嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用第二講

1、第二講第二講 硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制2.0 2.0 基本硬件電路基本硬件電路2.1 2.1 時(shí)鐘配置時(shí)鐘配置2.2 2.2 存儲(chǔ)機(jī)制存儲(chǔ)機(jī)制 2012 FX-ARM BY: AS_CMX2.0 2.0 基本硬件電路基本硬件電路 ARM ARM公司生產(chǎn)內(nèi)核，及多家公司基于內(nèi)核生產(chǎn)處理器：公司生產(chǎn)內(nèi)核，及多家公司基于內(nèi)核生產(chǎn)處理器： ARM7 ARM7 - - 對(duì)應(yīng)芯片對(duì)應(yīng)芯片S3C44B0S3C44B0，LPC2000LPC2000； ARM9 ARM9 - - 對(duì)應(yīng)芯片對(duì)應(yīng)芯片S3C2440S3C2440，LPC3000LPC3000； ARM11 ARM11 - -對(duì)應(yīng)芯片對(duì)應(yīng)

2、芯片S3C6410S3C6410，OMAP2410OMAP2410； Cortex-A Cortex-A系列系列(8(8、9 9、15)15) - - OMAP3410 OMAP3410，Exynos4212(Exynos4212(雙核雙核) )， OMAP5OMAP5* * * *( (四核四核) )； Cortex-M3 Cortex-M3 - LM3S2965- LM3S2965，STM32F103STM32F103；第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.0 2012 FX-ARM BY: AS_CMXS3C2440/S3C2410S3C2440/S3C2410結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：

3、 三星公司生產(chǎn)，三星公司生產(chǎn)，ARM920TARM920T核，核，3232位處理器。最高支持位處理器。最高支持400MHZ/200MHZ400MHZ/200MHZ的工作頻率。能超頻的工作頻率。能超頻533MHZ/266MHZ533MHZ/266MHZ。第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.0S3C2410S3C2410內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)查看：查看： 文檔及原理圖文檔及原理圖( (S3C2440A.pdf S3C2440A.ddbS3C2440A.pdf S3C2440A.ddb) ) 2012 FX-ARM BY: AS_CMXS3C2440/S3C2410S3C2440/S3C

4、2410管腳管腳： 管腳管腳289/272289/272腳。腳。第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.0 2012 FX-ARM BY: AS_CMXS3C2440S3C2440基本電路基本電路： 電源、晶振、電源、晶振、 復(fù)位、輔助。復(fù)位、輔助。第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.0 2012 FX-ARM BY: AS_CMXS3C2440S3C2440的的LEDLED例子例子- -原理圖示意原理圖示意：第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.0 2012 FX-ARM BY: AS_CMXS3C2440S3C2440的的LEDLED例子例子

5、- -建立建立MDKMDK工程工程：第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.0演示：建立演示：建立MDKMDK工程；配置參數(shù)；導(dǎo)入庫(kù)文件；寫代碼；調(diào)試工程；配置參數(shù)；導(dǎo)入庫(kù)文件；寫代碼；調(diào)試( (REALVIEW MDKREALVIEW MDK軟件軟件) ) 2012 FX-ARM BY: AS_CMXS3C2440S3C2440的的LEDLED例子例子- -程序程序：第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.0#include “2440addr.h” /內(nèi)部寄存器地址內(nèi)部寄存器地址#include “def.h” /個(gè)人定義頭文件個(gè)人定義頭文件void clock

6、_init(void);void port_init(void);void delay_ms(U32 t);int main(void) clock_init(); port_init(); while(1) rGPCDAT &= 0 xFFFE; /LED亮亮delay_ms(500);rGPCDAT |= 0 x0001; /LED滅滅delay_ms(500); void port_init(void) /IO口配置口配置 /GPC0配置為輸出配置為輸出 rGPCCON &= 0 xFFFFFFFC; rGPCCON |= 0 x00000001; /GPC0內(nèi)部上拉禁止

7、內(nèi)部上拉禁止 rGPCUP |= 0 x0001; void delay_ms(U32 t) /延時(shí)延時(shí)t毫秒毫秒 U32 i,j; for(i = 0;i t;i +) for(j = 0;j 2000;j +) Void clock_init(void) /時(shí)鐘配置時(shí)鐘配置 查看：查看： LEDLED例子例子( (ex21ex21) )作業(yè)：作業(yè)：2 2個(gè)個(gè)LEDLED顯示顯示( (ex22ex22) ) 2012 FX-ARM BY: AS_CMX2.1 2.1 時(shí)鐘配置時(shí)鐘配置第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.1void clock_init(void) /rLOC

