)制值1110。本例中端口為輸出功能，因此寄存器本例中端口為輸出功能，因此寄存器GPGUP中對應(yīng)各位均設(shè)置為中對應(yīng)各位均設(shè)置為1，將上拉電阻斷開。，將上拉電阻斷開。GPGCONEQU0 x56000060GPGDATEQU0 x56000064GPGUPEQU0 x56000068；配置；配置GPGCON寄存器，設(shè)置相關(guān)引腳為輸出功

35、能寄存器，設(shè)置相關(guān)引腳為輸出功能LDRR0, =GPGCON LDRR1, R0 BICR1, R1, #0 x0000FF00 ORRR1, R1, #0 x00005500 STRR1, R0；配置；配置GPGUP寄存器，斷開各上拉電阻寄存器，斷開各上拉電阻LDRR0, =GPGUPLDRR1, R0ORRR1, R1, #0 x00F0STRR1, R0；輸出驅(qū)動數(shù)據(jù)，點(diǎn)亮；輸出驅(qū)動數(shù)據(jù)，點(diǎn)亮GPG4引腳對應(yīng)的引腳對應(yīng)的LEDLDRR2, =GPGDATLDRR3, R2ORRR3, R3, #0 x00F0BICR3, R3, #0 x0010STRR3, R2使用使用GPIO的問題：

36、的問題：l按鍵或按鍵或LED數(shù)量較大數(shù)量較大時，由于處理器時，由于處理器GPIO數(shù)量有限數(shù)量有限，無法滿足硬件電路設(shè)計需求；無法滿足硬件電路設(shè)計需求；l采用采用GPIO的驅(qū)動方式需要的驅(qū)動方式需要CPU執(zhí)行軟件來執(zhí)行軟件來完成相應(yīng)的功能，需占用大量的處理器時間完成相應(yīng)的功能，需占用大量的處理器時間，在多任務(wù)系統(tǒng)中很難滿足實(shí)時性要求。，在多任務(wù)系統(tǒng)中很難滿足實(shí)時性要求。采用專用的控制芯片來驅(qū)動鍵盤及數(shù)碼管采用專用的控制芯片來驅(qū)動鍵盤及數(shù)碼管l直接驅(qū)動數(shù)碼管直接驅(qū)動數(shù)碼管/同時掃描管理多同時掃描管理多個個按鍵按鍵/內(nèi)內(nèi)含有顯示譯碼器含有顯示譯碼器l有多種控制指令，如消隱、閃爍、左移、右有多種控制指

37、令，如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。移、段尋址等。l通常采用通常采用I2C等串行總線等串行總線與系統(tǒng)連接與系統(tǒng)連接專用控制芯片專用控制芯片在嵌入式系統(tǒng)中常用的在嵌入式系統(tǒng)中常用的LCD產(chǎn)品主要有兩產(chǎn)品主要有兩種：一種是帶有驅(qū)動電路的種：一種是帶有驅(qū)動電路的LCD顯示模塊；另顯示模塊；另一種則僅是一種則僅是LCD顯示屏，沒有驅(qū)動電路，需要顯示屏，沒有驅(qū)動電路，需要與驅(qū)動電路配合使用。與驅(qū)動電路配合使用。在常見的在常見的ARM處理器芯片中，通常都帶有處理器芯片中，通常都帶有LCD控制器，可以直接驅(qū)動多種控制器，可以直接驅(qū)動多種LCD顯示屏。顯示屏。S3C2440A中的中的LCD控制器模塊，可以

38、直接控制器模塊，可以直接與與STN或或TFT等多種不同分辨率的單色等多種不同分辨率的單色/彩色彩色LCD連接，具有將顯示緩存（在系統(tǒng)存儲器中連接，具有將顯示緩存（在系統(tǒng)存儲器中）中的）中的LCD圖象數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠繄D象數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠縇CD 驅(qū)動電路驅(qū)動電路的邏輯功能，驅(qū)動其完成各類數(shù)據(jù)的顯示。的邏輯功能，驅(qū)動其完成各類數(shù)據(jù)的顯示。LCDLCD顯示接口顯示接口按照觸摸屏的工作原理和感應(yīng)觸摸信息按照觸摸屏的工作原理和感應(yīng)觸摸信息的介質(zhì)來分，常見的觸摸屏有四類：的介質(zhì)來分，常見的觸摸屏有四類：l電阻式電阻式l電容式電容式l紅外線式紅外線式l表面聲波式表面聲波式觸摸屏接口觸摸屏接口電阻屏根據(jù)引出線數(shù)多少

