嵌入式系统设计与应用第二讲

1、第二讲第二讲 硬件配置及存储机制硬件配置及存储机制2.0 2.0 基本硬件电路基本硬件电路2.1 2.1 时钟配置时钟配置2.2 2.2 存储机制存储机制 2012 FX-ARM BY: AS_CMX2.0 2.0 基本硬件电路基本硬件电路 ARM ARM公司生产内核，及多家公司基于内核生产处理器：公司生产内核，及多家公司基于内核生产处理器： ARM7 ARM7 - - 对应芯片对应芯片S3C44B0S3C44B0，LPC2000LPC2000； ARM9 ARM9 - - 对应芯片对应芯片S3C2440S3C2440，LPC3000LPC3000； ARM11 ARM11 - -对应芯片对应

2、芯片S3C6410S3C6410，OMAP2410OMAP2410； Cortex-A Cortex-A系列系列(8(8、9 9、15)15) - - OMAP3410 OMAP3410，Exynos4212(Exynos4212(双核双核) )， OMAP5OMAP5* * * *( (四核四核) )； Cortex-M3 Cortex-M3 - LM3S2965- LM3S2965，STM32F103STM32F103；第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.0 2012 FX-ARM BY: AS_CMXS3C2440/S3C2410S3C2440/S3C2410结构结构：

3、 三星公司生产，三星公司生产，ARM920TARM920T核，核，3232位处理器。最高支持位处理器。最高支持400MHZ/200MHZ400MHZ/200MHZ的工作频率。能超频的工作频率。能超频533MHZ/266MHZ533MHZ/266MHZ。第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.0S3C2410S3C2410内部结构内部结构查看：查看： 文档及原理图文档及原理图( (S3C2440A.pdf S3C2440A.ddbS3C2440A.pdf S3C2440A.ddb) ) 2012 FX-ARM BY: AS_CMXS3C2440/S3C2410S3C2440/S3C

4、2410管脚管脚： 管脚管脚289/272289/272脚。脚。第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.0 2012 FX-ARM BY: AS_CMXS3C2440S3C2440基本电路基本电路： 电源、晶振、电源、晶振、 复位、辅助。复位、辅助。第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.0 2012 FX-ARM BY: AS_CMXS3C2440S3C2440的的LEDLED例子例子- -原理图示意原理图示意：第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制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：第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.0演示：建立演示：建立MDKMDK工程；配置参数；导入库文件；写代码；调试工程；配置参数；导入库文件；写代码；调试( (REALVIEW MDKREALVIEW MDK软件软件) ) 2012 FX-ARM BY: AS_CMXS3C2440S3C2440的的LEDLED例子例子- -程序程序：第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.0#include “2440addr.h” /内部寄存器地址内部寄存器地址#include “def.h” /个人定义头文件个人定义头文件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灭灭delay_ms(500); void port_init(void) /IO口配置口配置 /GPC0配置为输出配置为输出 rGPCCON &= 0 xFFFFFFFC; rGPCCON |= 0 x00000001; /GPC0内部上拉禁止

7、内部上拉禁止 rGPCUP |= 0 x0001; void delay_ms(U32 t) /延时延时t毫秒毫秒 U32 i,j; for(i = 0;i t;i +) for(j = 0;j 2000;j +) Void clock_init(void) /时钟配置时钟配置 查看：查看： LEDLED例子例子( (ex21ex21) )作业：作业：2 2个个LEDLED显示显示( (ex22ex22) ) 2012 FX-ARM BY: AS_CMX2.1 2.1 时钟配置时钟配置第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制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; /每个资源时钟开启每个资源时钟开启 /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原理图原理图( (S3C2440A.ddbS3C2440A.ddb) ) 时钟管理时钟管理( (S3C2440A.pdfS3C2440A.pdf) ) 2012 FX-ARM BY: AS_CMX硬件接口硬件接口：第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.1 2012 FX-ARM BY: AS_CMX内部结构内部结构：第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.1FCLKFCLK：ARM92

