嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開(kāi)發(fā)——ARM與C/OS-Ⅱ第六講基于ARM的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電子信息學(xué)系程健嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開(kāi)發(fā)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)基于ARM的硬件設(shè)計(jì)主要介紹基于ARM7的嵌入式硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，包括結(jié)構(gòu)、主要接口、存儲(chǔ)器選用方案以及外設(shè)、顯示等方面的內(nèi)容。嵌入式硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)外圍存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)方法鍵盤(pán)、LCD等人機(jī)交互接口的設(shè)計(jì)觸摸屏的設(shè)計(jì)以太網(wǎng)設(shè)計(jì)CAN總線(xiàn)設(shè)計(jì)基于ARM的硬件設(shè)計(jì)主要介紹基于ARM7的嵌入式硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)SamsungS3C44B0XSamsungS3C44B0X微處理器是三星公司專(zhuān)為手持設(shè)備和一般應(yīng)用提供的高性?xún)r(jià)比和高性能的微控制器解決方案，它使用ARM7TDMI核，工作在66MHZ。為了降低系統(tǒng)總成本和減少外圍器件，這款芯片中還集成了下列部件：8KBCache、外部存儲(chǔ)器控制器、LCD控制器、4個(gè)DMA通道、2通道UART、1個(gè)多主I2C總線(xiàn)控制器、1個(gè)IIS總線(xiàn)控制器，5通道PWM定時(shí)器及一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器、71個(gè)通用I/O口、8個(gè)外部中斷源、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、8通道10位ADC等。SamsungS3C44B0XSamsungS3C44B基于ARM的嵌入式硬件平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)基于ARM架構(gòu)的32位微處理器SamsungS3C44B0X2MBNORFlash(BIOS)8MBSDRM(系統(tǒng)內(nèi)存)16MBNANDFlash(硬盤(pán)）USB接口PDIUSBD12兩個(gè)RS-232串行通信接口JTAG調(diào)試端口LCD顯示鍵盤(pán)輸入TCP/IP協(xié)議CANBUS基于ARM的嵌入式硬件平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)基于ARM架構(gòu)的32位微處芯片體系結(jié)構(gòu)芯片體系結(jié)構(gòu)S3C44B0X存儲(chǔ)系統(tǒng)的特征支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的大/小端選擇(通過(guò)外部引腳和程序進(jìn)行選擇)地址空間：具有8個(gè)存儲(chǔ)體，每個(gè)存儲(chǔ)體可達(dá)32Mb，總共可達(dá)256MB。對(duì)所有存儲(chǔ)體的訪(fǎng)問(wèn)大小均可進(jìn)行改變（8位／16位／32位）8個(gè)存儲(chǔ)體中，Bank0－Bank5可支持ROM、SRAM；Bank6、Bank7可支持ROM、SRAM和FP／EDO／SDRAM等。S3C44B0X存儲(chǔ)系統(tǒng)的特征支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的大/小端選擇(通復(fù)位后的S3C44B0X的存儲(chǔ)器映射表

32MB

32MB

32MB

32MB

32MB

28MB

256MB

SA[27:0]

可存取

區(qū)域

特殊功能

寄存器（4MB）

SROM

（nGCS0）

SROM

（nGCS1）

SROM

（nGCS2）

SROM

（nGCS3）

SROM

（nGCS4）

SROM

（nGCS5）

SROM/DRAM/SDRAM

（nGCS6）

SROM/DRAM/SDRAM

（nGCS7）0x1000_0000

0x0e00_0000

0x0c00_0000

0x0e00_0000

0x0800_0000

0x0600_0000

0x0400_0000

0x0200_0000

0x01c0_0000

0x0000_0000

2MB/4MB/8MB/16MB/32MB2MB/4MB/8MB/16MB/32MB復(fù)位后的S3C44B0X的存儲(chǔ)器映射表32MB3系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間分配Bank0:1片2MBNORFlash，放置系統(tǒng)引導(dǎo)程序，系統(tǒng)上電復(fù)位后，PC指針自動(dòng)指向Bank0的第一個(gè)單元，進(jìn)行系統(tǒng)自舉。。Bank1：K9F2808（三星16MbyteFlash），非線(xiàn)性尋址。具體的時(shí)序可以參考K9F2808的datasheetBank2：PDIUSBD12。USB設(shè)備端接口芯片，占用系統(tǒng)外部中斷0。8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)。Bank3、Bank4未接設(shè)備?？梢怨U(kuò)展使用Bank5：RTL8019AS，ISA總線(xiàn)兼容的10M以太網(wǎng)（PHY＋MAC層）控制芯片。占用系統(tǒng)外部中斷1，16位數(shù)據(jù)總線(xiàn)；擴(kuò)展IO口系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間分配Bank0:1片2MBNORFlashBank6：SDRAM，起始地址為0xC000000。在SDRAM中，前512Kbyte的空間劃分出來(lái)，作為系統(tǒng)的LCD顯示緩沖區(qū)使用（更新其中的數(shù)據(jù)，就可以更新LCD的顯示）。系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)空間從0xC080000開(kāi)始。也就是，引導(dǎo)系統(tǒng)的時(shí)候，需要把system.bin文件復(fù)制到0xC080000開(kāi)始的地址空間，把PC指針指向0xC080000。Bank7：未使用?？梢詳U(kuò)展另一片SDRAM，或者其他的外設(shè)。系統(tǒng)的同步串行口（SIO），連接著觸摸屏控制芯片F(xiàn)M7843（與ADS7843完全兼容）；CAN總線(xiàn)控制芯片MCP2510；Max504（D/A）；鍵盤(pán)和LED掃描芯片ZLG7289。在同步串行口上，還可以擴(kuò)展其他的芯片。通過(guò)IO口控制設(shè)備的片選信號(hào)（CS）來(lái)防止設(shè)備的沖突。注：系統(tǒng)的外部總線(xiàn)主要有16位和8位。原理圖設(shè)計(jì)的時(shí)候需要注意16總線(xiàn)和8位總線(xiàn)的區(qū)別。在連接不同總線(xiàn)寬度的外設(shè)，地址是否需要依次向后錯(cuò)位。Bank6：SDRAM，起始地址為0xC000000。在SD本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)S3C44B0X與FLASH的連接（HalfWord方式）S3C44B0X與FLASH的連接（HalfWord方式）使用Bank0上的1片2MBflash來(lái)放置系統(tǒng)BIOS，系統(tǒng)上電以后，PC指針自動(dòng)指向Bank0的第一個(gè)單元，開(kāi)始進(jìn)行系統(tǒng)自舉。系統(tǒng)自舉完成以后，便從硬盤(pán)中將系統(tǒng)文件和用戶(hù)應(yīng)用程序復(fù)制到SDRAM內(nèi)存中執(zhí)行。Bank1上接16MNANDFlash，當(dāng)做系統(tǒng)硬盤(pán)使用，可以構(gòu)造文件系統(tǒng)，存放海量數(shù)據(jù)。用SDRAM當(dāng)作系統(tǒng)內(nèi)存，只有Bank6/Bank7能支持SDRAM，所以將SDRAM接在Bank6上。如果同時(shí)使用Bank6/Bank7，則要求連接相同容量的存儲(chǔ)器，而且其地址空間在物理上是連續(xù)的。存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)使用Bank0上的1片2MBflash來(lái)放置系統(tǒng)BIOS，NAND和NOR——性能比較NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)NOR的讀速度比NAND稍快一些NAND的寫(xiě)入速度比NOR快很多NAND的擦除速度遠(yuǎn)比NOR的快大多數(shù)寫(xiě)入操作需要先進(jìn)行擦除操作NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少NAND和NOR——性能比較NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種接口差別NORflash帶有SRAM接口，線(xiàn)性尋址，可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)NANDflash使用復(fù)用接口和控制IO多次尋址存取數(shù)據(jù)NAND讀和寫(xiě)操作采用512字節(jié)的塊，這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤(pán)管理此類(lèi)操作易于取代硬盤(pán)等類(lèi)似的塊設(shè)備接口差別NORflash帶有SRAM接口，線(xiàn)性尋址，可以很容量和成本NANDflash生產(chǎn)過(guò)程更為簡(jiǎn)單，成本低常見(jiàn)的NORflash為128KB～16MB，而NAND