8、KTIME = 0 xFFFFFFFF; /Mpll = (2*(92+8)*12MHz)/(1+2)*(21) = 400 MHz rMPLLCON = (9212) | (14) | 1; /Upll = (56+8)*12MHz)/(2+2)*(21) = 96 MHz rUPLLCON = (5612) | (24) | 1; /每個(gè)資源時(shí)鐘開啟每個(gè)資源時(shí)鐘開啟 /rCLKCON = 0 xFFFFFFF0; /FCLK=Mpll = 400MHz /rCLKSLOW = 0 x00000004; /UCLK=Upll/2 = 48MHz;HCLK=FCLK/4 = 100MHz;PC

9、LK=HCLK/2 = 50MHz rCLKDIVN = (13) | (21) | 1; 查看：查看：LEDLED例子例子( (ex21ex21) S3C2440) S3C2440原理圖原理圖( (S3C2440A.ddbS3C2440A.ddb) ) 時(shí)鐘管理時(shí)鐘管理( (S3C2440A.pdfS3C2440A.pdf) ) 2012 FX-ARM BY: AS_CMX硬件接口硬件接口：第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.1 2012 FX-ARM BY: AS_CMX內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)：第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.1FCLKFCLK：ARM92

10、0TARM920T；HCLKHCLK：AHBAHB總線接口；總線接口；PCLKPCLK：APBAPB總線接口（總線接口（見內(nèi)部結(jié)構(gòu)見內(nèi)部結(jié)構(gòu)）UCLKUCLK：USBUSB總線接口總線接口 2012 FX-ARM BY: AS_CMX寄存器寄存器： PLL PLL鎖定頻率需要的時(shí)間。鎖定頻率需要的時(shí)間。第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.1 2012 FX-ARM BY: AS_CMX寄存器寄存器：PLLPLL配置寄存器，獲得配置寄存器，獲得PLLPLL倍頻的頻率。倍頻的頻率。第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.1 2012 FX-ARM BY: AS_CM

11、X第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.1 2012 FX-ARM BY: AS_CMX第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.1 2012 FX-ARM BY: AS_CMX第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.1晶振OM2OM2OM3OM3EXTCLKMPLLUPLLMPLLCONMPLLCONUPLLCONUPLLCONCLKSLOWCLKSLOWCLKDIVNCLKDIVNFCLKHCLKPCLKUCLKCLKCONCLKCONGPIOUARTUSBLCD.練習(xí)：完成時(shí)鐘配置練習(xí)：完成時(shí)鐘配置 MPLL = 200MHz;UPLL=48MH

12、z; UCLK= 48MHz; FCLK= 200MHz;HCLK=50MHz;PCLK= 50MHz 2012 FX-ARM BY: AS_CMX2.2 2.2 存儲(chǔ)機(jī)制存儲(chǔ)機(jī)制第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.2查看：查看：S3C2440A.pdf S3C2440A.ddb K9F1208.pdf K4S561632.pdfS3C2440A.pdf S3C2440A.ddb K9F1208.pdf K4S561632.pdf存儲(chǔ)器按作用分類存儲(chǔ)器按作用分類：寄存器、寄存器、CacheCache、主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器、主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器按存儲(chǔ)方式分類：存儲(chǔ)器按存儲(chǔ)

13、方式分類：ROM ROM EEPROM EEPROM；(NOR(NOR、NAND) FLASHNAND) FLASHRAM RAM SRAM SRAM；(S)DRAM(S)DRAMS3C2440S3C2440內(nèi)部包含內(nèi)部包含：大量寄存器；大量寄存器；16K16K的的I-CacheI-Cache、16K16K的的D-CacheD-Cache；4K4K的的SRAMSRAM。S3C2440S3C2440需要外擴(kuò)需要外擴(kuò)NAND FLASH(64MB)NAND FLASH(64MB)；SDRAM(64MB)SDRAM(64MB)CacheCache高速緩存，速度超快高速緩存，速度超快NORNOR昂貴容

14、量小，讀速度快，可昂貴容量小，讀速度快，可直接運(yùn)行程序，接口多直接運(yùn)行程序，接口多NANDNAND便宜容量大，讀速度慢，便宜容量大，讀速度慢，不能直接運(yùn)行程序，接口少不能直接運(yùn)行程序，接口少SRAMSRAM昂貴容量小，速度快昂貴容量小，速度快SDRAMSDRAM便宜容量大，速度較快便宜容量大，速度較快 2012 FX-ARM BY: AS_CMX存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)空間：第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.2S3C2440S3C2440支持支持1G1G空間；空間；大于大于0 x400000000 x40000000地址的為專用寄存器；地址的為專用寄存器；地址線：地址線：2727根根(

