SCB硬结构与关键技术分析PPT课件.ppt

第9章S3C44B0 S3C2410硬件结构与关键技术分析 S3C44B0是基于ARM7TDMI架构的 S3C2410是基于ARM920T架构的 当前 这两款芯片在嵌入式开发领域广泛应用 本章主要介绍S3C44B0和S3C2410的硬件资源和整体架构 对其存储控制器 NANDFlash控制原理 时钟电源管理 通用I O接口和中断控制器作了详细介绍 并通过一定的实例来加深读者对关键技术的理解 内容提要 9 1处理器简介9 2S3C44B0 S3C2410存储控制器9 3S3C2410NANDFlash控制器9 4S3C44B0 S3C2410时钟电源管理9 5S3C44B0 S3C2410通用I O端口9 6S3C44B0 S3C2410中断机制 9 4S3C44B0 S3C2410时钟电源管理 S3C44B0的电源管理有五种模式 正常模式 低速模式 空闲模式 停止模式和LCD的SL空闲模式 S3C2410的电源管理模块有四种活动模式 正常模式 低速模式 休眠模式和断电模式 9 4 1S3C44B0 S3C2410时钟管理 1 时钟结构 S3C44B0的时钟发生器模块 S3C2410的时钟发生器模块见教材 ARM嵌入式系统结构与编程 第241页9 20 2 时钟源的选择 控制模式引脚 OM3和OM2 与S3C44B0 S3C2410时钟源选择的结合关系如表9 18所示 OM 3 2 状态通过查阅OM3和OM2引脚在nRESET上升沿时的值内部锁存的 3 PLL 锁相环 内置时钟发生器的S3C44B0PLL S3C2410MPLL是一个以频率与相位输入信号的基准的同步输出信号的电路 4 上电复位 晶振开始振荡数毫秒后 当S3C44B0OSC S3C2410 XTlpll 时钟稳定后nRESET得到释放 PLL开始根据默认的PLL配置进行运作 PLL在上电复位后变得不稳定 所以Fin代替Fpllo S3C2410 Mpll 在S W S3C2410 软件 更新PLLCON的配置前直接反馈到Fout 用户在复位后想使用PLLCON寄存器的默认值 也需要通过S W S3C2410 软件 写入相同的值给PLLCON寄存器 上电复位时钟锁定 在正常模式下的操作 如果用户希望通过写PMS值的方法改变频率 PLL锁定时间会自动写入 在锁定时间里 时钟不支持内部模块 9 4 2S3C44B0 S3C2410电源管理 S3C44B0 S3C2410电源管理模块通过控制系统时钟 实现减少系统的电源功耗 S3C44B0的方法与PLL 时钟控制逻辑 外设时钟控制以及唤醒信号相关 S3C44B0电源管理状态机 S3C2410电源管理状态机 9 4 3S3C44B0 S3C2410时钟与电源管理专用寄存器 锁时计数寄存器LOCKTIME PLL配置寄存器 时钟控制寄存器 CLKCON 低速时钟控制寄存器 CLKSLOW 详细描述信息见教材 ARM嵌入式系统结构与编程 第246 250页 9 5S3C44B0 S3C2410通用I O端口 S3C44B0有71个多功能输入 输出引脚 有如下7个端口 两个9位输入 输出端口 端口E和F 两个8位输入 输出端口 端口D和G 一个16位输入 输出端口 端口C 一个10位输入 输出端口 端口A 一个11位输入 输出端口 端口B S3C2410有117个多功能输入 输出引脚 有如下8个端口 端口A GPA 23位输出端口端口B GPB 11位输入 输出端口端口C GPC 16位输入 输出端口端口D GPD 16位输入 输出端口端口E GPE 16位输入 输出端口端口F GPF 8位输入 输出端口端口G GPG 16位输入 输出端口端口H GPH 11位输入 输出端口 9 5 1端口控制描述 1 端口配置寄存器在S3C44B0和S3C2410中 大多数引脚是复合式的 所以 需要决定每个引脚所选择的功能 端口控制寄存器决定每个引脚的功能 在S3C44B0中 如果PG0 PG7用于在掉电模式下的唤醒信号 这些端口需要配置成中断模式 在S3C2410中 如果GPF0 GPF7和GPG0 GPG7用于断电模式下的唤醒信号 这些端口必须配置能中断模式 2 端口数据寄存器如果这些端口被配置成输出端口 数据可以从相应的位被写入 如果端口被配置成输入端口 数据可以从相应的位读出 3 端口上拉寄存器端口上拉寄存器控制每个端口组的上拉电阻使能 禁止 当相应的位置0 引脚的上拉电阻被使能 为1时 上拉电阻被禁止 4 外部中断控制寄存器S3C44B0的8个外部中断与S3C2410的24个外部中断通过多种信号方法被请求 9 5 2端口控制寄存器 1 S3C44B0端口寄存器 1 端口A寄存器 PCONA PDATA 端口C控制寄存器 PCONC PDATC PUPC 专用上拉电阻控制寄存器 SPUCR 在停止 SL空闲模式 数据总线 D 31 0 或者D 15 0 在高阻态 但是 因为IO引脚的特性 数据总线上拉电阻被启用 以减少在停止 SL空闲模式上的电源消耗 D 31 16 引脚上拉电阻可以被PUPC寄存器控制 D 15 0 引脚上拉电阻可以通过SPUCR寄存器进行控制 在停止模式 存储器控制信号可以被选为高阻态或原状态 以防止通过设置SPUCR寄存器的HZ STOP域而导致存储器故障 外部中断控制寄存器 EXTINT 外部中断挂起寄存器 EXINTPND 外部中断请求 4 