flash通常有8～128MBNOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)NAND在CompactFlash、SecureDigital、PCCards和MMC存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大容量和成本NANDflash生產(chǎn)過(guò)程更為簡(jiǎn)單，成本低可靠性和耐用性在NAND中每塊的最大擦寫(xiě)次數(shù)是100萬(wàn)次，而NOR的擦寫(xiě)次數(shù)是10萬(wàn)次位交換的問(wèn)題NANDflash中更突出，需要ECC糾錯(cuò)NANDflash中壞塊隨機(jī)分布，需要通過(guò)軟件標(biāo)定——產(chǎn)品量產(chǎn)的問(wèn)題可靠性和耐用性在NAND中每塊的最大擦寫(xiě)次數(shù)是100萬(wàn)次，而關(guān)于BOOTROMBank0：系統(tǒng)的啟動(dòng)ROM（FlashRom）。在系統(tǒng)復(fù)位的時(shí)候，處理器的PC（程序計(jì)數(shù)器）指針指向0x0地址。在Bank0的起始地址的程序，就是系統(tǒng)的初始化程序。此程序的主要任務(wù)是：1、管理處理器的中斷服務(wù)程序處理器的中斷是從0x0地址開(kāi)始，引導(dǎo)ROM負(fù)責(zé)把這一部分的中斷映射到另一個(gè)區(qū)域，以便系統(tǒng)處理。具體的做法，可以參考44binit.s里面的代碼。（這部分代碼是三星主頁(yè)可以提供，它把系統(tǒng)的中斷，映射到了不同的指針?biāo)赶虻牡刂房臻g（主要就是系統(tǒng)RAM的空間））。關(guān)于BOOTROMBank0：系統(tǒng)的啟動(dòng)ROM（Flash2、初始化硬件平臺(tái)，配置其他的BankS3C44B0X的Bank0是通過(guò)外部的一個(gè)管腳提供的上拉、下拉電阻來(lái)配置的。主要包括：數(shù)據(jù)位數(shù)（8位、16位、32位），數(shù)據(jù)格式（大端、小端）。而其他的Bank的配置，以及讀寫(xiě)周期等信息是靠Bank0內(nèi)部的代碼配置相應(yīng)的寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，系統(tǒng)的引導(dǎo)Rom也負(fù)責(zé)配置系統(tǒng)的其他的一些寄存器，比如，系統(tǒng)的PLL（鎖頻環(huán)）配置，系統(tǒng)的IO口等一些端口功能的配置等等。2、初始化硬件平臺(tái)，配置其他的Bank3、系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)引導(dǎo)Rom負(fù)責(zé)檢測(cè)系統(tǒng)的啟動(dòng)所必須的外設(shè)是否正常。主要是系統(tǒng)的SDRAM的檢測(cè)。4、系統(tǒng)的軟件設(shè)置，更新系統(tǒng)（system.bin）用戶(hù)可以在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，按任意鍵，進(jìn)入系統(tǒng)的軟件設(shè)置狀態(tài)。通過(guò)引導(dǎo)Rom設(shè)置或者查看系統(tǒng)的一些軟件信息。包括：通過(guò)開(kāi)啟USB端口；更新系統(tǒng)文件system.bin；LCD顯示測(cè)試；演示程序的裝載測(cè)試；鍵盤(pán)測(cè)試；觸摸屏的坐標(biāo)校準(zhǔn)；觸摸屏測(cè)試；以太網(wǎng)地址的設(shè)置等3、系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)I/O子系統(tǒng)的層次模型I/O子系統(tǒng)：I/O設(shè)備、相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和I/O子系統(tǒng)組成嵌入式I/O子系統(tǒng)。I/O子系統(tǒng)的目標(biāo)是對(duì)RTOS和應(yīng)用程序員隱藏設(shè)備特定的信息，并且對(duì)系統(tǒng)的外圍I/O設(shè)備提供一個(gè)統(tǒng)一的訪(fǎng)問(wèn)方法。I/O子系統(tǒng)的層次模型I/O子系統(tǒng)：I/O設(shè)備、相關(guān)的設(shè)備驅(qū)從不同角度看I/O系統(tǒng)從系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)者角度看，I/O操作意味著與設(shè)備的通信、對(duì)設(shè)備編程初始化和請(qǐng)示執(zhí)行設(shè)備與系統(tǒng)之間的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸以及操作完成后通知請(qǐng)求者。系統(tǒng)軟件工程師必須理解設(shè)備的物理特性，如寄存器的定義和設(shè)備的訪(fǎng)問(wèn)方法。從RTOS的角度看，I/O操作意味著對(duì)I/O請(qǐng)求定位正確的設(shè)備，對(duì)設(shè)備定位正確的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，并解決對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的請(qǐng)求。有時(shí)要求RTOS保證對(duì)設(shè)備的同步訪(fǎng)問(wèn)。RTOS必須進(jìn)行抽象，對(duì)應(yīng)用程序員隱含設(shè)備的特性。從應(yīng)用程序員角度看，目標(biāo)是找到一個(gè)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一和精練的方法與系統(tǒng)中出現(xiàn)的所有類(lèi)型的設(shè)備。從不同角度看I/O系統(tǒng)從系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)者角度看，I/O操作意味I/O接口的編址方式——端口映射

1）I/O接口獨(dú)立編址——端口映射方式這種編址方式是將存儲(chǔ)器地址空間和I/O接口地址空間分開(kāi)設(shè)置，互不影響。設(shè)有專(zhuān)門(mén)的輸入指令（IN）和輸出指令（OUT）來(lái)完成I/O操作。主要優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)存地址空間與I/O接口地址空間分開(kāi)，互不影響，譯碼電路較簡(jiǎn)單，并設(shè)有專(zhuān)門(mén)的I/O指令，所以編程序易于區(qū)分，且執(zhí)行時(shí)間短，快速性好。缺點(diǎn)：只用I/O指令訪(fǎng)問(wèn)I/O端口，功能有限且要采用專(zhuān)用I/O周期和專(zhuān)用I/O控制線(xiàn)，使微處理器復(fù)雜化。I/O接口的編址方式——端口映射

1）I/O接口獨(dú)立編址——I/O接口的編址方式——內(nèi)存映射

1）2）I/O接口與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址方式——內(nèi)存映射這種編址方式不區(qū)分存儲(chǔ)器地址空間和I/O接口地址空間，把所有的I/O接口的端口都當(dāng)作是存儲(chǔ)器的一個(gè)單元對(duì)待，每個(gè)接口芯片都安排一個(gè)或幾個(gè)與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編號(hào)的地址號(hào)。也不設(shè)專(zhuān)門(mén)的輸入/輸出指令，所有傳送和訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器的指令都可用來(lái)對(duì)I/O接口操作。主要優(yōu)點(diǎn)：訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存的指令都可用于I/O操作，數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)；同時(shí)I/O接口可與存儲(chǔ)器部分共用譯碼和控制電路。缺點(diǎn)：一是I/O接口要占用存儲(chǔ)器地址空間的一部分；二是因不用專(zhuān)門(mén)的I/O指令，程序中較難區(qū)分I/O操作。

I/O接口的編址方式——內(nèi)存映射

1）2）I/O接口與存儲(chǔ)器DMAI/ODMAI/ODMA允許設(shè)備直接訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存而不用包含處理器，在數(shù)據(jù)傳輸操作開(kāi)始之前，處理器設(shè)置DMA控制器，在數(shù)據(jù)傳輸期間，讀寫(xiě)操作均不通過(guò)處理器。DMA傳輸速度取決于I/O設(shè)備的傳輸速度、內(nèi)存設(shè)備的速度和DMA控制器的速度。通過(guò)指定源地址、目的內(nèi)存地址和傳輸?shù)紻MA控制器長(zhǎng)度，處理器建立傳輸操作。DMAI/ODMAI/OI/O接口設(shè)計(jì)

I/O接口電路也簡(jiǎn)稱(chēng)接口電路。它是主機(jī)和外圍設(shè)備之間交換信息的連接部件（電路）。它在主機(jī)和外圍設(shè)備之間的信息交換中起著橋梁和紐帶作用。設(shè)置接口電路的必要性：a)解決CPU和外圍設(shè)備之間的時(shí)序配合和通信聯(lián)絡(luò)問(wèn)題。b)解決CPU和外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和匹配問(wèn)題。c)解決CPU的負(fù)載能力和外圍設(shè)備端口選擇問(wèn)題。I/O接口設(shè)計(jì)I/O接口電路也簡(jiǎn)稱(chēng)接口電路。它是主機(jī)和外S3C44B0X的I/O接口ARM系統(tǒng)完成I/O功能的標(biāo)準(zhǔn)方法是使用存儲(chǔ)器映射I/O。這種方法使用特定的存儲(chǔ)器地址。當(dāng)從這些地址加載或向這些地址存儲(chǔ)時(shí)，它們提供I/O功能。典型情況下，從存儲(chǔ)器映射I/O地址加載用于輸入，而向存儲(chǔ)器映射I/O地址存儲(chǔ)用于輸出。S3C44B0X有71個(gè)多功能輸入\輸出管腳，構(gòu)成了7組I/O接口：兩個(gè)9位的輸入/輸出接口（E和F）兩個(gè)8位的輸入/輸出接口（D和G）一個(gè)16位的輸入/輸出接口（C）一個(gè)10位的輸出接口（A）一個(gè)11位的輸出接口（B）S3C44B0X的I/O接口ARM系統(tǒng)完成I/O功能的標(biāo)準(zhǔn)方本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)嵌入式開(kāi)發(fā)板與PC機(jī)的串行通訊嵌入式開(kāi)發(fā)板和PC機(jī)的通訊電纜可以按照如圖所示的方式連接。嵌入式開(kāi)發(fā)板與PC機(jī)的串行通訊嵌入式開(kāi)發(fā)板和PC機(jī)的通訊電纜鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)鍵盤(pán)模塊可能用來(lái)輸入數(shù)字型數(shù)據(jù)或者選擇控制設(shè)備的操作模式。鍵盤(pán)有兩種方案：一是采用現(xiàn)有的一些芯片實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)掃描；再就是用軟件實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)掃描。嵌入式控制器的功能很強(qiáng)，可能允分利用這一資源。鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)鍵盤(pán)模塊可能用來(lái)輸入數(shù)字型數(shù)據(jù)或者選擇控制設(shè)備的一個(gè)瞬時(shí)接觸開(kāi)關(guān)（按鈕）放置在每一行與線(xiàn)一列的交叉點(diǎn)。矩陣所需的鍵的數(shù)目顯然根據(jù)應(yīng)用程序而不同。每一行由一個(gè)輸出端口的一位驅(qū)動(dòng)，而每一列由一個(gè)電阻器上拉且供給輸入端口一位。鍵盤(pán)掃描陣列一個(gè)瞬時(shí)接觸開(kāi)關(guān)（按鈕）放置在每一行與線(xiàn)一列的交叉點(diǎn)。矩陣所鍵盤(pán)掃描過(guò)程就是讓微處理器按有規(guī)律的時(shí)間間隔查看鍵盤(pán)矩陣，以確定是否有鍵被按下。每個(gè)鍵被分配一個(gè)稱(chēng)為掃描碼的唯一標(biāo)識(shí)符。應(yīng)用程序利用該掃描碼，根據(jù)按下的鍵來(lái)判定應(yīng)該采取什么行動(dòng)。