10、0TARM920T；HCLKHCLK：AHBAHB总线接口；总线接口；PCLKPCLK：APBAPB总线接口（总线接口（见内部结构见内部结构）UCLKUCLK：USBUSB总线接口总线接口 2012 FX-ARM BY: AS_CMX寄存器寄存器： PLL PLL锁定频率需要的时间。锁定频率需要的时间。第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.1 2012 FX-ARM BY: AS_CMX寄存器寄存器：PLLPLL配置寄存器，获得配置寄存器，获得PLLPLL倍频的频率。倍频的频率。第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.1 2012 FX-ARM BY: AS_CM

11、X第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.1 2012 FX-ARM BY: AS_CMX第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.1 2012 FX-ARM BY: AS_CMX第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.1晶振OM2OM2OM3OM3EXTCLKMPLLUPLLMPLLCONMPLLCONUPLLCONUPLLCONCLKSLOWCLKSLOWCLKDIVNCLKDIVNFCLKHCLKPCLKUCLKCLKCONCLKCONGPIOUARTUSBLCD.练习：完成时钟配置练习：完成时钟配置 MPLL = 200MHz;UPLL=48MH

12、z; UCLK= 48MHz; FCLK= 200MHz;HCLK=50MHz;PCLK= 50MHz 2012 FX-ARM BY: AS_CMX2.2 2.2 存储机制存储机制第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.2查看：查看：S3C2440A.pdf S3C2440A.ddb K9F1208.pdf K4S561632.pdfS3C2440A.pdf S3C2440A.ddb K9F1208.pdf K4S561632.pdf存储器按作用分类存储器按作用分类：寄存器、寄存器、CacheCache、主存储器、辅助存储器、主存储器、辅助存储器存储器按存储方式分类：存储器按存储

13、方式分类：ROM ROM EEPROM EEPROM；(NOR(NOR、NAND) FLASHNAND) FLASHRAM RAM SRAM SRAM；(S)DRAM(S)DRAMS3C2440S3C2440内部包含内部包含：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需要外扩需要外扩NAND FLASH(64MB)NAND FLASH(64MB)；SDRAM(64MB)SDRAM(64MB)CacheCache高速缓存，速度超快高速缓存，速度超快NORNOR昂贵容

14、量小，读速度快，可昂贵容量小，读速度快，可直接运行程序，接口多直接运行程序，接口多NANDNAND便宜容量大，读速度慢，便宜容量大，读速度慢，不能直接运行程序，接口少不能直接运行程序，接口少SRAMSRAM昂贵容量小，速度快昂贵容量小，速度快SDRAMSDRAM便宜容量大，速度较快便宜容量大，速度较快 2012 FX-ARM BY: AS_CMX存储空间存储空间：第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.2S3C2440S3C2440支持支持1G1G空间；空间；大于大于0 x400000000 x40000000地址的为专用寄存器；地址的为专用寄存器；地址线：地址线：2727根根(

15、ADDR0 - ADDR26); (ADDR0 - ADDR26); 27 27根地址线构成根地址线构成128MB128MB空间空间; ;片选：片选：8 8根根(NGCS0 - NGCS7);(NGCS0 - NGCS7); 每根对应一个每根对应一个128MB128MB空间空间. .NAND FLASHNAND FLASH模式：模式：NGCS0NGCS0不用，对应的不用，对应的128MB128MB空间只映射空间只映射4KB4KB的内部的内部SRAMSRAM，NANDNAND不能直接不能直接运行程序，需导入到运行程序，需导入到RAMRAM运行。上电时，运行。上电时，NANDNAND的前的前4KB

16、4KB程序自动导入到程序自动导入到0 x00 x0起始地址的起始地址的4KB4KB内内部部SRAMSRAM中，然后程序指针从中，然后程序指针从0 x00 x0取程序运行。取程序运行。地址范围：地址范围：0 x00000000-0 x3FFFFFFF 2012 FX-ARM BY: AS_CMX第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.2 2012 FX-ARM BY: AS_CMXNAND FLASHNAND FLASH扩展扩展：第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制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扩展扩展：第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.21 1片片K4S561632:32MB;K4S561632:32MB;共共2 2片片64MB64MB 2012 FX-ARM BY: AS_CMX第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.2数据线数据线D0-D15D0-D15、1313根行地址线根行地址线 A0-A12A0-A12、9 9根列地址线根列地址线 A0-A8A0-A8、2 2根根

