基于s3c2410的嵌入式系统硬件结构设计.ppt

1,Part 5 基于S3C2410的硬件系统设计(一),1,3,2,4,S3C2410X简介 存储器接口设计 I/O接口设计 UART设计 IIC接口设计 中断接口 时钟和功耗管理 PWM定时器,5,6,看门狗定时器 日历时钟 DMA LCD控制器 A/D转换与触摸屏 USB接口 SPI,7,8,10,9,11,12,13,14,15,2,5.1 S3C2410X概述,主要内容 主要特性 系统结构 引脚信号,3,5.1 S3C2410X概述,S3C2410X是韩国三星公司推出的16/32位RISC微控制器，其CPU采用的是ARM920T内核，加上丰富的片内外设，为手持设备和其它应用，提供了低价格、低功耗、高性能微控制器的解决方案。,4,主要特性 具有16KB指令Cache、 16KB数据Cache和存储器管理单元MMU。 外部存储器控制器，可扩展8组，每组128MB，总容量达1GB；支持从Nand flash存储器启动。 55个中断源，可以设定1个为快速中断，有24个外部中断，并且触发方式可以设定。 4通道的DMA，并且有外部请求引脚。 3个通道的UART，带有16字节的TX/RX FIFO，支持IrDA1.0功能。 具有2通道的SPI、1个通道的IIC串行总线接口和1个通道的IIS音频总线接口。 有2个USB主机总线的端口，1个USB设备总线的端口。 有4个具有PWM功能的16位定时器和1个16位内部定时器。,芯片体系结构,5,芯片体系结构,主要特性 8通道的10位A/D转换器，最高速率可达500kB/s；提供有触摸屏接口。 具有117个通用I/O口和24通道的外部中断源。 兼容MMC的SD卡接口。 具有电源管理功能，可以使系统以普通方式、慢速方式、空闲方式和掉电方式工作。 看门狗定时器。 具有日历功能的RTC。 有LCD控制器，支持4K色的STN和256K色的TFT，配置有DMA通道。 具有PLL功能的时钟发生器，时钟频率高达203MHz。 双电源系统：1.8/2.0V内核供电，3.3V存储器和I/O供电。,6,二、系统结构 主要由两大部分构成： ARM920T内核 片内外设。,7,1、ARM920T内核 由三部分：ARM9内核ARM9TDMI、32KB的Cache、MMU。,8,2、片内外设 分为高速外设和低速外设，分别用AHB总线和APB总线。,9,三、引脚信号 S3C微控制器是272-FBGA封装。 其信号可以分成: addr0-addr26、 Data0-data31、 GPA0-GPA22 GPB10、GPC15、 GPD15、GPE15、 GPF7、GPG15、 GPH10、EINT23、 nGCS0nGCS7、 AIN7、IIC、SPI、 OM0-OM3 等，大部分都是复用的,BACK,10,5.2 S3C2410X的存储器,主要内容 存储器配置 存储器概述 控制寄存器 Flash及控制器 Flash控制器概述 控制器主要特性 控制器的寄存器 控制器的工作原理,11,5.2.1 S3C2410X的存储器配置,一、概 述 S3C2410X的存储器管理器提供访问外部存储器的所有控制信号：27位地址信号、32位数据信号、8个片选信号、以及读/写控制信号等。 S3C2410X的存储空间分成8组，最大容量是1GB，bank0-bank5为固定128MB，bank6和bank7的容量可编程改变，可以是2、4、8、16、32、64、128MB，并且bank7的开始地址与bank6的结束地址相连接，但是二者的容量必须相等。 bank0可以作为引导ROM，其数据线宽只能是16位和32位，复位时由OM0、OM1引脚确定；其它存储器的数据线宽可以是8位、16位和32位。 S3C2410X的存储器格式，可以为大端格式，也可以为小端格式。,12,ARM9 内核,存储器 控制器,存储器,存储器及存储器映射I/O,ARM9定义了局部总线的接口时序,各芯片厂商制定了自己的接口时序,ARM9局部总线,一般在两者之间加入存储器控制器,13,14,二、存储器的控制寄存器 内存控制器为访问外部存储空间提供存储器控制信号， S3C2410X存储器控制器共有13个寄存器。,15,1、总线宽度和等待控制寄存器 back,STn：控制存储器组n的UB/LB引脚输出信号。 1：使UB/LB与nBE3：0相连； 0：使UB/LB与nWBE3：0相连 WSn：使用/禁用存储器组n的WAIT状态 1：使能WAIT；0：禁止WAIT DWn：控制存储器组n的数据线宽 00：8位；01：16位；10：32位；11：保留,16,Tacs：设置nGCSn有效前地址的建立时间 00：0个；01：1个；10：2个；11：4个时钟周期 Tcos：设置nOE有效前片选信号的建立时间 00：0个；01：1个；10：2个；11：4个时钟周期 Tacc：访问周期 000：1个；001：2个；010：3个；011：4个时钟 100：6个：101：8个；110：10个；111：14个,2、BANKn-存储器组控制寄存器（n=0-5）,17,Tcoh：nOE无效后片选信号的保持时间 00：0个；01：1个；10：2个；11：4个时钟 Tcah： nGCSn无效后地址信号的保持时间 00：0个；01：1个；10：2个；11：4个时钟 Tacp：页模式的访问周期 00：2个；01：3个；10：4个；11：6个时钟 PMC：页模式的配置，每次读写的数据数 00：1个；01：4个；10：8个；11：16个 注：00为通常模式。 