消抖算法：組合鍵處理鍵盤(pán)掃描方法鍵盤(pán)掃描過(guò)程就是讓微處理器按有規(guī)律的時(shí)間間隔查看鍵盤(pán)矩陣，以L(fǎng)CD接口設(shè)計(jì)LCD顯示模塊液晶顯示是一種被動(dòng)的顯示，它不能發(fā)光，只能使用周?chē)h(huán)境的光。它顯示圖案或字符只需很小能量。液晶顯示所用的液晶材料是一種兼有液態(tài)和固體雙重性質(zhì)的有機(jī)物，它的棒狀結(jié)構(gòu)在液晶盒內(nèi)一般平行排列，但在電場(chǎng)作用下能改變其排列方向。LCD的背光：EL（場(chǎng)致發(fā)光）：2000-3000小時(shí)和LED光源：字符模式，50000小時(shí)LCD接口設(shè)計(jì)LCD顯示模塊LCD的顯示方式反射型LCD：底偏光片后面加了一塊反射板，它一般在戶(hù)外和光線(xiàn)良好的辦公室使用。透射型LCD：底偏光片是透射偏光片，它需要連續(xù)使用背光源，一般在光線(xiàn)差的環(huán)境使用。透反射型LCD：是處于以上兩者之間，底偏光片能部分反光，一般也帶背光源，光線(xiàn)好的時(shí)候，可關(guān)掉背光源；光線(xiàn)差時(shí)，可點(diǎn)亮背光源使用LCD。LCD的顯示方式反射型LCD：底偏光片后面加了一塊反射板，它反射型LCD的結(jié)構(gòu)反射型LCD的結(jié)構(gòu)LCD通常由兩種方式，一種是帶有驅(qū)動(dòng)芯片的LCD模塊，基本上屬于半成品一些新型的嵌入式處理器也可以直接使用芯片上的內(nèi)置LCD控制器來(lái)構(gòu)造顯示模塊，比如：s3c44b0可以支持STN的彩色/灰度/單色三種模式，灰度模式下可支持4級(jí)灰度和16級(jí)灰度，彩色模式下最多支持256色，LCD的實(shí)際尺寸可支持到640X480。LCD的驅(qū)動(dòng)方式LCD通常由兩種方式，一種是帶有驅(qū)動(dòng)芯片的LCD模塊，基本上嵌入式處理器與LCD的連接嵌入式處理器LCD模塊數(shù)據(jù)總線(xiàn)寄存器選擇使能信號(hào)有LCD控制器的嵌入式處理器LCDLCD控制信號(hào)線(xiàn)嵌入式處理器與LCD的連接數(shù)據(jù)總線(xiàn)寄存器選擇使能信號(hào)有LCD

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來(lái)講，由于顯示器模塊中已經(jīng)有顯示存儲(chǔ)器。顯存中的每一個(gè)單元對(duì)應(yīng)LCD上的一個(gè)點(diǎn)，只要顯存中的內(nèi)容改變，顯示結(jié)果便進(jìn)行刷新。于是便存在兩種刷新：1．直接根據(jù)系統(tǒng)要求對(duì)顯存進(jìn)行修改，一種是只需修改相應(yīng)的局部就可以，不需要判斷覆蓋等；另一種就是有覆蓋問(wèn)題，計(jì)算起來(lái)比較復(fù)雜，而且每做一點(diǎn)小的屏幕改變就進(jìn)行刷新，將增加系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。2．專(zhuān)門(mén)開(kāi)辟顯示內(nèi)存，在需要刷新時(shí)候由程序進(jìn)行顯示更新。這樣，不但可以減輕總線(xiàn)負(fù)荷，而且也比較合理，在有需要的時(shí)候進(jìn)行統(tǒng)一的顯示更新，界面也可以比較美觀(guān)，不致由于無(wú)法預(yù)料的刷新動(dòng)作導(dǎo)致顯示界面閃爍。LCD模塊的顯示控制從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來(lái)講，由于顯示器模塊中已經(jīng)有顯示存儲(chǔ)器。顯存前后臺(tái)雙重顯示緩存的顯示模塊結(jié)構(gòu)前后臺(tái)雙重顯示緩存的顯示模塊結(jié)構(gòu)觸摸屏接口設(shè)計(jì)觸摸屏的分類(lèi)電阻式觸摸屏表面聲波觸摸屏紅外式觸摸屏電容式觸摸屏觸摸屏接口設(shè)計(jì)觸摸屏的分類(lèi)電阻式觸摸屏電阻技術(shù)觸摸屏是一種對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境，故不怕灰塵、水汽和油污，可以用任何物體來(lái)觸摸，比較適合工業(yè)控制領(lǐng)域及辦公室內(nèi)有限人的使用。分為四線(xiàn)電阻和五線(xiàn)電阻觸摸屏電阻式觸摸屏電阻技術(shù)觸摸屏是一種對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境，故四線(xiàn)電阻觸摸屏原理四線(xiàn)電阻觸摸屏原理測(cè)量原理在觸摸點(diǎn)X、Y坐標(biāo)的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量電壓與測(cè)量點(diǎn)的等效電路圖所示，圖中P為測(cè)量點(diǎn)XVYY測(cè)量原理在觸摸點(diǎn)X、Y坐標(biāo)的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量電壓與測(cè)量點(diǎn)的等觸摸屏芯片觸摸屏芯片F(xiàn)M(ADS)7843的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)觸摸屏的驅(qū)動(dòng)選擇控制（X、Y通道）對(duì)于輸入電壓或附加電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換同步串行接口最大轉(zhuǎn)換速率125KHz可編程控制8位或者12位轉(zhuǎn)換模式工作電壓2.7V-5.0V兩個(gè)附加的輸入端口FM(ADS)7843的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)觸摸屏的驅(qū)動(dòng)選擇控制（X、YFM7843與ARM的連接FM7843與ARM的連接AD7843的工作時(shí)序同步串口（SIO）向ADS7843發(fā)送控制字轉(zhuǎn)換完成后從ADS7843串口讀出電壓轉(zhuǎn)換值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換時(shí)序（每次轉(zhuǎn)換需要24個(gè)時(shí)鐘周期）AD7843的工作時(shí)序同步串口（SIO）向ADS7843發(fā)送觸摸屏的驅(qū)動(dòng)#defineADS7843_CTRL_START 0x80#defineADS7843_GET_X 0x50#defineADS7843_GET_Y 0x10#defineADS7843_CTRL_12MODE 0x0#defineADS7843_CTRL_8MODE 0x8#defineADS7843_CTRL_SER 0x4#defineADS7843_CTRL_DFR 0x0#defineADS7843_CTRL_DISPWD 0x3 //Disablepowerdown#defineADS7843_CTRL_ENPWD 0x0 //enablepowerdown#defineADS7843_PIN_CS (1<<6) //GPF6#defineADS7843_PIN_PEN (1<<5) //GPG5//#defineADS7843_PIN_BUSY (1<<6)/////////觸摸屏動(dòng)作////////#defineTCHSCR_ACTION_NULL 0 #defineTCHSCR_ACTION_CLICK 1 //觸摸屏單擊#defineTCHSCR_ACTION_DBCLICK 2 //觸摸屏雙擊#defineTCHSCR_ACTION_DOWN 3 //觸摸屏按下#defineTCHSCR_ACTION_UP 4 //觸摸屏抬起#defineTCHSCR_ACTION_MOVE 5 //觸摸屏移動(dòng)#defineTCHSCR_IsPenNotDown() (rPDATG&ADS7843_PIN_PEN)voidTchScr_init(void);voidTchScr_GetScrXY(int*x,int*y);觸摸屏的驅(qū)動(dòng)#defineADS7843_CTRL_STA函數(shù)TchScrGetScrXY(int*x,int*y)的結(jié)構(gòu)函數(shù)TchScrGetScrXY(int*x,int*本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)以太網(wǎng)接口的基本知識(shí)1、傳輸編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼以太網(wǎng)接口的基本知識(shí)1、傳輸編碼以太網(wǎng)協(xié)議以太網(wǎng)MAC層物理傳輸幀（IEEE802.3）PRSDDASATYPEDATAPADFCS56位8位48位48位16位不超過(guò)1500字節(jié)可選32位PR： 同步位，收發(fā)雙方的時(shí)鐘同步，也指明傳輸?shù)乃俾剩?0M、100M）SD： 分隔位,表示下面跟著的是真正的數(shù)據(jù),而不是同步時(shí)鐘DA： 目的地址,以太網(wǎng)的地址為48位地址。如果為都為F,則是廣播地址SA： 源地址,48位,表明該幀的數(shù)據(jù)是哪個(gè)網(wǎng)卡發(fā)的,即發(fā)送端網(wǎng)卡地址

TYPE：類(lèi)型字段，表明該幀的數(shù)據(jù)是什么類(lèi)型。如：0800H表示數(shù)據(jù)為IP包，0806H表示數(shù)據(jù)為ARP包，814CH是SNMP包，8137H為IPX/SPX包

DATA：數(shù)據(jù)段，該段數(shù)據(jù)不能超過(guò)1500字節(jié)。PAD：填充位。以太網(wǎng)幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包最小不能小于60字節(jié),當(dāng)數(shù)據(jù)段不足46字節(jié)時(shí)，后面補(bǔ)000000.....(當(dāng)然也可以補(bǔ)其它值)

