《S3C2410简介》PPT课件.ppt

嵌入式系统的原理及应用,2.7S3C2410ARM微处理器简介,Samsung公司推出的16/32位RISC处理器S3C2410A，为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。采用272脚FBGA封装，内含一个ARM920T内核。为了降低系统成本，S3C2410A提供了以下丰富的片内外围:1个LCD控制器(支持STN和TFT带有触摸屏的液晶显示器)；SDRAM控制器；3个通道的UART；4个通道的DMA；,2.7S3C2410ARM微处理器简介,4个具有PWM功能的计时器和1个内部时钟；8通道的10位ADC；触摸屏接口；I2C总线接口；1个USB主机接口，1个USB设备接口；2个SPI接口；SD接口和MMC卡接口；117位通用I/O口和24位外部中断源。,2.7S3C2410ARM微处理器简介,S3C2410A采用了ARM920T内核，0.18um工艺的CMOS标准宏单元和存储器单元。它的低功耗、精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。同样它还采用了一种叫做AMBA新型总线结构。S3C2410A显著特性是CPU核心。ARM920T实现了MMU，AMBABUS和Harvard高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的16kB指令Cache和16kB数据Cache，每个都是由8字长的行(line)构成。通过提供一系列完整的系统外围设备，S3C2410A大大减少了整个系统的成本，消除了为系统配置额外器件的需要。,S3C2410X和S3C2410A的区别,A/D9位升到10位；MMC的接口频率从10M升到20M。其他功能一样！管脚兼容，封装一样。S3C2410A可以替代S3C2410X。S3C2410X01已经停产。,2.7.1内部结构,ClockCont.,InterruptCont.,JTAG,PowerManagement,ARM920TCore200MHz,LCDDMA,LCDCont.,4ChannelDMAController,BusCont.Arbiter/Decoder,USBHostCONT.,NandFlashCont.,MemoryCont.,AHB,Bridge,UARTS,USBDevices,SDI/MMC,WatchdogTimer,BUSCont.,SPI,I2C,I2S,GPIO,RTC,ADC,S3C2410A的272脚FBGA封装,2.7.2S3C2410A的启动,S3C2410A支持从NANDFlash启动，NANDFlash具有容量大，比NORFlash价格低等特点。系统采用NANDFlash与SDRAM组合，可以获得非常高的性价比。S3C4120X具有三种启动方式，可通过OM1:0管脚(OM0为管脚U14,OM1为管脚U15)进行选择。OM1:0=00从NandFlash启动；OM1:0=01从16位宽的ROM启动；OM1:0=10从32位宽的ROM启动；OM1:0=11TEST模式。,2.7.3存储器控制器,FLASHROM属于真正的单电压芯片，在使用上很类似EPROM，因此，有些书籍上便把FLASHROM作为EPROM的一种。事实上，二者还是有差别的。FLASHROM在擦除时，也要执行专用的刷新程序，但是在删除资料时，并非以Byte为基本单位，而是以Sector(又称Block)为最小单位，Sector的大小随厂商的不同而有所不同；只有在写入时，才以Byte为最小单位写入；FLASHROM芯片的读和写操作都是在单电压下进行，不需跳线，只利用专用程序即可方便地修改其内容。DRAM，动态随机存取存储器，需要不断的刷新(ms级)，才能保存数据。而且是行列地址复用的，许多都有页模式。,2.7.3存储器控制器,SRAM，静态的随机存取存储器，加电情况下，不需要刷新，数据不会丢失，而且，一般不是行列地址复用的。需要更大的硅片面积，成本较高。它的存取时间比DRAM要短得多，经常用于Cache。SDRAM，同步的DRAM，即数据读写需要时钟来同步。因而能够工作在较高的时钟频率下。数据从存储元(memorycell)被流水化地取出，最后突发式(burst)输出到总线。DRAM和SDRAM由于实现工艺问题，容量较SRAM大。但是读写速度不如SRAM。