注：紫色为某实验箱上的配置，其值为0x0700,back,18,MT：设置存储器类型 00：ROM或者SRAM，3：0为Tacp和PMC； 11：SDRAM， 3：0为Trcd和SCAN； 01、10：保留 Trcd：由行地址信号切换到列地址信号的延时时钟数 00：2个时钟；01：3个时钟；10：4个时钟 SCAN：列地址位数 00：8位； 01：9位； 10：10位,3、BANK6/7-存储器组6/7控制寄存器,back,19,REFEN：刷新控制。 1：使能刷新；0：禁止刷新 TREFMD：刷新方式。 1：自刷新 0：自动刷新 Trp：设置SDRAM行刷新时间（时钟数） 00：2个时钟；01：3个；10：3个；11：4个时钟 Tsrc：设置SDRAM行操作时间（时钟数） 00：4个时钟；01：5个；10：6个；11：7个时钟 注： SDRAM的行周期= Trp + Tsrc。 Refresh_count：刷新计数值,4、REFRESH-刷新控制寄存器,20,Refresh_count：刷新计数器值 计算公式： 刷新周期=（211- Refresh_count+1）/HCLK 例子：设刷新周期=15.6s，HCLK=60MHz 则 刷新计数器值=211+1-6015.6=1113 1113=0x459=0b10001011001,back,21,高24位未用。 BURST_EN：ARM突发操作控制 0：禁止突发操作；1：可突发操作 SCKE_EN：SCKE使能控制SDRAM省电模式 0：关闭省电模式；1：使能省电模式 SCLK_EN：SCLK省电控制，使其只在SDRAM访问周期内使能SCLK 0：SCLK一直有效；1：SCLK只在访问期间有效 BK76MAP：控制BANK6/7的大小及映射,5、BANKSIZE-BANK6/7组大小控制寄存器,22,BK76MAP：控制BANK6/7的大小及映射 100：2MB； 101：4MB； 110：8MB 111：16MB； 000：32MB； 001：64MB 010：128MB,back,23,WBL：突发写的长度。0：固定长度；1：保留 TM：测试模式。 00：模式寄存器集；其它保留 CL：列地址反应时间 000：1个时钟；010：2个时钟； 011：3个时钟；其它保留 BT：猝发类型 0：连续； 1：保留 BL：猝发时间 000：1个时钟；其它保留,6、MRSRB6/7-BANK6/7模式设置寄存器,24,head.s ENTRY(memsetup) mov r1, #MEM_CTL_BASE adrl r2, mem_cfg_val add r3, r1, #52 1: ldr r4, r2, #4 str r4, r1, #4 cmp r1, r3 bne 1b mov pc, lr mem_cfg_val: .long vBWSCON .long vBANKCON0 .long vBANKCON1 .long vBANKCON2 .long vBANKCON3 .long vBANKCON4 .long vBANKCON5 .long vBANKCON6 .long vBANKCON7 .long vREFRESH .long vBANKSIZE .long vMRSRB6 .long vMRSRB7,smdk2410.h /* initial values for DRAM */ #define MEM_CTL_BASE 0x48000000 #define vBWSCON 0x22111110 #define vBANKCON0 0x00000700 #define vBANKCON1 0x00000700 #define vBANKCON2 0x00000700 #define vBANKCON3 0x00000700 #define vBANKCON4 0x00000700 #define vBANKCON5 0x00000700 #define vBANKCON6 0x00018005 #define vBANKCON7 0x00018005 #define vREFRESH 0x008e0459 #define vBANKSIZE 0xb2 #define vMRSRB6 0x30 #define vMRSRB7 0x30,VIVI For s3c2410中Bootloader之存储器初始化,25,；Tacc 10:8 存取周期 110 = 10 clocks 111 = 14 clocks,；Bank1,3 16位，其余32位,For 44b0x中Bootloader之存储器初始化,26,5.2.2 Flash,FLASH存储器又称闪存，是一种可在线多次擦除的非易失性存储器，即掉电后数据不会丢失。FLASH存储器还具有体积小、功耗低、抗振性强等优点，是嵌入式系统的首选存储设备。 