第8讲嵌入式系统设计与实例开发讲解.ppt

嵌入式系统与单片机 北京科技大学电子信息系 基于ARM的硬件设计 主要介绍基于ARM7的嵌入式硬件开发平台的设计方法，包括结构、主要接口、存储器选用方案以及外设、显示等方面的内容。 嵌入式硬件开发平台的体系结构 外围存储器接口设计方法 键盘、LCD等人机交互接口的设计 触摸屏的设计 以太网设计 CAN总线设计 Samsung S3C44B0X Samsung S3C44B0X微处理器是三星公司专为手持设备和一般应用提供的高性价比和高性能的微控制器解决方案，它使用ARM7TDMI核，工作在66MHZ。为了降低系统总成本和减少外围器件，这款芯片中还集成了下列部件： 8KB Cache、外部存储器控制器、LCD控制器、4个DMA通道、2通道UART、1个多主I2C总线控制器、1个IIS总线控制器，5通道PWM定时器及一个内部定时器、71个通用I/O口、8个外部中断源、实时时钟、8通道10位ADC等。 基于ARM的嵌入式硬件平台体系结构 芯片体系结构 S3C44B0X存储系统的特征 复位后的S3C44B0X的存储器映射表 系统的存储空间分配 Bank0:1片2MB NOR Flash，放置系统引导程序，系统上电复位后，PC指针自动指向Bank0的第一个单元，进行系统自举。。 Bank1：K9F2808（三星 16Mbyte Flash），非线性寻址。具体的时序可以参考K9F2808的datasheet Bank2：PDIUSBD12。USB设备端接口芯片，占用系统外部中断0。8位数据总线。 Bank3、Bank4未接设备。可以供扩展使用 Bank5：RTL8019AS，ISA总线兼容的10M以太网（PHY＋MAC层）控制芯片。占用系统外部中断1，16位数据总线；扩展IO口 Bank6：SDRAM，起始地址为0xC000000。在SDRAM中，前512Kbyte的空间划分出来，作为系统的LCD显示缓冲区使用（更新其中的数据，就可以更新LCD的显示）。系统的程序存储空间从0xC080000开始。也就是，引导系统的时候，需要把system.bin文件复制到0xC080000开始的地址空间，把PC指针指向0xC080000。 Bank7：未使用。可以扩展另一片SDRAM，或者其他的外设。 系统的同步串行口（SIO），连接着触摸屏控制芯片FM7843（与ADS7843完全兼容）；CAN总线控制芯片MCP2510；Max504（D/A）；键盘和LED扫描芯片ZLG7289。在同步串行口上，还可以扩展其他的芯片。通过IO口控制设备的片选信号（CS）来防止设备的冲突。 注：系统的外部总线主要有16位和8位。原理图设计的时候需要注意16总线和8位总线的区别。在连接不同总线宽度的外设，地址是否需要依次向后错位。 S3C44B0X与FLASH的连接（Half Word方式） 存储器接口设计 使用Bank0上的1片2MB flash来放置系统BIOS，系统上电以后，PC指针自动指向Bank0的第一个单元，开始进行系统自举。系统自举完成以后，便从硬盘中将系统文件和用户应用程序复制到SDRAM内存中执行。 Bank1上接16M NAND Flash，当做系统硬盘使用，可以构造文件系统，存放海量数据。 用SDRAM当作系统内存，只有Bank6/Bank7能支持SDRAM，所以将SDRAM接在Bank6上。如果同时使用Bank6/Bank7，则要求连接相同容量的存储器，而且其地址空间在物理上是连续的。 NAND和NOR——性能比较 NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术 NOR的读速度比NAND稍快一些 NAND的写入速度比NOR快很多 NAND的擦除速度远比NOR的快 大多数写入操作需要先进行擦除操作 NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少 接口差别 NOR flash带有SRAM接口，线性寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节 NAND flash使用复用接口和控制IO多次寻址存取数据 NAND读和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理此类操作易于取代硬盘等类似的块设备 容量和成本 NAND flash生产过程更为简单，成本低 常见的NOR flash为128KB～16MB，而NANDflash通常有8～128MB NOR主要应用在代码存储介质中，NAND适合于数据存储 NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存储卡市场上所占份额最大 可靠性和耐用性 在NAND中每块的最大擦写次数是100万次，而NOR的擦写次数是10万次 位交换的问题NAND flash中更突出，需要ECC纠错 NAND flash中坏块随机分布，需要通过软件标定——产品量产的问题 关于BOOT ROM