,2.7.3存储器控制器(续1),存储器控制是通过相关的寄存器来实施的。寄存器分为控制寄存器和状态寄存器。可以给控制寄存器赋值以得到所需要的状态,而状态寄存器会根据情况自行产生变化。不要试图控制状态寄存器。存储器控制器是由若干寄存器组成。了解这些寄存器，就可以阅读或编写Bootloader程序了。,2.7.3存储器控制器(续1),可通过软件选择大小端地址空间:每个Bank128Mbytes(总共1GB)除bank0(16/32-bit)外，所有的Bank都可以通过编程选择总线宽度=(8/16/32-bit)共8个banks前6个Bank用于控制ROM,SRAM,etc.最后2个Bank用于控制ROM,SRAM,SDRAM,etc.7个Bank固定起始地址；最后一个Bank可调整起始地址；最后两个Bank大小可编程；所有Bank存储周期可编程控制。,2.7.3存储器控制器(续2),与存储器有关的寄存器主要有：总线宽度和等待控制寄存器BWSCON；组控制寄存器BANKCONn；REFRESH控制寄存器；BANKSIZE控制寄存器；SDRAM模式控制寄存器MRSRB6，MRSRB7。,(1)总线宽度和等待控制寄存器BWSCON,bank0的数据总线(nGCS0)必须首先设置成16位或32位的。因为bank0通常作为引导ROM区(映射到地址0 x0000-0000)，在复位时，系统将检测OM1:0上的逻辑电平，并据此来决定bank0的总线宽度。BWSCON寄存器描述了bank1bank7数据总线宽度和等待控制。总线宽度可以是8位、16位和32位。每个bank_n(n=17)用该寄存器的4位来描述，分别是UB/LB(即高8位和低8位)、是否需要总线访问等待周期、数据总线宽度的是多少(占用了2位)。如果对每个bank使能WAIT功能，当对某个bank区进行访问时，nOE的低电平有效时间就会在nWAIT引脚的控制下延长。从tacc-1时刻开始检测nWAIT的状态。在采样到nWAIT为高电平后的下一个时钟，nOE将恢复高电平。nWAIT对nWE信号的作用与对nOE信号相同。,(2)组控制寄存器(nGCS0nGCS7),BANKCON7,2.7.4NANDFlash控制器,当前，NORflash存储器的价格比较昂贵，而SDRAM和NANDflash存储器的价格相对来说比较合适，这样就激发了一些用户产生希望从NANDflash启动和引导系统，而在SDRAM上执行主程序代码的想法。S3C2410A恰好满足这一要求，它可以实现从NANDflash上执行引导程序。S3C2410A具备一个内部SRAM缓冲器-“Steppingstone”。当系统启动时，NANDflash存储器的前面4KByte字节将被自动载入到Steppingstone中，然后系统自动执行这些载入的引导代码。,NANDFLASH模式配置,通过NFCONF寄存器配置NANDflash；写NANDflash命令到NFCMD寄存器；写NANDflash地址到NFADDR寄存器；在读写数据时，通过NFSTAT寄存器来获得NANDflash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)；通过NFDATA读写数据。,NANDFlash与NORFlash,NANDFlash与NORFlash是有很大不同的。NORFlash带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节。NANDFlash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各不相同。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。所有Flash器件都受位交换现象的困扰，此问题更多见于NANDFlash。必须采用错误检测/错误更正(EDC/ECC)算法确保可靠性。,2.7.5时钟和电源管理,(1)时钟控制S3C2410A能够产生3种时钟信号，分别是：FCLK应用于CPU的时钟，HCLK用于AHBBus各种外围设备，PCLK用于APBBus各种接口设备。其中FCLK应用的就是MPLL的频率，不用设置。(2)USB控制主要对USB的时钟参数进行配置。,时钟和电源由3部分组成：时钟控制、USB控制和电源控制。,2.7.5时钟和电源管理,时钟和电源由3部分组成：时钟控制、USB控制和电源控制。