FLASH存储器主要分为两种，一种为NOR型FLASH，另一种为NAND型FLASH 。,一、概述,27,(1) 接口差别 NOR型FLASH采用的是SRAM接口，提供有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其片内的每一个字节； NAND型FLASH使用复杂的I/O口来串行地存取数据，各个产品或厂商的方法可能各不相同。通常是采用8个引脚来传送控制、地址和数据信息。 (2) 读写的基本单位 NOR型FLASH操作是以“字”为基本单位； NAND型FLASH操作是以“页面”为基本单位，页的大小一般为512字节。 (3) 性能比较 NOR型FLASH的地址线和数据线是分开的，传输效率很高，程序可以在芯片内执行。NOR型的读速度比NAND型稍快一些； NAND型的写入速度比NOR型快很多(由于NAND型读写的基本单位为“页面”，所以对于小量数据的写入，总体速度要比NOR型慢)；,二、NOR型与NAND型FLASH的区别,28,(4) 容量和成本 NAND型FLASH具有极高的单元密度，容量可以做得比较大，加上其生产过程更为简单，价格也就相应地降低了。 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。 (5) 软件支持 在NOR型FLASH上运行代码不需要任何的软件支持，而在NAND型FLASH上进行同样操作时，通常需要驱动程序，也就是内存技术驱动程序MTD (Memory Technology Drivers)。NAND型和NOR型FLASH在进行写入和擦除操作时都需要MTD(说明，MTD已集成在FLASH芯片内部，它是对FLASH进行操作的接口)。,29,这里以SST39VF160为例，介绍NOR型FLASH存储器的结构及操作。 SST39VF160是SST公司的CMOS多功能FLASH（MPF）器件，存储容量为2M字节，16位数据宽度(即一个字为2字节)，工作电压为2.73.6V。SST39VF160由SST特有的高性能SuperFlash技术制造而成，SuperFlash技术提供了固定的擦除和编程时间，与擦除/编程周期数无关。芯片管脚配置如下图所示。,三、NOR型Flash存储器,30,SST39VF160管脚描述,NOR型FLASH存储器采用的是SRAM接口，其地址线和数据线是分开的。,31,SST39VF160工作模式选择,32,NOR型FLASH存储器容量越来越大，为了方便数据管理，将FLASH划分为块(Block)，每个块又分成扇区(Sector)。 SST39VF160的块大小为32K字，扇区大小为2K字。 读操作，可以对任何地址的任何字节进行，不受限制； 写操作，以字形式进行编程。编程前包含字的扇区必须完全擦除； 擦除操作，以扇区(2K)、块(32K)或全片为单位进行擦除。 擦除后数据变为0xFF。,33,SST39VF160的存储器操作由命令来启动。命令通过标准微处理器写时序写入器件。,34,内部操作状态检测: SST39VFl60提供两种软件方式来检测内部操作是否完成。软件检测方式涉及两个状态位：利用数据轮询特性Data Polling bit(DQ7)和跳转位特性Toggle bit(DQ6)。 在WE的上升沿，写入结束检测功能被使能，同时内部写入或擦除操作也被初始化。 这里只介绍Toggle bit方式。 在内部写入或擦除的过程中，任何对DQ6连续的读操作都会产生一个不断翻转的1和O。当内部写入或擦除完成时，DQ6位将停止翻转。,void Waitfor_endofprg(void) volatile unsigned int old_Status,now_Status； old_Status= * (volatile unsigned short *)0x00)；/从任意地址读出数据 while(1) new_Status=*(volatile unsigned short*)0x00)： /从同一地址读出数据 if(old_Status&Ox40)=(new_Status&Ox40) /比较DQ6位 break； else old_Status=new_Status： ,35,SST39VF160擦除 Int SST39VF160_Sectorerase(unsigned long SAaddr) writeflash(0x5555,0xAA) writeflash(0x2AAA,0x55) writeflash(0x5555,0x80) writeflash(0x5555,0xAA) writeflash(0x2AAA,0x55) writeflash(SAaddr,0x30) waitfor_endofprg() #define writeflash(addr,dat) *(volatile unsigned short *)(addr1)=(unsigned short)dat Addr 为写入数据的目标地址。Dat为16位半字而不是字节，因而addr也是半字地址，但对存储器而言地址是以字节为单位的，因此，addr必须加以调整，左移1位。