ARM芯片SC簡(jiǎn)介及硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)PPT課件

1、S3C2410及硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第1頁(yè)/共45頁(yè) ARM簡(jiǎn)介 ARM簡(jiǎn)介將技術(shù)授權(quán)給其它芯片廠商形成各具特色的ARM芯片. . .第2頁(yè)/共45頁(yè)本節(jié)提要S3C2410A概述最小系統(tǒng)ARM芯片的裸機(jī)開(kāi)發(fā)基于ARM芯片的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法第3頁(yè)/共45頁(yè)S3C2410A處理器簡(jiǎn)介處理器簡(jiǎn)介 16/32位ARM920T處理器S3C2410A，三星公司生產(chǎn) 采用了高級(jí)微控制器總線（Advanced Microcontroller Bus Architectuer,AMBA)的總線結(jié)構(gòu)，提供了豐富的片上資源 獨(dú)立的16KB 指令和16KB 數(shù)據(jù)哈佛結(jié)構(gòu)的緩存，每個(gè)緩存均為8 個(gè)字長(zhǎng)度 為手持設(shè)備和一般類型應(yīng)

2、用提供了低價(jià)格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。第4頁(yè)/共45頁(yè)S3C2410ARM920T內(nèi)核結(jié)構(gòu)第5頁(yè)/共45頁(yè)高級(jí)微控制器總線簡(jiǎn)介高級(jí)微控制器總線簡(jiǎn)介 高級(jí)微控制器總線（Advanced Microcontroller Bus Architectuer,AMBA)AMBA規(guī)范主要包括了AHB(Advanced High performance Bus)系統(tǒng)總線和APB(Advanced Peripheral Bus)外圍總線。 AHBAHB主要用于高性能模塊(如CPU、DMA和DSP等)之間的連接。 APBAPB主要用于低帶寬的周邊外設(shè)之間的連接，例如UART等第6頁(yè)/共45頁(yè)總線

3、和總線橋總線和總線橋CPU低速設(shè)備橋數(shù)據(jù)高速總線存儲(chǔ)器高速設(shè)備低速設(shè)備低速總線第7頁(yè)/共45頁(yè)S3C2410A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第8頁(yè)/共45頁(yè)S3C2410A片上資源qARM920T核、工作頻率203MHz；q16KB 數(shù)據(jù)Cache， 16KB 指令Cache，MMU，外部存儲(chǔ)器控制器；qLCD控制器（支持黑白、灰度、Color STN、TFT屏），觸摸屏接口；qNAND FLASH控制器，SD/MMC接口支持，4個(gè)DMA通道；q3通道UART、1個(gè)多主I2C總線控制器、1個(gè)IIS總線控制器；q4通道PWM定時(shí)器及一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器；q117個(gè)通用I/O口； 24個(gè)外部中斷源；q8通道10位ADC；q

4、實(shí)時(shí)時(shí)鐘及看門狗定時(shí)器等。q兩個(gè)USB主/一個(gè)USB從；第9頁(yè)/共45頁(yè)S3C2410AS3C2410A特性q內(nèi)核:1.8V I/O及存儲(chǔ)器 q電源管理模式：Normal、Slow、Idle、Power off q272-FBGA第10頁(yè)/共45頁(yè)本節(jié)提要S3C2410A概述最小系統(tǒng)ARM芯片的裸機(jī)開(kāi)發(fā)基于ARM芯片的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法第11頁(yè)/共45頁(yè)最小系統(tǒng) 簡(jiǎn)介嵌入式控制器時(shí)鐘系統(tǒng)調(diào)試測(cè)試接口復(fù)位及其配置系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)供電系統(tǒng)(電源)最小系統(tǒng)框圖最小系統(tǒng)框圖第12頁(yè)/共45頁(yè)嵌入式控制器時(shí)鐘系統(tǒng)調(diào)試測(cè)試接口復(fù)位及其配置系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)供電系統(tǒng)(電源)l各部件簡(jiǎn)介各部件簡(jiǎn)介存儲(chǔ)器系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng) 對(duì)