18、BANKBANK选选择线择线 BA0-BA1(4BA0-BA1(4个个bankbank的选择的选择),),组成容量组成容量2 213132 29 94 416bit=32MB16bit=32MB；地址引脚地址引脚A0-A12A0-A12是复用是复用，将读写的地址分，将读写的地址分为行地址和列地址两次输入到芯为行地址和列地址两次输入到芯片中，并被片中，并被锁存到芯片内部的行地址锁存器和列地址锁存器锁存到芯片内部的行地址锁存器和列地址锁存器，/RAS/RAS是行地是行地址锁存信号，址锁存信号，/CAS/CAS是列地址锁存信号；是列地址锁存信号；2 2片芯片，片片芯片，片1 1接接24402440数

19、据线数据线D0-D15D0-D15，片，片2 2接接24402440数据线数据线D16-D31D16-D31，组成，组成64MB64MB=16M=16M32bit32bit空间，一次读写为空间，一次读写为32bit32bit的数据，因此的数据，因此2 2片的地址线片的地址线A0A0接接24402440的的ADDR2ADDR2；2 2片芯片行列地址线共组成片芯片行列地址线共组成2 2(2(213132 29 916bit)=4M16bit)=4M32bit(32bit(相当用了相当用了ADDR0-ADDR0-ADDR23ADDR23地址线地址线) )，BA0-BA1BA0-BA1选择选择2 2片

20、芯片片芯片4 4个个bankbank，用，用ADDR24ADDR24、ADDR25ADDR25控制；控制；片选片选/CS/CS接到接到NGCS6NGCS6，则地址范围为，则地址范围为0 x30000000 0 x30000000 0 x33FFFFFF 0 x33FFFFFF；字节、半字读写控制由字节、半字读写控制由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专用寄存器专用寄存器：第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.2UsrUsrSysSys

21、SvcSvcAbtAbtUndUndIrqIrqFiqFiq异常异常模式模式特权特权模式模式ARM9工作模式工作模式工作模式：具有不同的寄存器组。工作模式：具有不同的寄存器组。 可由软件改变模式。可由软件改变模式。异常模式：异常发生时，自动进异常模式：异常发生时，自动进 入相应模式。入相应模式。特权模式：访问被保护的系统资特权模式：访问被保护的系统资 源。常在源。常在OSOS下使用。下使用。R0-R15R0-R15： 3131个，通用寄存器，个，通用寄存器，R0-R7R0-R7是不分组的寄存器、是不分组的寄存器、 R8-R14 R8-R14是根据工作模式进行分组的寄存器、是根据工作模式进行分组

22、的寄存器、R15R15 是程序计数器是程序计数器(PC)(PC)、R13R13是堆栈指针（是堆栈指针（SP)SP)、R14R14 是子程序链接寄存器是子程序链接寄存器(LR)(LR)；CPSRCPSR：1 1个，当前程序状态寄存器；个，当前程序状态寄存器；SPSRSPSR：5 5个，异常模式下，存储异常前的程序状态寄存器个，异常模式下，存储异常前的程序状态寄存器； 2012 FX-ARM BY: AS_CMX专用寄存器分组专用寄存器分组第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.2用户用户系统系统管理管理中止中止未定义未定义中断中断快中断快中断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：第二讲第二讲 硬件配置硬件配置及存储机制及存储机制2.2N N 1 1 指令执行结果负数，指令执行结果负数，0 0 结果为正数或零；结果为正数或零；Z Z 1 1 指令执行结果零，指令执行结果零，0 0 结果为其它值；结果为其它值；C C 1 1 指令执行结果产生进位指令执行结果产生进位( (未借位未借位) )，0 0 未产生进位未产生进位( (产生借位产生借位) )；V V 1 1 指令执行结果溢出，指令执行结果溢出，0 0 未产生溢出；未产生溢出；I I 1 1 禁止禁止IRQIRQ中断，中断，0 0 开启开启IRQIRQ中断；中断；F F 1 1 禁止禁止FIQFIQ中断，中断，0 0 开启开启FIQFIQ中断；中断；T T 1 ARM 1 ARM为为ThumbThumb状态，状态，0 0