如需擦除最后一个扇区， Saaddr=0xFF800即可。,36,SST39VF160写入,Int SST39VF160_wordProg(unsigned long addr,unsigned short dat) writeflash(0x5555,0xAA) writeflash(0x2AAA,0x55) writeflash(0x5555,0xA0) writeflash(addr,dat) waitfor_endofprg() 写入操作是一个字一个字进行的，在需要进行多字（16位）写入时，只要循环调用SST39VF160_wordProg即可。 类似：LINUX 下公开源代码的J-FLASH,37,四、 Nand Flash及其控制器,Nor flash存储器：读速度高，而擦、写速度低，容量小，价格高。 Nand flash存储器：读速度不如Nor flash，而擦、写速度高，容量大，价格低。有取代磁盘的趋势。 因此，现在不少用户从Nand flash启动和引导系统，而在SDRAM上执 行主程序代码。 （一）Nand Flash控制器概述 S3C2410X微控制器从Nand flash的引导功能：其内部有一个叫做“起步石（Steppingstone）”的 SRAM缓冲器，系统 启动时，Nand flash存储器的前面4KByte字节将被自动载入到起步石中，然后系统自动执行这些载入的引导代码。引导代 码执行完毕后，自动跳转到SDRAM执行。 Nand flash操作的校验功能：使用S3C2410X内部硬件ECC功能可以对Nand flash的数据进行有效性的检测。,38,（二） Nand Flash控制器主要特性 Nand Flash模式：支持读/擦/编程Nand flash存储器。 自动导入模式：复位后，引导代码被送入Steppingstone，传送后，引导代码在 Steppingstone中执行。 具有硬件ECC（纠错码）功能：硬件产生纠错代码。 内部4KB的SRAM缓冲器Steppingstone，在Nand flash引导后可以作为其他用途使用。,39,Nand Flash控制器功能框图,主要由6部分组成 引脚信号： CLE：命令锁存 R/nB ：就绪/忙,40,（三）Nand Flash 控制器的寄存器,41,NFEN：NF控制器使能控制 0：禁止使用； 1：允许使用 IECC：初始化ECC编码/解码器控制位 0：不初始化ECC； 1：初始化ECC NFCE：NF片选信号nFCE控制位持续时间设置 0： nFCE为低有效； 0： nFCE为高无效 TACLE：CLE/ALE持续时间设置值（0-7） 持续时间 HCLK * (TACLS + 1) CLE/ALE ：命令/地址锁存允许 TWRPH0：写信号持续时间设置值（07） 持续时间 HCLK * (TWRPH01) TWRPH1：写信号无效后CLE/ALE保持时间设置值（07） 持续时间 HCLK * (TWRPH11),1、NFCON-Flash配置寄存器,42,2、NFCMD-Flash命令寄存器,高24位未用，低8位为读入或者写出的数据,3、NFADDR-Flash地址寄存器,4、NFDATA-Flash数据寄存器,高24位未用，低8位为Flash存储器地址值,43,RnB：Nand Flash存储器状态位 0：存储器忙； 1：存储器准备好,5、NFSTAT-Flash状态寄存器,6、NFECC-Flash错误校正码寄存器,44,（四）Nand Flash 控制器的工作原理 1、自动导入启动代码步骤 完成复位。 如果自动导入模式使能，Nand flash存储器的前面4K字节被自动拷贝到Steppingstone 内部缓冲器中。 Steppingstone被映射到nGCS0对应的BANK0存储空间。 CPU在Steppingstone的4-KB内部缓冲器中开始执行引导代码。 注意： 在自动导入模式下，不进行ECC检测。因此，Nand flash的前4KB应确保不能有位错误（一 般Nandflash厂家都确保）。,45,2、Nand FLASH模式配置 通过NFCONF寄存器配置Nand flash； 写Nand flash命令到NFCMD寄存器； 写Nand flash地址到NFADDR寄存器； 在读写数据时，通过NFSTAT寄存器来获得Nand flash的状态信息。应该在读操作前或写入 之后检查R/nB信号（准备好/忙信号）。 在读写操作后要查询校验错误代码，对错误进行纠正。,46,3、系统引导和 Nand FLASH 配置 OM1:0 = 00b：使能Nand flash控制器自动导入模式； OM3：0为芯片引脚，设置引导模式、存储器bank0的数据宽度、时钟模式等。 OM1:0 = 01b、10b： bank0数据宽度为16位、32位 OM1:0=11b：测试模式 Nand flash的存储页面大小应该为512字节。 NCON (引脚)：Nand flash 寻址步骤数选择 0：3步寻址； 1：4步寻址 注:如果NAND Flash的容量是256Mbit以下，那么，block adress最高位只到bit24，因此寻址只需要3步。