FCS:32位CRC數(shù)據(jù)校驗(yàn)位。該校驗(yàn)由網(wǎng)卡自動(dòng)完成以太網(wǎng)協(xié)議以太網(wǎng)MAC層物理傳輸幀（IEEE802.3以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)PR,SD,PAD,FCS這幾個(gè)數(shù)據(jù)段是由網(wǎng)卡自動(dòng)產(chǎn)生的；只需要理解DA、SA、TYPE、DATA四個(gè)段的內(nèi)容所有數(shù)據(jù)位的傳輸由低位開(kāi)始(傳輸?shù)奈涣魇褂寐鼜厮固鼐幋a)以太網(wǎng)的沖突退避算法是由硬件自動(dòng)執(zhí)行的DA+SA+TYPE+DATA+PAD最小為60字節(jié),最大為1514字節(jié)以太網(wǎng)卡可以接收三種地址的數(shù)據(jù)，一個(gè)是廣播地位，一個(gè)是多播地址(在嵌入式的環(huán)境中一般不用)，一個(gè)是它自已的地址任何兩個(gè)網(wǎng)卡的物理地址都是不一樣的，是世界上唯一的，網(wǎng)卡地址由專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)分配。以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)PR,SD,PAD,FCS這幾個(gè)數(shù)據(jù)段是嵌入式的以太網(wǎng)方案嵌入式處理器＋網(wǎng)卡芯片（RTL8019）對(duì)嵌入式處理器沒(méi)有特殊要求，通用性強(qiáng)處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過(guò)外部總線(xiàn)，速度慢，不適合于100M網(wǎng)絡(luò)帶有以太網(wǎng)絡(luò)接口的嵌入式處理器處理器面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)，速度快嵌入式的以太網(wǎng)方案嵌入式處理器＋網(wǎng)卡芯片（RTL8019）RTL8019的原理框圖RTL8019的原理框圖嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的特點(diǎn)與常規(guī)的網(wǎng)卡設(shè)計(jì)思路不同的是，在嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)的精簡(jiǎn)一直是個(gè)主要的原則。RTL8019AS作為網(wǎng)卡，時(shí)需要一片EEPROM作為配置存儲(chǔ)器，來(lái)確定通訊的端口地址，中斷地址，網(wǎng)卡的物理地址，工作模式，制造廠(chǎng)商等信息；而在嵌入式系統(tǒng)中，可以使用RTL8019AS的默認(rèn)配置和一些管腳作為網(wǎng)卡的初始化方法。這樣可以節(jié)省配置存儲(chǔ)器，減小嵌入式硬件平臺(tái)的體積。嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的特點(diǎn)與常規(guī)的網(wǎng)卡設(shè)計(jì)思路不同的是，在嵌入式系基于RTL8019的嵌入式以太網(wǎng)設(shè)計(jì)1RTL8019AS的初始化RTL8019支持即插即用模式和非即插即用模式。在嵌入式系統(tǒng)中，網(wǎng)卡的外設(shè)通常是不經(jīng)常插拔的，所以，為了系統(tǒng)的精簡(jiǎn)，配置RTL8019為非即插即用模式。有著固定的中斷，有著固定的端口地址，假設(shè)是端口是0x300（這里的端口是相對(duì)于ISA總線(xiàn)來(lái)說(shuō)的端口，對(duì)于ARM的總線(xiàn)，需要重新計(jì)算地址）。這些配置可以通過(guò)RTL8019的外部管腳，在系統(tǒng)上電復(fù)位的時(shí)候，自動(dòng)配置起來(lái)?；赗TL8019的嵌入式以太網(wǎng)設(shè)計(jì)1RTL8019AS關(guān)于RTL8019的RAMRTL8019含有16K字節(jié)的RAM，地址為0x4000-0x7fff(指的是RTL8019內(nèi)部的存儲(chǔ)地址，是RTL8019工作用的存儲(chǔ)器，可以通過(guò)遠(yuǎn)程DMA訪(fǎng)問(wèn)），每256個(gè)字節(jié)稱(chēng)為一頁(yè)，共有64頁(yè)。頁(yè)的地址就是地址的高8位，頁(yè)地址為0x40--0x7f。這16k的ram的一部分用來(lái)存放接收的數(shù)據(jù)包，一部分用來(lái)存儲(chǔ)待發(fā)送的數(shù)據(jù)包關(guān)于RTL8019的RAMRTL8019含有16K字節(jié)的RA2通過(guò)RTL8019AS發(fā)送數(shù)據(jù)

作為一個(gè)集成的以太網(wǎng)芯片，數(shù)據(jù)的發(fā)送校驗(yàn)，總線(xiàn)數(shù)據(jù)包的碰撞檢測(cè)與避免是由芯片自己完成的。我們只需要配置發(fā)送數(shù)據(jù)的物理層地址的源地址、目的地址、數(shù)據(jù)包類(lèi)型以及發(fā)送的數(shù)據(jù)就可以了。2通過(guò)RTL8019AS發(fā)送數(shù)據(jù)

作為一個(gè)集成的3、通過(guò)RTL8019AS接收數(shù)據(jù)

在RTL8019的初始化程序中已經(jīng)設(shè)置好了接收緩沖區(qū)的位置，并且配置好了中斷的模式。當(dāng)有一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包到達(dá)的時(shí)候，RTL8019會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，在ARM中斷處理程序中，接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的接收比較簡(jiǎn)單，即通過(guò)遠(yuǎn)端DMA把數(shù)據(jù)從RTL8019的RAM空間讀回ARM中處理。3、通過(guò)RTL8019AS接收數(shù)據(jù)

在RTL8019的初始化TCP/IP協(xié)議的層次應(yīng)用層(Application)BSD套接字(BSDSockets)傳輸層(Transport)TCP、UDP網(wǎng)絡(luò)層(Network)IP、ARP、ICMP、IGMP數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)IEEE802.3EthernetMAC物理層(Physical)TCP/IP協(xié)議的層次應(yīng)用層(Application)B嵌入式以太網(wǎng)中主要處理的協(xié)議ARP(AddressResolationProtocol)

地址解析協(xié)議ICMP(InternetControlMessagesProtocol)

網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文協(xié)議IP(InternetProtocol)網(wǎng)際協(xié)議TCP(TransferControlProtocol)

傳輸控制協(xié)議UDP(UserDatagramProtocol)

用戶(hù)數(shù)據(jù)包協(xié)議嵌入式以太網(wǎng)中主要處理的協(xié)議ARP(AddressResoARP地址解析協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層用32bit的IP地址來(lái)標(biāo)識(shí)不同的主機(jī)，而鏈路層使用48bit的物理（MAC）地址來(lái)標(biāo)識(shí)不同的以太網(wǎng)接口。只知道目的主機(jī)的IP地址并不能發(fā)送數(shù)據(jù)幀給它，必須知道目的主機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口的MAC地址才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀。ARP的功能是實(shí)現(xiàn)從IP地址到對(duì)應(yīng)物理地址的轉(zhuǎn)換。

源主機(jī)發(fā)送一份包含目的主機(jī)IP地址的ARP請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀給網(wǎng)上的每個(gè)主機(jī),稱(chēng)作ARP廣播，目的主機(jī)的ARP收到這份廣播報(bào)文后，識(shí)別出這是發(fā)送端在尋問(wèn)它的IP地址，于是發(fā)送一個(gè)包含目的主機(jī)IP地址及對(duì)應(yīng)的MAC地址的ARP回答給源主機(jī)。每臺(tái)主機(jī)上都有一個(gè)ARP高速緩存，存放最近的IP地址到硬件地址之間的映射記錄。通常每一項(xiàng)的生存時(shí)間為20分鐘ARP地址解析協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層用32bit的IP地址來(lái)標(biāo)識(shí)不同的ICMP網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文協(xié)議IP層的附屬協(xié)議，IP層用它來(lái)與其他主機(jī)或路由器交換錯(cuò)誤報(bào)文和其他重要控制信息。ICMP報(bào)文是在IP數(shù)據(jù)包內(nèi)部被傳輸?shù)?。兩個(gè)實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)診斷工具，Ping和Traceroute(Tracert)，都是利用該協(xié)議工作的。ICMP網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文協(xié)議IP層的附屬協(xié)議，IP層用它來(lái)與其IP網(wǎng)際協(xié)議IP工作在網(wǎng)絡(luò)層，是TCP/IP協(xié)議族中最為核心的協(xié)議。所有的TCP，UDP，ICMP以及IGMP數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)包格式傳輸。IP數(shù)據(jù)包最長(zhǎng)可達(dá)65535字節(jié),其中報(bào)頭占32bit的數(shù)目。包含各32bit的源IP地址和目的IP地址。在嵌入式應(yīng)用中，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，IP數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度等于數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。IP網(wǎng)際協(xié)議IP工作在網(wǎng)絡(luò)層，是TCP/IP協(xié)議族中最為核心TCP傳輸控制協(xié)議TCP是一個(gè)面向連接的可靠的傳輸層協(xié)議。TCP為兩臺(tái)主機(jī)提供高可靠性的端到端數(shù)據(jù)通信。主要包括:發(fā)送方把應(yīng)用程序交給它的數(shù)據(jù)分成合適的小塊，并添加附加信息（TCP頭），包括順序號(hào)，源、目的端口，控制、糾錯(cuò)信息等字段，稱(chēng)為T(mén)CP數(shù)據(jù)包。并將TCP數(shù)據(jù)包交給下面的網(wǎng)絡(luò)層處理。接受方確認(rèn)接收到的TCP數(shù)據(jù)包，重組并將數(shù)據(jù)送往高層。TCP傳輸控制協(xié)議TCP是一個(gè)面向連接的可靠的傳輸層協(xié)議UDP協(xié)議UDP是一種無(wú)連接不可靠的傳輸層協(xié)議。把應(yīng)用程序傳來(lái)的數(shù)據(jù)加上UDP頭（包括端口號(hào)，段長(zhǎng)等字段），作為UDP數(shù)據(jù)包發(fā)送出去，但是并不保證它們能到達(dá)目的地?？煽啃杂蓱?yīng)用層來(lái)提供。就象發(fā)送一封寫(xiě)有地址的一般信件，卻不保證它能到達(dá)。UDP協(xié)議UDP是一種無(wú)連接不可靠的傳輸層協(xié)議。關(guān)于端口TCP和UDP采用16位的端口號(hào)來(lái)識(shí)別上層的TCP用戶(hù)，即上層應(yīng)用協(xié)議如FTP,TELNET等。常見(jiàn)的TCP/IP服務(wù)都用1－255之間的端口號(hào)。例如FTP服務(wù)的TCP端口號(hào)都是21，Telnet服務(wù)的TCP端口號(hào)都是23256－1023之間的端口號(hào)通常都是提供一些特定的Unix服務(wù)TCP/IP臨時(shí)端口分配1024－5000之間的端口號(hào)關(guān)于端口TCP和UDP采用16位的端口號(hào)來(lái)識(shí)別上層的TCP用基于ARM和uCOS-II的TCP/IP協(xié)議向ARM和uC/OS移植一個(gè)TCP/IP協(xié)議棧采用uC/OS自帶的TCP/IP協(xié)議?；贏RM和uCOS-II的TCP/IP協(xié)議向ARM和uCBSD套接字(BSDSockets)BSDSockets使用的最廣泛的網(wǎng)絡(luò)程序編程方法，主要用于應(yīng)用程序的編寫(xiě)，用于網(wǎng)絡(luò)上主機(jī)與主機(jī)之間的相互通信UNIX,Linux,VxWorks均支持BSDSockets，Windows的Winsock基本上是來(lái)自BSDSocketsSocket分為StreamSockets和DataSocketsStreamSockets是可靠性的雙向數(shù)據(jù)傳輸，使用TCP協(xié)議DataSockets是不可靠連接，使用UDP協(xié)議BSD套接字(BSDSockets)BSDSocket套接字的使用UDP服務(wù)器端和一個(gè)UDP客戶(hù)端通信的程序過(guò)程創(chuàng)建一個(gè)Socket

sFd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)把Socket和本機(jī)的IP,UDP口綁定

bind(sFd,(structsockaddr*)&serverAddr, sockAddrSize)循環(huán)等待,接收（recvfrom）或者發(fā)送(sendfrom)信息關(guān)閉Socket,通信終止

close(sFd)