5、于大部分微控制器來(lái)說(shuō)，外擴(kuò)存儲(chǔ)器系統(tǒng)不是必需的，但大部分嵌入式微處理器中沒(méi)有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，必須設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器系統(tǒng)。存儲(chǔ)器系統(tǒng)第13頁(yè)/共45頁(yè)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)寄存器高速緩存Cache主存儲(chǔ)器SDRAM本地存儲(chǔ)器 Flash、ROM、磁盤網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器 Flash、ROM、磁盤時(shí)鐘周期01105010020000000第14頁(yè)/共45頁(yè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱的存儲(chǔ)系統(tǒng) 8M NAND FLASH 32M NOR FLASH 64M SDRAM第15頁(yè)/共45頁(yè)嵌入式系統(tǒng)中兩種常用的FLASH返回第16頁(yè)/共45頁(yè)S3C2410A總線控制第17頁(yè)/共45頁(yè)尋址尋址 內(nèi)核提供了位的地址總線，可以訪問(wèn)（

6、）的線性地址空間，而的內(nèi)部地址總線是（：），能夠訪問(wèn)的最大外部地址空間是，即的地址空間，可見(jiàn)僅利用了的位地址總線的低位。 將的外部地址空間分成了個(gè)存儲(chǔ)器組，每個(gè)組的大小為，其中個(gè)用于、等存儲(chǔ)器，個(gè)用于、等存儲(chǔ)器。 當(dāng)對(duì)外尋址時(shí)，采用了部分譯碼的方式，即低位地址線用于外圍存儲(chǔ)器的片內(nèi)尋址，而高位地址線用于外圍存儲(chǔ)器的片外尋址?？梢岳脙?nèi)部地址總線的高位：來(lái)選擇該地址屬于哪一個(gè)存儲(chǔ)器組（），從而激活相應(yīng)的選擇信號(hào)，并且使用外部地址總線：來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的內(nèi)部尋址，尋址范圍為（），從而使得其外圍地址訪問(wèn)空間為（）。正是通過(guò)這種機(jī)制來(lái)完成外部地址空間的尋址全過(guò)程。 第18頁(yè)/共45頁(yè)S3C2410的存儲(chǔ)器配

7、置的存儲(chǔ)器配置第19頁(yè)/共45頁(yè)S3C2410的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的存儲(chǔ)器系統(tǒng) 可通過(guò)軟件選擇大小端 地址空間:每個(gè)Bank 128Mbytes (總共 1GB)除 bank0 (16/32-bit) 外，所有的Bank都可以通過(guò)編程選擇總線寬度= (8/16/32-bit) 共 8 個(gè)banks 6個(gè)Bank用于控制 ROM, SRAM, etc. 剩余的兩個(gè)Bank用于控制 ROM, SRAM, SDRAM, etc . 7個(gè)Bank固定起始地址； 最后一個(gè)Bank可調(diào)整起始地址； 最后兩個(gè)Bank大小可編程所有Bank存儲(chǔ)周期可編程控制；第20頁(yè)/共45頁(yè)S3C2410的存儲(chǔ)器配置的存儲(chǔ)器配置第

8、21頁(yè)/共45頁(yè)S3C2410A總線控制接口第22頁(yè)/共45頁(yè)S3C2410A總線控制接口第23頁(yè)/共45頁(yè)S3C2410與與2片片8位位FLASH的連接方法的連接方法第24頁(yè)/共45頁(yè)與與1片片16M的的SDRAM的連接方法的連接方法第25頁(yè)/共45頁(yè)與與2片片16位位16M的的SDRAM的連接方法的連接方法第26頁(yè)/共45頁(yè)HY57V561620第27頁(yè)/共45頁(yè)HY57V561620第28頁(yè)/共45頁(yè)NAND flash第29頁(yè)/共45頁(yè)2410中斷系統(tǒng)第30頁(yè)/共45頁(yè)本節(jié)提要S3C2410A概述最小系統(tǒng)ARM芯片的裸機(jī)開(kāi)發(fā)基于ARM芯片的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法第31頁(yè)/共45頁(yè)基于ARM的嵌入