15、ADDR0 - ADDR26); (ADDR0 - ADDR26); 27 27根地址線構(gòu)成根地址線構(gòu)成128MB128MB空間空間; ;片選：片選：8 8根根(NGCS0 - NGCS7);(NGCS0 - NGCS7); 每根對(duì)應(yīng)一個(gè)每根對(duì)應(yīng)一個(gè)128MB128MB空間空間. .NAND FLASHNAND FLASH模式：模式：NGCS0NGCS0不用，對(duì)應(yīng)的不用，對(duì)應(yīng)的128MB128MB空間只映射空間只映射4KB4KB的內(nèi)部的內(nèi)部SRAMSRAM，NANDNAND不能直接不能直接運(yùn)行程序，需導(dǎo)入到運(yùn)行程序，需導(dǎo)入到RAMRAM運(yùn)行。上電時(shí)，運(yùn)行。上電時(shí)，NANDNAND的前的前4KB

16、4KB程序自動(dòng)導(dǎo)入到程序自動(dòng)導(dǎo)入到0 x00 x0起始地址的起始地址的4KB4KB內(nèi)內(nèi)部部SRAMSRAM中，然后程序指針從中，然后程序指針從0 x00 x0取程序運(yùn)行。取程序運(yùn)行。地址范圍：地址范圍：0 x00000000-0 x3FFFFFFF 2012 FX-ARM BY: AS_CMX第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.2 2012 FX-ARM BY: AS_CMXNAND FLASHNAND FLASH擴(kuò)展擴(kuò)展：第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.2K9F1208:K9F1208:容量容量 - 64M - 64M * * 8bit; 8bit;P

17、age - 512B;Page - 512B;Block Block 32 32 * * 512B. 512B. 2012 FX-ARM BY: AS_CMXSDRAMSDRAM擴(kuò)展擴(kuò)展：第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.21 1片片K4S561632:32MB;K4S561632:32MB;共共2 2片片64MB64MB 2012 FX-ARM BY: AS_CMX第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.2數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線D0-D15D0-D15、1313根行地址線根行地址線 A0-A12A0-A12、9 9根列地址線根列地址線 A0-A8A0-A8、2 2根根

18、BANKBANK選選擇線擇線 BA0-BA1(4BA0-BA1(4個(gè)個(gè)bankbank的選擇的選擇),),組成容量組成容量2 213132 29 94 416bit=32MB16bit=32MB；地址引腳地址引腳A0-A12A0-A12是復(fù)用是復(fù)用，將讀寫的地址分，將讀寫的地址分為行地址和列地址兩次輸入到芯為行地址和列地址兩次輸入到芯片中，并被片中，并被鎖存到芯片內(nèi)部的行地址鎖存器和列地址鎖存器鎖存到芯片內(nèi)部的行地址鎖存器和列地址鎖存器，/RAS/RAS是行地是行地址鎖存信號(hào)，址鎖存信號(hào)，/CAS/CAS是列地址鎖存信號(hào)；是列地址鎖存信號(hào)；2 2片芯片，片片芯片，片1 1接接24402440數(shù)

19、據(jù)線數(shù)據(jù)線D0-D15D0-D15，片，片2 2接接24402440數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線D16-D31D16-D31，組成，組成64MB64MB=16M=16M32bit32bit空間，一次讀寫為空間，一次讀寫為32bit32bit的數(shù)據(jù)，因此的數(shù)據(jù)，因此2 2片的地址線片的地址線A0A0接接24402440的的ADDR2ADDR2；2 2片芯片行列地址線共組成片芯片行列地址線共組成2 2(2(213132 29 916bit)=4M16bit)=4M32bit(32bit(相當(dāng)用了相當(dāng)用了ADDR0-ADDR0-ADDR23ADDR23地址線地址線) )，BA0-BA1BA0-BA1選擇選擇2 2片

20、芯片片芯片4 4個(gè)個(gè)bankbank，用，用ADDR24ADDR24、ADDR25ADDR25控制；控制；片選片選/CS/CS接到接到NGCS6NGCS6，則地址范圍為，則地址范圍為0 x30000000 0 x30000000 0 x33FFFFFF 0 x33FFFFFF；字節(jié)、半字讀寫控制由字節(jié)、半字讀寫控制由2 2片芯片片芯片LDQMLDQM、UDQMUDQM控制，接控制，接24402440的的NWBE0-NWBE3NWBE0-NWBE3； 2012 FX-ARM BY: AS_CMX專用寄存器專用寄存器：第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.2UsrUsrSysSys