套接字的使用UDP服務(wù)器端和一個(gè)UDP客戶(hù)端通信的程序過(guò)程本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)CAN總線(xiàn)設(shè)計(jì)CAN總線(xiàn)設(shè)計(jì)CAN總線(xiàn)接口設(shè)計(jì)ControllerAreaNetwork，控制器局域網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)之一。是一種多主方式的串行通訊總線(xiàn)，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。主要應(yīng)用于汽車(chē)電控制系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、紡織機(jī)械、船舶運(yùn)輸?shù)确矫鍯iA(CANinAutomation)為全球應(yīng)用CAN技術(shù)的權(quán)威。

CAN總線(xiàn)接口設(shè)計(jì)ControllerAreaNetwoCAN總線(xiàn)特點(diǎn)低成本遠(yuǎn)距離傳輸（長(zhǎng)達(dá)10Km）相對(duì)高速的數(shù)據(jù)傳輸速率（1Mbit/s）可根據(jù)報(bào)文的ID決定接收或屏蔽該報(bào)文可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動(dòng)重發(fā)節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)退出總線(xiàn)的功能

CAN總線(xiàn)特點(diǎn)低成本CAN總線(xiàn)控制器體系結(jié)構(gòu)協(xié)議控制器狀態(tài)/控制寄存器消息對(duì)象接收緩沖區(qū)宿主機(jī)接口總線(xiàn)接口CAN總線(xiàn)CAN總線(xiàn)控制器體系結(jié)構(gòu)狀態(tài)/控制接收緩沖區(qū)總線(xiàn)接口CAN總嵌入式系統(tǒng)上的CAN總線(xiàn)接口處理器本身帶有CAN總線(xiàn)控制器使用CAN總線(xiàn)控制芯片SJA1000——Philips獨(dú)立CAN控制器，替代82C200，支持CAN2.0A／B，同時(shí)支持11位和29位ID，位速率可達(dá)1M，具有總線(xiàn)仲裁功能，擴(kuò)展的接收緩沖器（64字節(jié)FIFO），增強(qiáng)的環(huán)境溫度范圍（-40-+125℃）。并行總線(xiàn)接口。MCP2510/5——MicroChip支持CAN2.0A／B，同時(shí)支持11位和29位ID，位速率可達(dá)1M，具有總線(xiàn)仲裁功能。2個(gè)接收緩沖區(qū)，3個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)。高速SPI接口。嵌入式系統(tǒng)上的CAN總線(xiàn)接口處理器本身帶有CAN總線(xiàn)控制器CAN總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)芯片82C250 CAN總線(xiàn)收發(fā)器，

是CAN協(xié)議控制器和物理總線(xiàn)之間的接口，該器件對(duì)總線(xiàn)提供差動(dòng)發(fā)送能力并對(duì)CAN控制器提供差動(dòng)額接收能力，有很強(qiáng)的抗電磁干擾（EMI）的能力，至少可掛110個(gè)節(jié)點(diǎn)。TJA1050、1040 替代82C250產(chǎn)品，電磁輻射更低，無(wú)待機(jī)模式CAN總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)芯片82C250uCOS-II下的驅(qū)動(dòng)程序uCOS-II沒(méi)有給驅(qū)動(dòng)程序提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口任何在系統(tǒng)中對(duì)于硬件的管理都可以稱(chēng)為uCOS的驅(qū)動(dòng)程序?yàn)榱朔奖泸?qū)動(dòng)程序的模塊化劃分，提高代碼的可重用性，uCOS-II的驅(qū)動(dòng)程序可以自定義標(biāo)準(zhǔn)uCOS-II下的驅(qū)動(dòng)程序uCOS-II沒(méi)有給驅(qū)動(dòng)程序提供統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序抽象層操作系統(tǒng)只和特定的驅(qū)動(dòng)抽象層通訊，無(wú)論在抽象層下面對(duì)應(yīng)的是什么類(lèi)型的設(shè)備，對(duì)操作系統(tǒng)和用戶(hù)的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)都是統(tǒng)一的接口。通過(guò)使用C語(yǔ)言的指針函數(shù)的方法，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)抽象層的軟件設(shè)計(jì)。通過(guò)指向不同驅(qū)動(dòng)子程序的函數(shù)指針，為同一操作系統(tǒng)掛載了多種驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序抽象層操作系統(tǒng)只和特定的驅(qū)動(dòng)抽象層通訊，無(wú)論在抽象層uCOS-II中CAN總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)uCOS-II中CAN總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)uCOS-II中CAN總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序剖析在can.h中定義CAN總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)

can_driver_t通過(guò)全局?jǐn)?shù)組can_driver掛載CAN總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)CAN總線(xiàn)的抽象層在can.c中實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序在mcp2510.c中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的啟動(dòng)與驅(qū)動(dòng)程序的加載過(guò)程uCOS-II中CAN總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序剖析在can.h中定義CA謝謝！謝謝！嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開(kāi)發(fā)——ARM與C/OS-Ⅱ第六講基于ARM的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院電子信息學(xué)系程健嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開(kāi)發(fā)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)基于ARM的硬件設(shè)計(jì)主要介紹基于ARM7的嵌入式硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，包括結(jié)構(gòu)、主要接口、存儲(chǔ)器選用方案以及外設(shè)、顯示等方面的內(nèi)容。嵌入式硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)外圍存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)方法鍵盤(pán)、LCD等人機(jī)交互接口的設(shè)計(jì)觸摸屏的設(shè)計(jì)以太網(wǎng)設(shè)計(jì)CAN總線(xiàn)設(shè)計(jì)基于ARM的硬件設(shè)計(jì)主要介紹基于ARM7的嵌入式硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)SamsungS3C44B0XSamsungS3C44B0X微處理器是三星公司專(zhuān)為手持設(shè)備和一般應(yīng)用提供的高性?xún)r(jià)比和高性能的微控制器解決方案，它使用ARM7TDMI核，工作在66MHZ。為了降低系統(tǒng)總成本和減少外圍器件，這款芯片中還集成了下列部件：8KBCache、外部存儲(chǔ)器控制器、LCD控制器、4個(gè)DMA通道、2通道UART、1個(gè)多主I2C總線(xiàn)控制器、1個(gè)IIS總線(xiàn)控制器，5通道PWM定時(shí)器及一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器、71個(gè)通用I/O口、8個(gè)外部中斷源、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、8通道10位ADC等。SamsungS3C44B0XSamsungS3C44B基于ARM的嵌入式硬件平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)基于ARM架構(gòu)的32位微處理器SamsungS3C44B0X2MBNORFlash(BIOS)8MBSDRM(系統(tǒng)內(nèi)存)16MBNANDFlash(硬盤(pán)）USB接口PDIUSBD12兩個(gè)RS-232串行通信接口JTAG調(diào)試端口LCD顯示鍵盤(pán)輸入TCP/IP協(xié)議CANBUS基于ARM的嵌入式硬件平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)基于ARM架構(gòu)的32位微處芯片體系結(jié)構(gòu)芯片體系結(jié)構(gòu)S3C44B0X存儲(chǔ)系統(tǒng)的特征支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的大/小端選擇(通過(guò)外部引腳和程序進(jìn)行選擇)地址空間：具有8個(gè)存儲(chǔ)體，每個(gè)存儲(chǔ)體可達(dá)32Mb，總共可達(dá)256MB。對(duì)所有存儲(chǔ)體的訪(fǎng)問(wèn)大小均可進(jìn)行改變（8位／16位／32位）8個(gè)存儲(chǔ)體中，Bank0－Bank5可支持ROM、SRAM；Bank6、Bank7可支持ROM、SRAM和FP／EDO／SDRAM等。S3C44B0X存儲(chǔ)系統(tǒng)的特征支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的大/小端選擇(通復(fù)位后的S3C44B0X的存儲(chǔ)器映射表

32MB

32MB

32MB

32MB

32MB

28MB

256MB

SA[27:0]