9、式系統(tǒng)與單片機(jī)第32頁(yè)/共45頁(yè)嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī) 嵌入式處理器: 具有更快的處理速度 更豐富的片上資源 其它硬件資源： 要求更大的ROM，RAM 更多的寄存器 軟件：要求有操作系統(tǒng)支持 開(kāi)發(fā)方式更復(fù)雜，對(duì)開(kāi)發(fā)環(huán)境有更高，更苛刻的要求。第33頁(yè)/共45頁(yè)系統(tǒng)總體架構(gòu)第34頁(yè)/共45頁(yè)整個(gè)系統(tǒng)分為層：硬件層驅(qū)動(dòng)層操作系統(tǒng)層應(yīng)用層 第35頁(yè)/共45頁(yè)硬件層設(shè)計(jì)特點(diǎn)：沒(méi)有規(guī)則，量體裁衣1.沒(méi)有必須支持的功能2.沒(méi)有固定的體積大小3.沒(méi)有必須提供的接口4.功耗控制復(fù)雜應(yīng)該具備的專業(yè)基礎(chǔ)：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及接口技術(shù)、微機(jī)原理及接口技術(shù)、匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言 第36頁(yè)/共45頁(yè)驅(qū)動(dòng)層設(shè)計(jì)特點(diǎn)：軟、硬結(jié)合，較為綜合應(yīng)

10、該具備的專業(yè)基礎(chǔ)：1.硬件層所具備的基礎(chǔ)2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、操作系統(tǒng)原理、編譯原理第37頁(yè)/共45頁(yè)操作系統(tǒng)層“設(shè)計(jì)”特點(diǎn)：以移植為主應(yīng)該具備的專業(yè)基礎(chǔ)：1.硬件：處理器及外圍設(shè)備2.匯編語(yǔ)言3.C語(yǔ)言第38頁(yè)/共45頁(yè)應(yīng)用層設(shè)計(jì)特點(diǎn)：亦“易”亦“難”應(yīng)該具備的專業(yè)基礎(chǔ)：1.C語(yǔ)言CJAVA等高級(jí)語(yǔ)言2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法，各種協(xié)議等第39頁(yè)/共45頁(yè)本節(jié)提要S3C2410A概述最小系統(tǒng)ARM芯片的裸機(jī)開(kāi)發(fā)基于ARM芯片的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法第40頁(yè)/共45頁(yè)對(duì)初級(jí)學(xué)習(xí)者建議：1.基于嵌入式處理器的裸機(jī)開(kāi)發(fā)2.學(xué)習(xí)BOOTLOADER，明確它的功能，并正確使用它。3.了解嵌入式操作系統(tǒng)工作原理4.基于操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)連接第41頁(yè)/共45頁(yè)基于ARM的裸機(jī)開(kāi)發(fā) 以LED控制功能為例 單片機(jī)開(kāi)發(fā)回顧 開(kāi)發(fā)環(huán)境 KEIL， 仿真器+燒寫(xiě)工具 程序編寫(xiě)內(nèi)容：對(duì)IO口的控制。 編輯程序-編譯-程序下載調(diào)試或運(yùn)行 基于ARM的裸機(jī)開(kāi)發(fā) 開(kāi)發(fā)環(huán)境ADS ADT(實(shí)驗(yàn)箱自帶） 程序編寫(xiě)內(nèi)容：對(duì)IO口的控制+初始化工作 編輯程序-編譯-程序下載調(diào)試或運(yùn)行固化(燒寫(xiě)）第42頁(yè)/共45頁(yè)初始化工作 為什么要初始化？ 初始化的具體工作是哪些？ SDRAM FLASH CPU的工作狀態(tài) 各工作狀態(tài)的堆棧子函數(shù)調(diào)用 進(jìn)入C環(huán)