,47,4、Nand Flash操作的校验问题 S3C2410A在写/读操作时，每512字节数据自动产生3字节的ECC奇偶代码(24位)。 24位 ECC 奇偶代码18位行奇偶 6位列奇偶 ECC产生模块执行以下步骤： 当MCU写数据到Nand时，ECC产生模块生成ECC代码。 当MCU从Nand读数据时，ECC产生模块生成ECC代码同时用户程序将它与先前写入时产 生的ECC代码比较。,48,Flash,这里以K9F2808U0C为例，介绍NAND型FLASH存储器的结构及操作。 K9F2808U0C是SAMSUNG公司生产的NAND型FLASH存储器，存储容量为16M8Bit，工作电压为2.73.6V。528字节的页编程操作时间为200s，16K字节的块擦除操作时间为2ms。页面的数据以每个字50ns的速度被读出。片内写控制自动实现所有编程和擦除功能，包括脉冲的周期、内部校验和数据冗余。,NAND型Flash存储器,49,Flash,NAND型Flash存储器,K9F2808U0C的存储空间分为32K页，每一页有（512+16）字节。该寄存器被分为两个区：数据区和空闲区。数据区又可分为上、下两个区，每个区为256字节；空闲区可以用于存放ECC校验和其它校验信息。,50,并行Flash,NAND型Flash存储器,对K9F2808U0C的操作是通过将特定的指令数据写到芯片指令寄存器中实现，指令与时序的定义如下表所示。,BACK,51,5.3 输入/输出端口,主要内容 概述 寄存器 应用举例,52,一、概述 S3C2410X有117个输入/输出端口。这些端口是： A口（GPA）：23个输出口 B口（GPB）：11个输入/输出口 C口（GPC）：16个输入/输出口 D口（GPD）：16个输入/输出口 E口（GPE）：16个输入/输出口 F口（GPF）：8个输入/输出口 G口（GPG）：16个输入/输出口 H口（GPH）：11个输入/输出口 这些端口都具有多功能，通过引脚配置寄存器，可以将其设置为所需要的功能，如：I/O功能、中断功能等等。,53,二、端口寄存器及引脚配置 每一个端口都有4个寄存器，它们是：引脚配置寄存器、数据寄存器、引脚上拉寄存器等。,54,GPADAT寄存器为准备输出的数据 其值为23位22：0 注意： （1）当A口引脚配置为非输出功能时，其输出无意义； （2）从引脚输入没有意义。,1、端口A寄存器及引脚配置,55,1、端口A寄存器及引脚配置,56,GPBDAT-为准备输出或输入的数据 其值为11位10：0 GPBUP-端口B上拉寄存器，位10：0有意义。 0：对应引脚设置为上拉 1：无上拉功能 注意： 当B口引脚配置为非输入/输出功能时，其寄存器中的值没有意义。,2、端口B寄存器及引脚配置,57,端口B引脚配置寄存器,58,GPCDAT-为准备输出或输入的数据 其值为16位15：0 GPCUP-端口C上拉寄存器，位15：0有意义。 0：对应引脚设置为上拉 1：无上拉功能 注意： 当C口引脚配置为非输入/输出功能时，其寄存器中的值没有意义。,3、端口C寄存器及引脚配置,59,端口C引脚配置寄存器,60,GPDDAT-为准备输出或输入的数据 其值为16位15：0 GPDUP-端口D上拉寄存器，位15：0有意义。 0：对应引脚设置为上拉 1：无上拉功能 初始化时，15：12无上拉功能，而11：0有上拉 注意： 当D口引脚配置为非输入/输出功能时，其寄存器中的值没有意义。,4、端口D寄存器及引脚配置,61,端口D引脚配置寄存器,62,GPEDAT-为准备输出或输入的数据 其值为16位15：0 GPEUP-端口E上拉寄存器，位15：0有意义。 0：对应引脚设置为上拉 1：无上拉功能 初始化时，各个引脚都有上拉功能。 注意： 当E口引脚配置为非输入/输出功能时，其寄存器中的值没有意义。,5、端口E寄存器及引脚配置,63,端口E引脚配置寄存器,64,GPFDAT-为准备输出或输入的数据 其值为8位7：0 GPFUP-端口F上拉寄存器，位7：0有意义。 0：对应引脚设置为上拉 1：无上拉功能 初始化时，各个引脚都有上拉功能。 注意： 当F口引脚配置为非输入/输出功能时，其寄存器中的值没有意义。,6、端口F寄存器及引脚配置,65,端口F引脚配置寄存器,66,GPGDAT-为准备输出或输入的数据 其值为16位15：0 GPGUP-端口G上拉寄存器，位15：0有意义。 0：对应引脚设置为上拉 1：无上拉功能 初始化时，15:11引脚无上拉功能，其它引脚有。 注意： 当G口引脚配置为非输入/输出功能时，其寄存器中的值没有意义。,7、端口G寄存器及引脚配置,67,端口G引脚配置寄存器,LCD-PEN:POWER_ENABLE,nSS0:SPI0_SELECT,68,GPHDAT-为准备输出或输入的数据 其值为11位10：0 GPHUP-端口H上拉寄存器，位10：0有意义。 0：对应引脚设置为上拉 1：无上拉功能 注意： 当H口引脚配置为非输入/输出功能时，其寄存器中的值没有意义。,8、端口H寄存器及引脚配置,69,端口H引脚配置寄存器,BACK,程序示例见VIVI中：S3C2410.h(地址映射）、smdk2410.h（功能设置值）、smdk.c（将值写到指定地址）,70,9、端口其它控制寄存器,71,nEN_SCKE-SCLK使能位。