可存取

區(qū)域

特殊功能

寄存器（4MB）

SROM

（nGCS0）

SROM

（nGCS1）

SROM

（nGCS2）

SROM

（nGCS3）

SROM

（nGCS4）

SROM

（nGCS5）

SROM/DRAM/SDRAM

（nGCS6）

SROM/DRAM/SDRAM

（nGCS7）0x1000_0000

0x0e00_0000

0x0c00_0000

0x0e00_0000

0x0800_0000

0x0600_0000

0x0400_0000

0x0200_0000

0x01c0_0000

0x0000_0000

2MB/4MB/8MB/16MB/32MB2MB/4MB/8MB/16MB/32MB復(fù)位后的S3C44B0X的存儲(chǔ)器映射表32MB3系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間分配Bank0:1片2MBNORFlash，放置系統(tǒng)引導(dǎo)程序，系統(tǒng)上電復(fù)位后，PC指針自動(dòng)指向Bank0的第一個(gè)單元，進(jìn)行系統(tǒng)自舉。。Bank1：K9F2808（三星16MbyteFlash），非線(xiàn)性尋址。具體的時(shí)序可以參考K9F2808的datasheetBank2：PDIUSBD12。USB設(shè)備端接口芯片，占用系統(tǒng)外部中斷0。8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)。Bank3、Bank4未接設(shè)備。可以供擴(kuò)展使用Bank5：RTL8019AS，ISA總線(xiàn)兼容的10M以太網(wǎng)（PHY＋MAC層）控制芯片。占用系統(tǒng)外部中斷1，16位數(shù)據(jù)總線(xiàn)；擴(kuò)展IO口系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間分配Bank0:1片2MBNORFlashBank6：SDRAM，起始地址為0xC000000。在SDRAM中，前512Kbyte的空間劃分出來(lái)，作為系統(tǒng)的LCD顯示緩沖區(qū)使用（更新其中的數(shù)據(jù)，就可以更新LCD的顯示）。系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)空間從0xC080000開(kāi)始。也就是，引導(dǎo)系統(tǒng)的時(shí)候，需要把system.bin文件復(fù)制到0xC080000開(kāi)始的地址空間，把PC指針指向0xC080000。Bank7：未使用。可以擴(kuò)展另一片SDRAM，或者其他的外設(shè)。系統(tǒng)的同步串行口（SIO），連接著觸摸屏控制芯片F(xiàn)M7843（與ADS7843完全兼容）；CAN總線(xiàn)控制芯片MCP2510；Max504（D/A）；鍵盤(pán)和LED掃描芯片ZLG7289。在同步串行口上，還可以擴(kuò)展其他的芯片。通過(guò)IO口控制設(shè)備的片選信號(hào)（CS）來(lái)防止設(shè)備的沖突。注：系統(tǒng)的外部總線(xiàn)主要有16位和8位。原理圖設(shè)計(jì)的時(shí)候需要注意16總線(xiàn)和8位總線(xiàn)的區(qū)別。在連接不同總線(xiàn)寬度的外設(shè)，地址是否需要依次向后錯(cuò)位。Bank6：SDRAM，起始地址為0xC000000。在SD本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)S3C44B0X與FLASH的連接（HalfWord方式）S3C44B0X與FLASH的連接（HalfWord方式）使用Bank0上的1片2MBflash來(lái)放置系統(tǒng)BIOS，系統(tǒng)上電以后，PC指針自動(dòng)指向Bank0的第一個(gè)單元，開(kāi)始進(jìn)行系統(tǒng)自舉。系統(tǒng)自舉完成以后，便從硬盤(pán)中將系統(tǒng)文件和用戶(hù)應(yīng)用程序復(fù)制到SDRAM內(nèi)存中執(zhí)行。Bank1上接16MNANDFlash，當(dāng)做系統(tǒng)硬盤(pán)使用，可以構(gòu)造文件系統(tǒng)，存放海量數(shù)據(jù)。用SDRAM當(dāng)作系統(tǒng)內(nèi)存，只有Bank6/Bank7能支持SDRAM，所以將SDRAM接在Bank6上。如果同時(shí)使用Bank6/Bank7，則要求連接相同容量的存儲(chǔ)器，而且其地址空間在物理上是連續(xù)的。存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)使用Bank0上的1片2MBflash來(lái)放置系統(tǒng)BIOS，NAND和NOR——性能比較NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)NOR的讀速度比NAND稍快一些NAND的寫(xiě)入速度比NOR快很多NAND的擦除速度遠(yuǎn)比NOR的快大多數(shù)寫(xiě)入操作需要先進(jìn)行擦除操作NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少NAND和NOR——性能比較NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種接口差別NORflash帶有SRAM接口，線(xiàn)性尋址，可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)NANDflash使用復(fù)用接口和控制IO多次尋址存取數(shù)據(jù)NAND讀和寫(xiě)操作采用512字節(jié)的塊，這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤(pán)管理此類(lèi)操作易于取代硬盤(pán)等類(lèi)似的塊設(shè)備接口差別NORflash帶有SRAM接口，線(xiàn)性尋址，可以很容量和成本NANDflash生產(chǎn)過(guò)程更為簡(jiǎn)單，成本低常見(jiàn)的NORflash為128KB～16MB，而NAND

flash通常有8～128MBNOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)NAND在CompactFlash、SecureDigital、PCCards和MMC存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大容量和成本NANDflash生產(chǎn)過(guò)程更為簡(jiǎn)單，成本低可靠性和耐用性在NAND中每塊的最大擦寫(xiě)次數(shù)是100萬(wàn)次，而NOR的擦寫(xiě)次數(shù)是10萬(wàn)次位交換的問(wèn)題NANDflash中更突出，需要ECC糾錯(cuò)NANDflash中壞塊隨機(jī)分布，需要通過(guò)軟件標(biāo)定——產(chǎn)品量產(chǎn)的問(wèn)題可靠性和耐用性在NAND中每塊的最大擦寫(xiě)次數(shù)是100萬(wàn)次，而關(guān)于BOOTROMBank0：系統(tǒng)的啟動(dòng)ROM（FlashRom）。在系統(tǒng)復(fù)位的時(shí)候，處理器的PC（程序計(jì)數(shù)器）指針指向0x0地址。在Bank0的起始地址的程序，就是系統(tǒng)的初始化程序。此程序的主要任務(wù)是：1、管理處理器的中斷服務(wù)程序處理器的中斷是從0x0地址開(kāi)始，引導(dǎo)ROM負(fù)責(zé)把這一部分的中斷映射到另一個(gè)區(qū)域，以便系統(tǒng)處理。具體的做法，可以參考44binit.s里面的代碼。（這部分代碼是三星主頁(yè)可以提供，它把系統(tǒng)的中斷，映射到了不同的指針?biāo)赶虻牡刂房臻g（主要就是系統(tǒng)RAM的空間））。關(guān)于BOOTROMBank0：系統(tǒng)的啟動(dòng)ROM（Flash2、初始化硬件平臺(tái)，配置其他的BankS3C44B0X的Bank0是通過(guò)外部的一個(gè)管腳提供的上拉、下拉電阻來(lái)配置的。主要包括：數(shù)據(jù)位數(shù)（8位、16位、32位），數(shù)據(jù)格式（大端、小端）。而其他的Bank的配置，以及讀寫(xiě)周期等信息是靠Bank0內(nèi)部的代碼配置相應(yīng)的寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，系統(tǒng)的引導(dǎo)Rom也負(fù)責(zé)配置系統(tǒng)的其他的一些寄存器，比如，系統(tǒng)的PLL（鎖頻環(huán)）配置，系統(tǒng)的IO口等一些端口功能的配置等等。2、初始化硬件平臺(tái)，配置其他的Bank3、系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)引導(dǎo)Rom負(fù)責(zé)檢測(cè)系統(tǒng)的啟動(dòng)所必須的外設(shè)是否正常。主要是系統(tǒng)的SDRAM的檢測(cè)。4、系統(tǒng)的軟件設(shè)置，更新系統(tǒng)（system.bin）用戶(hù)可以在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，按任意鍵，進(jìn)入系統(tǒng)的軟件設(shè)置狀態(tài)。通過(guò)引導(dǎo)Rom設(shè)置或者查看系統(tǒng)的一些軟件信息。包括：通過(guò)開(kāi)啟USB端口；更新系統(tǒng)文件system.bin；LCD顯示測(cè)試；演示程序的裝載測(cè)試；鍵盤(pán)測(cè)試；觸摸屏的坐標(biāo)校準(zhǔn)；觸摸屏測(cè)試；以太網(wǎng)地址的設(shè)置等3、系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)I/O子系統(tǒng)的層次模型I/O子系統(tǒng)：I/O設(shè)備、相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和I/O子系統(tǒng)組成嵌入式I/O子系統(tǒng)。I/O子系統(tǒng)的目標(biāo)是對(duì)RTOS和應(yīng)用程序員隱藏設(shè)備特定的信息，并且對(duì)系統(tǒng)的外圍I/O設(shè)備提供一個(gè)統(tǒng)一的訪(fǎng)問(wèn)方法。I/O子系統(tǒng)的層次模型I/O子系統(tǒng)：I/O設(shè)備、相關(guān)的設(shè)備驅(qū)從不同角度看I/O系統(tǒng)從系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)者角度看，I/O操作意味著與設(shè)備的通信、對(duì)設(shè)備編程初始化和請(qǐng)示執(zhí)行設(shè)備與系統(tǒng)之間的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸以及操作完成后通知請(qǐng)求者。系統(tǒng)軟件工程師必須理解設(shè)備的物理特性，如寄存器的定義和設(shè)備的訪(fǎng)問(wèn)方法。從RTOS的角度看，I/O操作意味著對(duì)I/O請(qǐng)求定位正確的設(shè)備，對(duì)設(shè)備定位正確的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，并解決對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的請(qǐng)求。有時(shí)要求RTOS保證對(duì)設(shè)備的同步訪(fǎng)問(wèn)。RTOS必須進(jìn)行抽象，對(duì)應(yīng)用程序員隱含設(shè)備的特性。從應(yīng)用程序員角度看，目標(biāo)是找到一個(gè)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一和精練的方法與系統(tǒng)中出現(xiàn)的所有類(lèi)型的設(shè)備。從不同角度看I/O系統(tǒng)從系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)者角度看，I/O操作意味I/O接口的編址方式——端口映射

1）I/O接口獨(dú)立編址——端口映射方式這種編址方式是將存儲(chǔ)器地址空間和I/O接口地址空間分開(kāi)設(shè)置，互不影響。設(shè)有專(zhuān)門(mén)的輸入指令（IN）和輸出指令（OUT）來(lái)完成I/O操作。主要優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)存地址空間與I/O接口地址空間分開(kāi)，互不影響，譯碼電路較簡(jiǎn)單，并設(shè)有專(zhuān)門(mén)的I/O指令，所以編程序易于區(qū)分，且執(zhí)行時(shí)間短，快速性好。缺點(diǎn)：只用I/O指令訪(fǎng)問(wèn)I/O端口，功能有限且要采用專(zhuān)用I/O周期和專(zhuān)用I/O控制線(xiàn)，使微處理器復(fù)雜化。I/O接口的編址方式——端口映射

1）I/O接口獨(dú)立編址——I/O接口的編址方式——內(nèi)存映射

1）2）I/O接口與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址方式——內(nèi)存映射這種編址方式不區(qū)分存儲(chǔ)器地址空間和I/O接口地址空間，把所有的I/O接口的端口都當(dāng)作是存儲(chǔ)器的一個(gè)單元對(duì)待，每個(gè)接口芯片都安排一個(gè)或幾個(gè)與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編號(hào)的地址號(hào)。也不設(shè)專(zhuān)門(mén)的輸入/輸出指令，所有傳送和訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器的指令都可用來(lái)對(duì)I/O接口操作。主要優(yōu)點(diǎn)：訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存的指令都可用于I/O操作，數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)；同時(shí)I/O接口可與存儲(chǔ)器部分共用譯碼和控制電路。缺點(diǎn)：一是I/O接口要占用存儲(chǔ)器地址空間的一部分；二是因不用專(zhuān)門(mén)的I/O指令，程序中較難區(qū)分I/O操作。