5 6 7 是 或 关系 提供一个中断信号给中断控制器 ENIT4 ENIT5 ENIT6和ENIT7在中断控制器中共享相同的中断请求线 EINT4 5 6 7 2 S3C2410端口寄存器端口B寄存器 GPBCON GPBDAT GPBUP S3C44B0和S3C2410其它端口寄存器详细信息见教材 ARM嵌入式系统结构与编程 第九章的9 5 2节的说明 9 5 3通用I O接口设计实例 LED与蜂鸣器接口电路S3C44B0的端口A的第0 1 2 3管脚分别与LED相连 端口E的第0管脚用来控制蜂鸣器 控制编程实现根据LED的硬件电路图 实现LED的循环闪烁 LED1亮延时 LED4灭 LED2亮延时 LED1灭 LED3亮延时 LED2灭 LED4亮延时 LED3灭 蜂鸣器开延时 蜂鸣器关 如此无限循环 实现LED霓虹灯式的循环闪烁 9 6S3C44B0 S3C2410中断机制 中断是CPU在程序运行过程中 被内部或外部的事件所打断 转去执行一段预先安排好的中断服务程序 中断服务程序执行完毕后 又返回原来的断点 继续执行原来的程序 S3C44B0 S3C2410内部集成了中断控制器 能够管理多个中断源 9 6 1S3C44B0中断控制器 1 中断源S3C44B0中断控制器可以管理30个中断源 2 中断优先级产生模块 非向量中断方式中断源产生中断后 从0 x18处取指执行向量中断方式中断源产生中断后 跳转到0 x18处 但由处理器识别中断后自动填充总线 并忽略0 x18处指令 执行总线上新的指令 0 x18 中断服务入口 0 x18 中断服务入口 S3C44B0向量中断与非向量中断 启动 中断响应 IRQs中断 非向量中断INTCONV 1 向量中断INTCONV 0 中断服务入口地址表 地址映射中断控制器 读取I ISPR寄存器计算偏移 R8 26个中断源 EINT0 1 2 PowerDown EINT0 1 2 PowerDown 9 6 2S3C2410中断控制器 S3C2410提供56个中断源 如表9 50所示 当中断源提出中断服务请求后 中断控制器经过仲裁之后再请求ARM920T核的FIQ或IRQ中断 S3C2410中断优先级仲裁模块 9 6 3S3C44B0 S3C2410中断控制特殊功能寄存器 使用S3C44B0 S3C2410中断控制时 要能够完成这些功能的寄存器主要有中断控制寄存器 中断源挂起寄存器 中断模式寄存器 中断屏蔽寄存器 中断优先级寄存器 中断挂起寄存器进行初始化 S3C44B0的中断控制寄存器INTCON 中断挂起寄存器INTPND中断挂起寄存器INTPND如表9 52所示 每一个中断源对应着一位 只有未被屏蔽且具有最高优先级 在源挂起寄存器中等待处理的中断请求 其对应的中断挂起位被置1 S3C44B0在中断服务程序中必须加入对I ISPC和F ISPC写1的操作来清除挂起条件 准备接收下一次中断 S3C2410在中断服务程序中可以直接对INTPND进行清除操作 中断模式寄存器INTMODARM处理器的中断模式有两种 IRQ模式和FIQ模式 中断模式寄存器INTMOD如表9 53所示 每一个中断源对应着一位 当中断源的模式位设置为0时 中断会按IRQ模式来处理 当模式位设置为1时 对应的中断会按FIQ模式来处理 中断屏蔽寄存器INTMSK在中断屏蔽寄存器INTMSK中 除了全局屏蔽位外 每一个中断源对应着一位 如教材表9 54所示 如果某位设置为1 则该位所对应的中断请求不会被处理 如果某位设置为0 则该位所对应的中断请求才会被处理 如果全局屏蔽位被设置为1 则所有的中断请求都不会被处理理 S3C44B0向量模式相关寄存器对S3C44B0中的优先级产生模块的设置通过对寄存器I PSLV I PMST I CSLV C CMST的设置来完成 如果几个中断源同时发出中断请求 则可通过读I IPSR寄存器可获知前具有最高优先级的中断源 IRQ向量模式相关寄存器位信息见教材 ARM嵌入式系统结构与编程 表9 55所示 S3C2410中断偏移寄存器INTOFFSETS3C2410中断偏移寄存器INTOFFSET的值代表了中断源号 即在IRQ模式下 INTPND寄存器中某位置1 则INTOFFSET寄存器中的值是其对应中断源的偏移量 该寄存器是只读的 可以通过清除SRCPND寄存器和INTPND寄存器的挂起位来自动清除 详细信息教材 ARM嵌入式系统结构与编程 第293页表9 57 S3C2410源挂起寄存器SRCPND SUBSRCPNDS3C2410源挂起寄存器SRCPND由32位组成 每一个中断请求信号对应着其中的一位 中断源请求中断服务时 其所对应的位就被置1 SRCPND记录了哪些中断源发出了中断请求 子源挂起寄存器SUBSRCPND用于共用中断请求信号的中断控制 SRCPND SUBSRCPND各位信息见教材第294页表9 58 表9 59 S3C2410中断优先级寄存器PRIORITYS3C2410中断优先级寄存器PRIORITY只在IRQ模式下起作用 中断源的优先级由2位的ARB SEL和1位的ARB MODE的不同设定值来决定 PRIORITY寄存器的各位信息见教材 ARM嵌入式系统结构与编程 第296页表9 60 9 6 3S3C44B0 S3C2410中断控制器设计实例 中断接口设计 思考与练习题 三星公司两款流行的ARM处理器芯片S3C44B0和S3C2410