21、SvcSvcAbtAbtUndUndIrqIrqFiqFiq異常異常模式模式特權(quán)特權(quán)模式模式ARM9工作模式工作模式工作模式：具有不同的寄存器組。工作模式：具有不同的寄存器組。 可由軟件改變模式?？捎绍浖淖兡Ｊ?。異常模式：異常發(fā)生時(shí)，自動(dòng)進(jìn)異常模式：異常發(fā)生時(shí)，自動(dòng)進(jìn) 入相應(yīng)模式。入相應(yīng)模式。特權(quán)模式：訪問(wèn)被保護(hù)的系統(tǒng)資特權(quán)模式：訪問(wèn)被保護(hù)的系統(tǒng)資 源。常在源。常在OSOS下使用。下使用。R0-R15R0-R15： 3131個(gè)，通用寄存器，個(gè)，通用寄存器，R0-R7R0-R7是不分組的寄存器、是不分組的寄存器、 R8-R14 R8-R14是根據(jù)工作模式進(jìn)行分組的寄存器、是根據(jù)工作模式進(jìn)行分組

22、的寄存器、R15R15 是程序計(jì)數(shù)器是程序計(jì)數(shù)器(PC)(PC)、R13R13是堆棧指針（是堆棧指針（SP)SP)、R14R14 是子程序鏈接寄存器是子程序鏈接寄存器(LR)(LR)；CPSRCPSR：1 1個(gè)，當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器；個(gè)，當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器；SPSRSPSR：5 5個(gè)，異常模式下，存儲(chǔ)異常前的程序狀態(tài)寄存器個(gè)，異常模式下，存儲(chǔ)異常前的程序狀態(tài)寄存器； 2012 FX-ARM BY: AS_CMX專用寄存器分組專用寄存器分組第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.2用戶用戶系統(tǒng)系統(tǒng)管理管理中止中止未定義未定義中斷中斷快中斷快中斷R0R0R0R0R0R0R0R0R0R0

23、R0R0R0R0R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1R1R2R2R2R2R2R2R2R2R2R2R2R2R2R2R3R3R3R3R3R3R3R3R3R3R3R3R3R3R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R4R5R5R5R5R5R5R5R5R5R5R5R5R5R5R6R6R6R6R6R6R6R6R6R6R6R6R6R6R7R7R7R7R7R7R7R7R7R7R7R7R7R7R8R8R8R8R8R8R8R8R8R8R8R8R8_fiqR8_fiq* *R9R9R9R9R9R9R9R9R9R9R9R9R9_fiqR9_fiq* *R10R10R10R10R10R10

24、R10R10R10R10R10R10R10_fiqR10_fiq* *R11R11R11R11R11R11R11R11R11R11R11R11R11_fiqR11_fiq* *R12R12R12R12R12R12R12R12R12R12R12R12R12_fiqR12_fiq* *R13R13R13R13R13_svcR13_svc* *R13_abtR13_abt* *R13_undR13_und* *R13_irqR13_irq* *R13_fiqR13_fiq* *R14R14R14R14R14_svcR14_svc* *R14_abtR14_abt* *R14_undR14_und*

25、*R14_irqR14_irq* *R14_fiqR14_fiq* *R15(PC)R15(PC)R15(PC)R15(PC)R15(PC)R15(PC)R15(PC)R15(PC)R15(PC)R15(PC)R15(PC)R15(PC)R15(PC)R15(PC)CPSRCPSRCPSRCPSRCPSRCPSRCPSRCPSRCPSRCPSRCPSRCPSRCPSRCPSR SPSR_svcSPSR_svcSPSR_abtSPSR_abtSPSR_undSPSR_undSPSR_irqSPSR_irqSPSR_fiqSPSR_fiq 2012 FX-ARM BY: AS_CMXCPSR/SP

26、SRCPSR/SPSR寄存器：寄存器：第二講第二講 硬件配置硬件配置及存儲(chǔ)機(jī)制及存儲(chǔ)機(jī)制2.2N N 1 1 指令執(zhí)行結(jié)果負(fù)數(shù)，指令執(zhí)行結(jié)果負(fù)數(shù)，0 0 結(jié)果為正數(shù)或零；結(jié)果為正數(shù)或零；Z Z 1 1 指令執(zhí)行結(jié)果零，指令執(zhí)行結(jié)果零，0 0 結(jié)果為其它值；結(jié)果為其它值；C C 1 1 指令執(zhí)行結(jié)果產(chǎn)生進(jìn)位指令執(zhí)行結(jié)果產(chǎn)生進(jìn)位( (未借位未借位) )，0 0 未產(chǎn)生進(jìn)位未產(chǎn)生進(jìn)位( (產(chǎn)生借位產(chǎn)生借位) )；V V 1 1 指令執(zhí)行結(jié)果溢出，指令執(zhí)行結(jié)果溢出，0 0 未產(chǎn)生溢出；未產(chǎn)生溢出；I I 1 1 禁止禁止IRQIRQ中斷，中斷，0 0 開啟開啟IRQIRQ中斷；中斷；F F 1 1 禁止禁止FIQFIQ中斷，中斷，0 0 開啟開啟FIQFIQ中斷；中斷；T T 1 ARM 1 ARM為為ThumbThumb狀態(tài)，狀態(tài)，0 0