I/O接口的編址方式——內(nèi)存映射

1）2）I/O接口與存儲(chǔ)器DMAI/ODMAI/ODMA允許設(shè)備直接訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存而不用包含處理器，在數(shù)據(jù)傳輸操作開(kāi)始之前，處理器設(shè)置DMA控制器，在數(shù)據(jù)傳輸期間，讀寫(xiě)操作均不通過(guò)處理器。DMA傳輸速度取決于I/O設(shè)備的傳輸速度、內(nèi)存設(shè)備的速度和DMA控制器的速度。通過(guò)指定源地址、目的內(nèi)存地址和傳輸?shù)紻MA控制器長(zhǎng)度，處理器建立傳輸操作。DMAI/ODMAI/OI/O接口設(shè)計(jì)

I/O接口電路也簡(jiǎn)稱(chēng)接口電路。它是主機(jī)和外圍設(shè)備之間交換信息的連接部件（電路）。它在主機(jī)和外圍設(shè)備之間的信息交換中起著橋梁和紐帶作用。設(shè)置接口電路的必要性：a)解決CPU和外圍設(shè)備之間的時(shí)序配合和通信聯(lián)絡(luò)問(wèn)題。b)解決CPU和外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和匹配問(wèn)題。c)解決CPU的負(fù)載能力和外圍設(shè)備端口選擇問(wèn)題。I/O接口設(shè)計(jì)I/O接口電路也簡(jiǎn)稱(chēng)接口電路。它是主機(jī)和外S3C44B0X的I/O接口ARM系統(tǒng)完成I/O功能的標(biāo)準(zhǔn)方法是使用存儲(chǔ)器映射I/O。這種方法使用特定的存儲(chǔ)器地址。當(dāng)從這些地址加載或向這些地址存儲(chǔ)時(shí)，它們提供I/O功能。典型情況下，從存儲(chǔ)器映射I/O地址加載用于輸入，而向存儲(chǔ)器映射I/O地址存儲(chǔ)用于輸出。S3C44B0X有71個(gè)多功能輸入\輸出管腳，構(gòu)成了7組I/O接口：兩個(gè)9位的輸入/輸出接口（E和F）兩個(gè)8位的輸入/輸出接口（D和G）一個(gè)16位的輸入/輸出接口（C）一個(gè)10位的輸出接口（A）一個(gè)11位的輸出接口（B）S3C44B0X的I/O接口ARM系統(tǒng)完成I/O功能的標(biāo)準(zhǔn)方本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)嵌入式開(kāi)發(fā)板與PC機(jī)的串行通訊嵌入式開(kāi)發(fā)板和PC機(jī)的通訊電纜可以按照如圖所示的方式連接。嵌入式開(kāi)發(fā)板與PC機(jī)的串行通訊嵌入式開(kāi)發(fā)板和PC機(jī)的通訊電纜鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)鍵盤(pán)模塊可能用來(lái)輸入數(shù)字型數(shù)據(jù)或者選擇控制設(shè)備的操作模式。鍵盤(pán)有兩種方案：一是采用現(xiàn)有的一些芯片實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)掃描；再就是用軟件實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)掃描。嵌入式控制器的功能很強(qiáng)，可能允分利用這一資源。鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)鍵盤(pán)模塊可能用來(lái)輸入數(shù)字型數(shù)據(jù)或者選擇控制設(shè)備的一個(gè)瞬時(shí)接觸開(kāi)關(guān)（按鈕）放置在每一行與線(xiàn)一列的交叉點(diǎn)。矩陣所需的鍵的數(shù)目顯然根據(jù)應(yīng)用程序而不同。每一行由一個(gè)輸出端口的一位驅(qū)動(dòng)，而每一列由一個(gè)電阻器上拉且供給輸入端口一位。鍵盤(pán)掃描陣列一個(gè)瞬時(shí)接觸開(kāi)關(guān)（按鈕）放置在每一行與線(xiàn)一列的交叉點(diǎn)。矩陣所鍵盤(pán)掃描過(guò)程就是讓微處理器按有規(guī)律的時(shí)間間隔查看鍵盤(pán)矩陣，以確定是否有鍵被按下。每個(gè)鍵被分配一個(gè)稱(chēng)為掃描碼的唯一標(biāo)識(shí)符。應(yīng)用程序利用該掃描碼，根據(jù)按下的鍵來(lái)判定應(yīng)該采取什么行動(dòng)。

消抖算法：組合鍵處理鍵盤(pán)掃描方法鍵盤(pán)掃描過(guò)程就是讓微處理器按有規(guī)律的時(shí)間間隔查看鍵盤(pán)矩陣，以L(fǎng)CD接口設(shè)計(jì)LCD顯示模塊液晶顯示是一種被動(dòng)的顯示，它不能發(fā)光，只能使用周?chē)h(huán)境的光。它顯示圖案或字符只需很小能量。液晶顯示所用的液晶材料是一種兼有液態(tài)和固體雙重性質(zhì)的有機(jī)物，它的棒狀結(jié)構(gòu)在液晶盒內(nèi)一般平行排列，但在電場(chǎng)作用下能改變其排列方向。LCD的背光：EL（場(chǎng)致發(fā)光）：2000-3000小時(shí)和LED光源：字符模式，50000小時(shí)LCD接口設(shè)計(jì)LCD顯示模塊LCD的顯示方式反射型LCD：底偏光片后面加了一塊反射板，它一般在戶(hù)外和光線(xiàn)良好的辦公室使用。透射型LCD：底偏光片是透射偏光片，它需要連續(xù)使用背光源，一般在光線(xiàn)差的環(huán)境使用。透反射型LCD：是處于以上兩者之間，底偏光片能部分反光，一般也帶背光源，光線(xiàn)好的時(shí)候，可關(guān)掉背光源；光線(xiàn)差時(shí)，可點(diǎn)亮背光源使用LCD。LCD的顯示方式反射型LCD：底偏光片后面加了一塊反射板，它反射型LCD的結(jié)構(gòu)反射型LCD的結(jié)構(gòu)LCD通常由兩種方式，一種是帶有驅(qū)動(dòng)芯片的LCD模塊，基本上屬于半成品一些新型的嵌入式處理器也可以直接使用芯片上的內(nèi)置LCD控制器來(lái)構(gòu)造顯示模塊，比如：s3c44b0可以支持STN的彩色/灰度/單色三種模式，灰度模式下可支持4級(jí)灰度和16級(jí)灰度，彩色模式下最多支持256色，LCD的實(shí)際尺寸可支持到640X480。LCD的驅(qū)動(dòng)方式LCD通常由兩種方式，一種是帶有驅(qū)動(dòng)芯片的LCD模塊，基本上嵌入式處理器與LCD的連接嵌入式處理器LCD模塊數(shù)據(jù)總線(xiàn)寄存器選擇使能信號(hào)有LCD控制器的嵌入式處理器LCDLCD控制信號(hào)線(xiàn)嵌入式處理器與LCD的連接數(shù)據(jù)總線(xiàn)寄存器選擇使能信號(hào)有LCD

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來(lái)講，由于顯示器模塊中已經(jīng)有顯示存儲(chǔ)器。顯存中的每一個(gè)單元對(duì)應(yīng)LCD上的一個(gè)點(diǎn)，只要顯存中的內(nèi)容改變，顯示結(jié)果便進(jìn)行刷新。于是便存在兩種刷新：1．直接根據(jù)系統(tǒng)要求對(duì)顯存進(jìn)行修改，一種是只需修改相應(yīng)的局部就可以，不需要判斷覆蓋等；另一種就是有覆蓋問(wèn)題，計(jì)算起來(lái)比較復(fù)雜，而且每做一點(diǎn)小的屏幕改變就進(jìn)行刷新，將增加系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。2．專(zhuān)門(mén)開(kāi)辟顯示內(nèi)存，在需要刷新時(shí)候由程序進(jìn)行顯示更新。這樣，不但可以減輕總線(xiàn)負(fù)荷，而且也比較合理，在有需要的時(shí)候進(jìn)行統(tǒng)一的顯示更新，界面也可以比較美觀(guān)，不致由于無(wú)法預(yù)料的刷新動(dòng)作導(dǎo)致顯示界面閃爍。LCD模塊的顯示控制從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來(lái)講，由于顯示器模塊中已經(jīng)有顯示存儲(chǔ)器。顯存前后臺(tái)雙重顯示緩存的顯示模塊結(jié)構(gòu)前后臺(tái)雙重顯示緩存的顯示模塊結(jié)構(gòu)觸摸屏接口設(shè)計(jì)觸摸屏的分類(lèi)電阻式觸摸屏表面聲波觸摸屏紅外式觸摸屏電容式觸摸屏觸摸屏接口設(shè)計(jì)觸摸屏的分類(lèi)電阻式觸摸屏電阻技術(shù)觸摸屏是一種對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境，故不怕灰塵、水汽和油污，可以用任何物體來(lái)觸摸，比較適合工業(yè)控制領(lǐng)域及辦公室內(nèi)有限人的使用。分為四線(xiàn)電阻和五線(xiàn)電阻觸摸屏電阻式觸摸屏電阻技術(shù)觸摸屏是一種對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境，故四線(xiàn)電阻觸摸屏原理四線(xiàn)電阻觸摸屏原理測(cè)量原理在觸摸點(diǎn)X、Y坐標(biāo)的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量電壓與測(cè)量點(diǎn)的等效電路圖所示，圖中P為測(cè)量點(diǎn)XVYY測(cè)量原理在觸摸點(diǎn)X、Y坐標(biāo)的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量電壓與測(cè)量點(diǎn)的等觸摸屏芯片觸摸屏芯片F(xiàn)M(ADS)7843的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)觸摸屏的驅(qū)動(dòng)選擇控制（X、Y通道）對(duì)于輸入電壓或附加電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換同步串行接口最大轉(zhuǎn)換速率125KHz可編程控制8位或者12位轉(zhuǎn)換模式工作電壓2.7V-5.0V兩個(gè)附加的輸入端口FM(ADS)7843的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)觸摸屏的驅(qū)動(dòng)選擇控制（X、YFM7843與ARM的連接FM7843與ARM的連接AD7843的工作時(shí)序同步串口（SIO）向ADS7843發(fā)送控制字轉(zhuǎn)換完成后從ADS7843串口讀出電壓轉(zhuǎn)換值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換時(shí)序（每次轉(zhuǎn)換需要24個(gè)時(shí)鐘周期）AD7843的工作時(shí)序同步串口（SIO）向ADS7843發(fā)送觸摸屏的驅(qū)動(dòng)#defineADS7843_CTRL_START 0x80#defineADS7843_GET_X 0x50#defineADS7843_GET_Y 0x10#defineADS7843_CTRL_12MODE 0x0#defineADS7843_CTRL_8MODE 0x8#defineADS7843_CTRL_SER 0x4#defineADS7843_CTRL_DFR 0x0#defineADS7843_CTRL_DISPWD 0x3 //Disablepowerdown#defineADS7843_CTRL_ENPWD 0x0 //enablepowerdown#defineADS7843_PIN_CS (1<<6) //GPF6#defineADS7843_PIN_PEN (1<<5) //GPG5//#defineADS7843_PIN_BUSY (1<<6)/////////觸摸屏動(dòng)作////////#defineTCHSCR_ACTION_NULL 0 #defineTCHSCR_ACTION_CLICK 1 //觸摸屏單擊#defineTCHSCR_ACTION_DBCLICK 2 //觸摸屏雙擊#defineTCHSCR_ACTION_DOWN 3 //觸摸屏按下#defineTCHSCR_ACTION_UP 4 //觸摸屏抬起#defineTCHSCR_ACTION_MOVE 5 //觸摸屏移動(dòng)#defineTCHSCR_IsPenNotDown() (rPDATG&ADS7843_PIN_PEN)voidTchScr_init(void);voidTchScr_GetScrXY(int*x,int*y);觸摸屏的驅(qū)動(dòng)#defineADS7843_CTRL_STA函數(shù)TchScrGetScrXY(int*x,int*y)的結(jié)構(gòu)函數(shù)TchScrGetScrXY(int*x,int*本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)以太網(wǎng)接口的基本知識(shí)1、傳輸編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼以太網(wǎng)接口的基本知識(shí)1、傳輸編碼以太網(wǎng)協(xié)議以太網(wǎng)MAC層物理傳輸幀（IEEE802.3）PRSDDASATYPEDATAPADFCS56位8位48位48位16位不超過(guò)1500字節(jié)可選32位PR： 同步位，收發(fā)雙方的時(shí)鐘同步，也指明傳輸?shù)乃俾剩?0M、100M）SD： 分隔位,表示下面跟著的是真正的數(shù)據(jù),而不是同步時(shí)鐘DA： 目的地址,以太網(wǎng)的地址為48位地址。如果為都為F,則是廣播地址SA： 源地址,48位,表明該幀的數(shù)據(jù)是哪個(gè)網(wǎng)卡發(fā)的,即發(fā)送端網(wǎng)卡地址