在电源关闭模式下对SDRAM做保护 0： 正常状态 1：低电平 nEN_SCLKx-SCLKx使能位。在电源关闭模式下对SDRAM做保护 0：SCLKx= SCLK 1：低电平 nRSTCON-对nRSTOUT软件复位控制位 0：使nRSTOUT为低，0；1：使nRSTOUT为高，1,（1）MISCCR-混合控制寄存器,72,USBSUSPND1-USB端口1模式 0：正常 1：浮空 USBSUSPND0-USB端口0模式 0：正常 1：浮空 CLKSEL1 - CLKOUT1引脚输出信号源选择 000：MPLL CLK 001：UPLL CLK 010：FCLK 011：HCLK 100：PCLK 101：DCLK1 11x：保留 CLKSEL0 - CLKOUT0引脚输出信号源选择 000：MPLL CLK 001：UPLL CLK 010：FCLK 011：HCLK 100：PCLK 101：DCLK0 11x：保留,73,USBPAD-与USB连接选择 0：与USB设备连接 1：与USB主机连接 MEM_HZ_CON-MEM高阻控制位 0：Hi-Z 1：前一状态 SPUCR_L-数据口低16位15：0上拉控制位 0：上拉 1：无上拉 SPUCR_H-数据口高16位31：16上拉控制位 0：上拉 1：无上拉,74,（2）DCLKCON-D时钟控制寄存器,DCLK1(0)CMP-DCLK1(0)低电平时间所占的比例数。 设该位值为m，m DCLK1(0)DIV。 则低、高电平持续时间的源周期数分别为： m+1、DCLK1(0)DIV-m DCLK1(0)DIV-DCLK1(0)分频值 DCLK1(0) frequency = source clock / ( DCLK1(0)DIV + 1 ),75,（2）DCLKCON-D时钟控制寄存器（续）,DCLK1(0)SelCK-DCLK1(0) source clock 选择 0 ： 源时钟选择PCLK 1：源时钟选择UCLK ( USB ) DCLK1(0)EN-DCLK1(0) Enable 0：禁止 1：允许,76,主要设置各个外中断源的触发方式、滤波,10、外中断控制寄存器,77,EINT07-中断请求信号触发方式选择 000：低电平触发 001：高电平触发 01x：下降沿触发 10x：上升沿触发 11x：双边沿触发 第3、7、11、15、19、23、27、31位-保留,（1）EXTINT0-外中断触发方式控制寄存器0,78,EINT815-中断请求信号触发方式选择 000：低电平触发 001：高电平触发 01x：下降沿触发 10x：上升沿触发 11x：双边沿触发 第3、7、11、15、19、23、27、31位-保留,（2）EXTINT1-外中断触发方式控制寄存器1,79,EINT1623-外中断请求信号触发方式选择 000：低电平触发 001：高电平触发 01x：下降沿触发 10x：上升沿触发 11x：双边沿触发 第3、7、11、15、19、23、27、31位-为FILTEN 各引脚滤波控制位 0：禁止滤波 1：使能滤波,（3）EXTINT2-外中断控制寄存器2,80,主要设置各个外中断源的滤波器设置,11、外中断滤波控制寄存器,81,FLTCLK1619-外中断1619滤波器时钟选择 0：PCLK 1：外部/振荡时钟（由OM引脚选择） EINTFLT1619-外中断1619滤波器宽度（频带宽度）,（1）EINTFLT2-外中断滤波控制寄存器2,82,FLTCLK2023-外中断2023滤波器时钟选择 0：PCLK 1：外部/振荡时钟（由OM引脚选择） EINTFLT2023-外中断2023滤波器宽度（频带宽度）,（2）EINTFLT3-外中断滤波控制寄存器3,83,12、外中断屏蔽、标志寄存器,84,外中断屏蔽寄存器,0：允许中断 1：禁止中断 注意： EINT0- EINT3不能在此被屏蔽，在SRCPND中屏蔽。,85,外中断标志寄存器,0：无中断请求 1：有中断请求 注意：对某位写1，则清除相应标志，即清为0.,86,GSTATUS3、4： 复位时被清0，其它情况下其数据不变。 用户可以用于保存数据。,13、外中断状态寄存器,87,nWEIT-引脚nWEIT状态 nCON-引脚nCON状态 RnB-引脚R/nB状态 nBATT_FLT-引脚nBATT_FLT状态 注意：各位的数值0、1，随着对应引脚变化。,（1）GSTATUS0-外部引脚状态寄存器,88,WDTRST-上电复位控制状态 1：出现了上电复位 对该位写，则将该位清0 OFFRST-掉电模式复位状态。 1：系统出现了从掉电模式唤醒复位 对该位写，则将该位清0 PWRST-看门狗复位状态 1：系统出现了看门狗定时器复位 对该位写，则将该位清0,（2）GSTATUS2-复位状态寄存器,BACK,89,5.4 UART通用异步串行接口,主要内容 概述 结构 寄存器 应用举例,90,一、概 述 S3C2410 的UART（通用异步串行口）有三个独立的异步串行I/O 端口：UART0、UART1、UART2，每个串口都可以在中断和DMA 两种模式下进行收发。