39、，可分為四線、五電阻屏根據(jù)引出線數(shù)多少，可分為四線、五線、六線等多線電阻觸摸屏。線、六線等多線電阻觸摸屏。S3C2440A處理器中內(nèi)置了處理器中內(nèi)置了A/D轉(zhuǎn)換器，并提供了轉(zhuǎn)換器，并提供了一個專用的四線電阻式觸摸屏接口，此接口引出了四根一個專用的四線電阻式觸摸屏接口，此接口引出了四根信號線信號線XP，XM，YP，YM，分別對應(yīng)觸摸屏上的，分別對應(yīng)觸摸屏上的X，X，Y，Y，因此在硬件接口設(shè)計上十分簡潔。，因此在硬件接口設(shè)計上十分簡潔。10.5 10.5 通信接口通信接口 通信接口通常用于嵌入式設(shè)備與其他設(shè)備通信接口通常用于嵌入式設(shè)備與其他設(shè)備進(jìn)行信息交換，由于各類設(shè)備性能指標(biāo)差異進(jìn)行信息交換，由

40、于各類設(shè)備性能指標(biāo)差異巨大，要實(shí)現(xiàn)信息的傳遞需要進(jìn)行速率、電巨大，要實(shí)現(xiàn)信息的傳遞需要進(jìn)行速率、電平、時序、信息格式等多方面的轉(zhuǎn)換和匹配平、時序、信息格式等多方面的轉(zhuǎn)換和匹配，所以該類接口種類十分豐富。，所以該類接口種類十分豐富。串行通信串行通信SCISCI接口接口其他通信接口其他通信接口S3C2440S3C2440中的中的UARTUART模塊模塊接口初始化接口初始化：ULCON、UCON、UFCON、UMCON、UBRDIV數(shù)據(jù)傳遞數(shù)據(jù)傳遞：UTRSTAT、UFSTAT、UTXH、URXH接收錯誤狀況：接收錯誤狀況：UERSTATS3C2440AS3C2440A中中UART0UART0的的相

41、關(guān)寄存器相關(guān)寄存器例例10.2：UART0采用查詢方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，要采用查詢方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，要求使用求使用8位數(shù)據(jù)位，位數(shù)據(jù)位，1位停止位，奇校驗(yàn)，傳輸速位停止位，奇校驗(yàn)，傳輸速率率115200bps，不使用，不使用FIFO，關(guān)閉流控制，處理，關(guān)閉流控制，處理器外設(shè)時鐘器外設(shè)時鐘PCLK=66.68MHz。步驟步驟1：接口初始化接口初始化設(shè)置幀格式、時鐘來源、收發(fā)模式、中斷配置、設(shè)置幀格式、時鐘來源、收發(fā)模式、中斷配置、FIFO的使用、波特率計算等的使用、波特率計算等步驟步驟2：數(shù)據(jù)傳遞數(shù)據(jù)傳遞：可選擇使用查詢方式或中斷方式傳遞可選擇使用查詢方式或中斷方式傳遞主要用于幀格式配置主要用于幀格

42、式配置ULCON0=0 x23步驟步驟1 1：UART0UART0的初始化的初始化配置配置ULCON0線路控制寄存器線路控制寄存器主要用于時鐘源選擇、收發(fā)模式、中斷配置等主要用于時鐘源選擇、收發(fā)模式、中斷配置等UCON0=0 x0005步驟步驟1 1：UART0UART0的初始化的初始化配置配置UCON0控制寄存器控制寄存器主要用于使能主要用于使能FIFO及相關(guān)參數(shù)配置及相關(guān)參數(shù)配置UFCON0=0 x00步驟步驟1 1：UART0UART0的初始化的初始化配置配置UFCON0 FIFO控制寄存器控制寄存器主要用于設(shè)置主要用于設(shè)置UART模塊與模塊與Modem相關(guān)參數(shù)相關(guān)參數(shù)UFCON0=0

43、x00步驟步驟1 1：UART0UART0的初始化的初始化配置配置UMCON0調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器控制寄存器控制寄存器步驟步驟1 1：UART0UART0的初始化的初始化配置配置UBRDIV0波特率波特率控制寄存器控制寄存器UBRDIV= int (UART時鐘頻率時鐘頻率/(波特率波特率16) ) 1采用采用66.68MHz的的PCLK作為時鐘源，為得到作為時鐘源，為得到115200bps的的速率，則：速率，則：UBRDIV= int (66.68M/(11520016) ) 1 =int(36.176) 1=35實(shí)際實(shí)際波特率波特率=UART時鐘頻率時鐘頻率/(UBRDIV+1)16) =66.68M/(35+1) 16)115764bps實(shí)際的工作速率與理論值之間存在實(shí)際的工作速率與理論值之間存在偏差偏差：(115764 115200)/115200100% = +0.49%初始化程序段初始化程序段ULCON0EQU0 x50000000UCON0EQU0 x50000004UFCON0EQU0 x50000008UMCON0EQU0 x5000000CUBRDIV0EQU0