TYPE：類(lèi)型字段，表明該幀的數(shù)據(jù)是什么類(lèi)型。如：0800H表示數(shù)據(jù)為IP包，0806H表示數(shù)據(jù)為ARP包，814CH是SNMP包，8137H為IPX/SPX包

DATA：數(shù)據(jù)段，該段數(shù)據(jù)不能超過(guò)1500字節(jié)。PAD：填充位。以太網(wǎng)幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包最小不能小于60字節(jié),當(dāng)數(shù)據(jù)段不足46字節(jié)時(shí)，后面補(bǔ)000000.....(當(dāng)然也可以補(bǔ)其它值)

FCS:32位CRC數(shù)據(jù)校驗(yàn)位。該校驗(yàn)由網(wǎng)卡自動(dòng)完成以太網(wǎng)協(xié)議以太網(wǎng)MAC層物理傳輸幀（IEEE802.3以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)PR,SD,PAD,FCS這幾個(gè)數(shù)據(jù)段是由網(wǎng)卡自動(dòng)產(chǎn)生的；只需要理解DA、SA、TYPE、DATA四個(gè)段的內(nèi)容所有數(shù)據(jù)位的傳輸由低位開(kāi)始(傳輸?shù)奈涣魇褂寐鼜厮固鼐幋a)以太網(wǎng)的沖突退避算法是由硬件自動(dòng)執(zhí)行的DA+SA+TYPE+DATA+PAD最小為60字節(jié),最大為1514字節(jié)以太網(wǎng)卡可以接收三種地址的數(shù)據(jù)，一個(gè)是廣播地位，一個(gè)是多播地址(在嵌入式的環(huán)境中一般不用)，一個(gè)是它自已的地址任何兩個(gè)網(wǎng)卡的物理地址都是不一樣的，是世界上唯一的，網(wǎng)卡地址由專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)分配。以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)PR,SD,PAD,FCS這幾個(gè)數(shù)據(jù)段是嵌入式的以太網(wǎng)方案嵌入式處理器＋網(wǎng)卡芯片（RTL8019）對(duì)嵌入式處理器沒(méi)有特殊要求，通用性強(qiáng)處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過(guò)外部總線(xiàn)，速度慢，不適合于100M網(wǎng)絡(luò)帶有以太網(wǎng)絡(luò)接口的嵌入式處理器處理器面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)，速度快嵌入式的以太網(wǎng)方案嵌入式處理器＋網(wǎng)卡芯片（RTL8019）RTL8019的原理框圖RTL8019的原理框圖嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的特點(diǎn)與常規(guī)的網(wǎng)卡設(shè)計(jì)思路不同的是，在嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)的精簡(jiǎn)一直是個(gè)主要的原則。RTL8019AS作為網(wǎng)卡，時(shí)需要一片EEPROM作為配置存儲(chǔ)器，來(lái)確定通訊的端口地址，中斷地址，網(wǎng)卡的物理地址，工作模式，制造廠(chǎng)商等信息；而在嵌入式系統(tǒng)中，可以使用RTL8019AS的默認(rèn)配置和一些管腳作為網(wǎng)卡的初始化方法。這樣可以節(jié)省配置存儲(chǔ)器，減小嵌入式硬件平臺(tái)的體積。嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的特點(diǎn)與常規(guī)的網(wǎng)卡設(shè)計(jì)思路不同的是，在嵌入式系基于RTL8019的嵌入式以太網(wǎng)設(shè)計(jì)1RTL8019AS的初始化RTL8019支持即插即用模式和非即插即用模式。在嵌入式系統(tǒng)中，網(wǎng)卡的外設(shè)通常是不經(jīng)常插拔的，所以，為了系統(tǒng)的精簡(jiǎn)，配置RTL8019為非即插即用模式。有著固定的中斷，有著固定的端口地址，假設(shè)是端口是0x300（這里的端口是相對(duì)于ISA總線(xiàn)來(lái)說(shuō)的端口，對(duì)于ARM的總線(xiàn)，需要重新計(jì)算地址）。這些配置可以通過(guò)RTL8019的外部管腳，在系統(tǒng)上電復(fù)位的時(shí)候，自動(dòng)配置起來(lái)?；赗TL8019的嵌入式以太網(wǎng)設(shè)計(jì)1RTL8019AS關(guān)于RTL8019的RAMRTL8019含有16K字節(jié)的RAM，地址為0x4000-0x7fff(指的是RTL8019內(nèi)部的存儲(chǔ)地址，是RTL8019工作用的存儲(chǔ)器，可以通過(guò)遠(yuǎn)程DMA訪(fǎng)問(wèn)），每256個(gè)字節(jié)稱(chēng)為一頁(yè)，共有64頁(yè)。頁(yè)的地址就是地址的高8位，頁(yè)地址為0x40--0x7f。這16k的ram的一部分用來(lái)存放接收的數(shù)據(jù)包，一部分用來(lái)存儲(chǔ)待發(fā)送的數(shù)據(jù)包關(guān)于RTL8019的RAMRTL8019含有16K字節(jié)的RA2通過(guò)RTL8019AS發(fā)送數(shù)據(jù)

作為一個(gè)集成的以太網(wǎng)芯片，數(shù)據(jù)的發(fā)送校驗(yàn)，總線(xiàn)數(shù)據(jù)包的碰撞檢測(cè)與避免是由芯片自己完成的。我們只需要配置發(fā)送數(shù)據(jù)的物理層地址的源地址、目的地址、數(shù)據(jù)包類(lèi)型以及發(fā)送的數(shù)據(jù)就可以了。2通過(guò)RTL8019AS發(fā)送數(shù)據(jù)

作為一個(gè)集成的3、通過(guò)RTL8019AS接收數(shù)據(jù)

在RTL8019的初始化程序中已經(jīng)設(shè)置好了接收緩沖區(qū)的位置，并且配置好了中斷的模式。當(dāng)有一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包到達(dá)的時(shí)候，RTL8019會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，在ARM中斷處理程序中，接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的接收比較簡(jiǎn)單，即通過(guò)遠(yuǎn)端DMA把數(shù)據(jù)從RTL8019的RAM空間讀回ARM中處理。3、通過(guò)RTL8019AS接收數(shù)據(jù)

在RTL8019的初始化TCP/IP協(xié)議的層次應(yīng)用層(Application)BSD套接字(BSDSockets)傳輸層(Transport)TCP、UDP網(wǎng)絡(luò)層(Network)IP、ARP、ICMP、IGMP數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)IEEE802.3EthernetMAC物理層(Physical)TCP/IP協(xié)議的層次應(yīng)用層(Application)B嵌入式以太網(wǎng)中主要處理的協(xié)議ARP(AddressResolationProtocol)

地址解析協(xié)議ICMP(InternetControlMessagesProtocol)

網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文協(xié)議IP(InternetProtocol)網(wǎng)際協(xié)議TCP(TransferControlProtocol)

傳輸控制協(xié)議UDP(UserDatagramProtocol)

用戶(hù)數(shù)據(jù)包協(xié)議嵌入式以太網(wǎng)中主要處理的協(xié)議ARP(AddressResoARP地址解析協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層用32bit的IP地址來(lái)標(biāo)識(shí)不同的主機(jī)，而鏈路層使用48bit的物理（MAC）地址來(lái)標(biāo)識(shí)不同的以太網(wǎng)接口。只知道目的主機(jī)的IP地址并不能發(fā)送數(shù)據(jù)幀給它，必須知道目的主機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口的MAC地址才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀。ARP的功能是實(shí)現(xiàn)從IP地址到對(duì)應(yīng)物理地址的轉(zhuǎn)換。

源主機(jī)發(fā)送一份包含目的主機(jī)IP地址的ARP請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀給網(wǎng)上的每個(gè)主機(jī),稱(chēng)作ARP廣播，目的主機(jī)的ARP收到這份廣播報(bào)文后，識(shí)別出這是發(fā)送