,(3)电源控制S3C2410A通过4种电源管理模式有效地控制了功耗：NORMAL模式SLOW模式IDLE模式POWER-OFF模式,2.7.6输入/输出口,S3C2410A有117多功能I/O口，它们分别是：PortA(GPA):23-输出口PortB(GPB):11-输入/输出口PortC(GPC):16-输入/输出口PortD(GPD):16-输入/输出口PortE(GPE):16-输入/输出口PortF(GPF):8-输入/输出口PortG(GPG):16-输入/输出口PortH(GPH):11-输入/输出口,2.7.6输入/输出口,每个口通过三个寄存器进行配置及读写数据。分别是：GPxCON、GPxDAT、GPyUP，其中x为AH，y为BH。(1)输入/输出口配置寄存器(GPACON-GPHCON)在S3C2410A中大多数输入/输出口引脚是复用的，因此需要用输入/输出口控制寄存器来确定每个引脚的功能。如果GPF0GPF7和GPG0GPG7为Power-OFF模式下的唤醒信号，那么这些管脚必须被配置成中断模式。,2.7.6输入/输出口,(2)输入/输出口数据寄存器(GPADAT-GPHDAT)如果管脚被置成输出方式则可以向相应的位写数据；如果管脚被置成输入方式则可以从相应的位读数据。(3)输入/输出口上拉电阻使能寄存器(GPBUP-GPHUP)该寄存器能够使能或禁止每个端口组是否需要上拉电阻。0表示使能，1表示禁止。如果该端口上拉电阻使能，则上拉电阻始终有效，无论是否设置了管脚的功能。,2.7.7中断,S3C2410A的中断控制器能够接收来自56个中断源的请求。这些中断源由内部的外设提供(如DMA控制器、UART等)。中断的工作过程如图2.10所示。,2.7.7中断,中断异常处理模块总共由以下8个寄存器构成：SRCPND(中断源悬挂寄存器)INTMOD(中断模式寄存器)INTMSK(中断屏蔽寄存器)PRIORITY(中断优先级寄存器)INTPND(中断悬挂寄存器)INTOFFSET(中断偏移寄存器)SUBSRCPND(子中断源悬挂寄存器)INTSUBMSK(子中断屏蔽寄存器）,2.7.8异步串行口UART,S3C2410A的UART(UniversalAsynchron-ousReceiverandTransmitter)提供了三个独立的异步串行I/O口。每个UART都可工作在中断模式或DMA模式，即产生中断或DMA请求以在CPU和UART之间传送数据。使用系统时钟，UART最高可以支持230.4kbps的位传输率。如果采用外部时钟，则UART可以实现更高速度的传输；每个UART包括2个16字节的接收/发送FIFO。,2.7.8异步串行口UART,共有11类UART寄存器其中x=0,1,2；y=0,1。,UFSTATxFIFO状态寄存器UMSTATyModem状态寄存器UTXHx发送缓冲区寄存器URXHx接收缓冲区寄存器UBRDIVx波特率因子寄存器,ULCONx线控制寄存器UCONx控制寄存器UFCONxFIFO控制寄存器UMCONyModem控制寄存器UTRSTATxTX/RX状态寄存器UERSTATx错误状态寄存器,2.7.8异步串行口UART,(1)UART的操作模式数据收发模式红外模式自动流控模式Loopback模式,2.7.8异步串行口UART,自动流控模式S3C2410的UART0和UART1都可以通过各自的nRTS和nCTS信号来实现自动流控。在自动流控(AFC)模式下nRTS取决于接收端的状态，而nCTS控制了发送端的操作。具体地说：只有当nCTS有效时(表明接收方的FIFO已经准备就绪来接收数据了)，UART才会将FIFO中的数据发送出去。在UART接收数据之前，只要当接收FIFO有至少2-byte空余的时候，nRTS就会被置为有效。图2-11是UART自动流控模式的连接方式。,LoopBack操作模式,S3C2410CPU的UART提供了一种测试模式，也就是这里所说的LoopBack模式。在设计系统的具体应用时，为了判断通讯故障是由于外部的数据链路上的问题，还是CPU内驱动程序或CPU本身的问题，这就需要采用LoopBack模式来进行测试。在LoopBack模式中，数据发送端TXD在UART内部就从逻辑上与接收端RXD连在一起，可以来验证数据收发是否正常。,(2)中断/DMA请求产生,S3C2410的每个UART都有7种状态，分别是：,接收就绪、发送缓冲空闲、发送移位器空闲。,它们在UART状态寄存器UTRSTATn/UERSTATn中有相应的标志位。,溢出覆盖(Overru