UART支持的最高波特率达230.4kbps。 每个UART 包含：波特率发生器、接收器、发送器和控制单元。波特率发生器以PCLK或UCLK为时钟源。发送器和接收器各包含1个16 字节的FIFO 寄存器和移位寄存器。 S3C2410 的3个UART都有遵从1.0规范的红外传输功能， UART0、UART1有完整的握手信号，可以连接MODEM。 当发送数据的时候，数据先写到FIFO 然后拷贝到发送移位寄存器，然后从数据输出端口（TxDn）依次被移位输出。被接收的数据也同样从接收端口（RxDn）移位输入到移位寄存器，然后拷贝到FIFO 中。,91,通用异步收发,嵌入式开发板和PC机的通讯电缆可以按照如图所示的方式连接。,串行数据传送模式： 单工 半双工 全双工 串行通信方式： 同步通信 异步通信,92,使用UART0通信,S3C2410的I/O电压为3.3V（可承受5V），连接时须注意电平的匹配。,与PC机相连时，由于PC机串口是RS232电平，所以连接时需要使用RS232转换器。,93,RS-232-C标准采用的接口是9芯或25芯的D型插头，以常用的9芯D型插头为例，各引脚定义如下：,94,二、串行口结构和工作原理 1、串行口结构,主要有4部分构成：接收器、发送器、波特率发生器、控制逻辑等。,95,接收器/发送器的结构,96,2、工作原理 （1）串行口的操作 数据帧格式：可编程，包含1个开始位、5 到8 个数据位、1个可选的奇偶校验位、1个或2个停止位，通过线路控制器（ULCONn）来设置。 发送中止信号：迫使串口输出逻辑0 ，这种状态保持一个传输帧的时间长度。通常在一帧传输数据完整地传输完之后，再通过这个全0 状态将中止信号发送给对方。中止信号发送之后，传送数据连续放到FIFO 中（在不使用FIFO 模式下，将被放到输出保持寄存器）。 接收器具有错误检测功能：可以检测出溢出错误，奇偶校验错误，帧错误和中止状况，每种情况下都会将一个错误标志在接收状态寄存器置位。,97,（2）串行口的波特率发生器 每个UART 的波特率发生器为传输提供了串行移位时钟。波特率产生器的时钟源可以从S3C2410 的内部系统时钟PCLK或UCLK 中来选择。波特率数值决定于波特率除数寄存器（UBRDIVn）的值，波特率数与UBRDIVn 的关系为： UBRDIVn=(int)（CLK/（ f B*16） 1 其中CLK为所选择的时钟频率， f B为波特率。 f B= CLK/16/ （ UBRDIVn 1 ） 例如，如果波特率为115200bps 且PCLK 或UCLK 为40MHz,则UBRDIVn 为： UBRDIVn =（int）(40000000)/(115200*16) 1 = (int)(21.7) 1 = 21 1 = 20,98,（3）串行口波特率误差极限 在应用中，实际波特率往往与理想波特率有差别，其误差不能超过一定的范围，其极限为：UART传输10bit数据的时间误差应该小于1.87（3/160）。 t_true = (UBRDIVn + 1)1610 / PCLK 实际的传输10bit所需时间 t_ideal = 10 / baud_rate 理想情况下传输10位需要的时间 UART error( ( t_true t_ideal ) / t_ideal )100%,99,（4）串行口的自动流控制功能 UART0和UART1不仅有完整的握手信号，而且有自动流控制功能，在寄存器UMCONn中设置实现。自动流控制是利用信号nRTS、nCTS来实现的。在接收数据时，只要接收FIFO中有两个空字节就会使nRTS有效，使对方发送数据；在发送数据时，只要nCTS有效，就会发送数据。其实现过程如下图所示。 nRTS：请求对方发送 nCTS：清除请求发送,100,（5）使用FIFO进行收发 主要是通过对FIFO状态寄存器UFSTATn的查询，确定进行收发。 使用FIFO进行发送： （1）选择发送模式（中断或者DMA模式） （2）查询对方是否有请求发送要求，由MODEM状态寄存器UMSTATn0给出，该位为1，则有请求，再查询FIFO状态寄存器UFSTATn的数据满状态位是否为1，如果不是1，可以向发送缓冲寄存器UTXHn写入发送的数据。上面二者有一个或者两个都不满足，则不发送数据。 使用FIFO进行接收（请求发送）： （1）选择接收模式（中断或者DMA模式） （2）请求发送。先要查询FIFO状态寄存器UFSTATn的数据满状态位是否为1，如果不是1，则可以向对方发出“请求发送信号”，对MODEM控制寄存器MCONn中的请求发送信号产生位置1，使UARTn发出nRTS信号；如果UFSTATn的数据满状态位是1，则不能够请求发送数据。,101,（6）不使用FIFO进行收发 主要是通过对收/发状态寄存器UTRSTATn的查询，确定进行收发。 数据发送： （1）选择发送模式（中断或者DMA模式） （2）查询对方是否有请求发送要求，由MODEM状态寄存器UMSTATn0给出，该位为1，则有请求，再查询发送/接收状态寄存器UTRSTATn1的“发送缓冲器空”状态位是否为1，如果是1，可以向发送缓冲寄存器UTXHn写入发送的数据。 数据接收（请求发送）： （1）选择接收模式（中断或者DMA模式） （2）请求发送。先要查询发送/接收状态寄存器UTRSTATn0的接收缓冲器“数据就绪状态位”是否为1，如果是1，需要先读取数据，然后再请求对方发送数据，方法是对MODEM控制寄存器MCONn中的请求发送信号产生位置1，使UARTn发出nRTS信号。如果UFSTATn的数据满状态位是1，则不能够请求发送数据,102,（7）中断或DMA请求 每个UART都有3类、7种事件产生中断请求或者DMA请求。 7种中断请求事件是：溢出错误、奇偶校验错误、帧格式错误、传输中断信号、接收缓冲器数据就绪、发送缓冲器空、发送移位器空。 它们可以分成3类：错误中断请求、接收中断请求、发送中断请求。 接收中断： 非FIFO模式：当接收缓冲寄存器收到数据后，产生中断请求。 FIFO模式：Rx FIFO中数据的数目达到了触发中断的水平，或者超时（在三帧时间内未收到任何数据），均产生中断请求。 发送中断： 非FIFO模式：当发送缓冲器空时，产生中断请求。 FIFO模式：Tx FIFO中数据的数目达到了触发中断的水平。,103,错误中断： 一共有4种错误中断：溢出错误、奇偶检验错误、帧格式错误、传输中断信号错误。 说明： （1）对于“奇偶校验错误、帧格式错误、传输中断信号错误”中断，在数据接收时就产生了，但是在数据接收产生时并非出现中断请求，而是在读出错误数据时才出现中断请求。 （2）如果设置的是DMA模式，而不是中断请求模式，对于以上所出现的中断请求，应该是DMA请求。 （3）传输中断信号定义：在超出一帧的时间内，全部输出低电平。,104,（8）循环检测模式 S3C2410X的每一个UART都提供有检测功能，它是一种数据循环流动的自发、自收方式，数据从发送缓冲器传送到TXD，数据不经过引脚输出，在内部将数据传到接收引脚RXD，再传输到接收缓冲器。,105,三、UART专用寄存器 3个UART，每个都有11个专用寄存器，共31个寄存器（UART2无MODEM寄存器）,NEXT,106,1、线路控制寄存器（ULCON） back,107,2、控制寄存器（UCON）,108,2、控制寄存器（UCON）,back,109,3、FIFO控制寄存器（UFCON）,110,3、FIFO控制寄存器,back,111,4、MODEM控制寄存器（UMCON）,back,112,5、发送/接收状态寄存器（UTRSTAT）,back,113,6、Rx错误状态寄存器（UERSTAT）,back,114,7、FIFO状态寄存器（UFSTAT）,back,115,8、MODEM状态寄存器（UMSTAT）,back,116,9、发送缓冲寄存器（UTxH）,back,117,10、接收缓冲寄存器（URxH）,back,118,11、波特率除数寄存器（UBRDIV）,back,119,四、UART应用举例 例1：编写一程序，使用S3C2410X的UART2进行串行数据收发，要求用脉冲请求中断的方式、使用收/发FIFO，8个数据位、1个停止位、不校验，波特率为125kb/s。设Pclk为50MHz。（提示：主程序对UART2初始化、引脚配置、中断初始化等，并进行一次发送；中断服务程序进行数据收发，标签清除中断请求标志和中断服务标志） 解： （1）计算波特率除数： 由公式： UBRDIVn=(int)（CLK/（ f B*16） 1 这里： Pclk=50MHz， f B = 125kb/s 计算得： UBRDIVn=25 -1=24 （2）UART2控制寄存器： 线路控制寄存器： ULCON2=0 0 000 0 11=0x03 含义：非红外、不校验、 1个停止位、 8个数据位,120,控制寄存器： UCON2=0b 0 0 0 0 0 0 0 01 01=0x05 含义：选Pclk、发/收中断脉冲请求、关闭接收超时中断、允许接收错误中断、不回送、不发送暂停信号、发/收用中断方式。 FIFO控制寄存器：UFCON2=0b 10 01 0 0 0 1=0x91 含义：发/收FIFO选8字节触发、保留位为0、不复位发/收FIFO、使能FIFO。 （3）引脚配置 需要设置TxD2、RxD2，它们对应GPH6、GPH7，在GPH配置寄存器GPHCON中的位置为： 0b 1 0 1 0 方法：GPHCON= GPHCON&(0xF12)|(0xA12),121,（4）中断寄存器设置 中断模式寄存器：INTMOD&=(115) INT_UART2位于第15位，将UART2设置为IRQ中断 中断屏蔽寄存器：INTMSK&=(115) 中断优先级寄存器PRIORITY： 不设置，使用固定优先级。 子中断屏蔽寄存器：INTSUBMSK&=(76) INT_ERR2、INT_TXD2、INT_RXD2位于子中断屏蔽寄存器中的8、7、6位。 （5）在中断服务程序中对寄存器的操作 清除中断标志寄存器相应位： SRCPND&=(115) 清除中断服务寄存器相应位： INTPND&=(115),122,例2：S3C2410的UART 的应用,1.电路接口和I/O口设置 S3C2410的串行应用接口占用H端口中的PH7,PH6,PH5,PH4,PH3,PH2多功能