天祥ARM9视频TX2440A全部课件(第二部分,共四个部分)ppt课件

第三部分嵌入式平台搭建,TX-2440A嵌入式视频教程,1,出品：天祥电子网址：,第八讲windows平台工具的使用,2,第八讲windows平台工具的使用,1.SecureCRT的安装使用2.Notepad+的使用3.ADS集成开发环境的安装4.HJTAG工具的使用5.USB驱动的安装6.使用USB下载程序,3,SecureCRT的安装使用,SecureCRT是一款支持SSH（SSH1和SSH2）的终端仿真程序，还支持telnet,serial和其他协议。SecureCRT是一款用于连接运行包括Windows、UNIX和VMS的远程系统的理想工具。,4,Notepad+的使用,Notepad+是一款Windows环境下免费开源的代码编辑器主要特点：1.支持语法高亮显示2.支持多重窗口同步编辑3.支持多国语言和多种编程语言4.可加载功能丰富的插件,5,ADS集成开发环境的安装,ADS（ARMDeveloperSuite）是ARM处理器下最主要的开发工具在1993年由Metrowerks公司开发它包括：CodeWarriorIDEAXDDebugger,6,CodeWarriorIDE,CodeWarriorIDE是源代码浏览器、编辑器作用：按照工程项目的方式来组织源代码文件、库文件以及其他文件设置各种生成选项，以生成不同配置的映像文件,7,ARM提供的映像文件,Debug：使用本生成目标生成的映像文件中包含了所有的调试信息，用于开发过程中使用Release:使用本生成目标生成的映像文件中不包含调试信息，用于生成实际发行的软件版本DebugRel：使用本生成目标生成的映像文件中包含了基本的调试信息,8,AXD功能,下载目标映像文件到目标系统中在目标程序中设置断点，包括程序端点和数据端点查看和修改断点处处理器状态查看和修改目标程序中变量的值单步执行目标程序，并可以显示反汇编的代码或者源程序代码,9,HJTAG工具的使用,H-JTAG是H-JTAG团队开发的一款自主原创的ARM仿真套件,H-JTAG开发套件主要包括了:H-JTAGSERVER调试软件H-FLASHER烧写软件高速H-JTAGUSB仿真器,10,HJTAG工具的使用,Wiggler只是起了一个电平转换的作用，具体的jtag逻辑则是由pc机上的软件实现的，这个软件就是调试代理。这是因为JTAG是串行接口，使用并口的简单JTAG电缆，利用的是并口的输出带锁存的特点，使用软件通过I/O产生JTAG时序所以有了调试器的硬件，还要加上调试代理软件，作为中介，将AXD的调试信息与目标板上的目标芯片交互，才能最终完成仿真的任务,11,HJTAG工具的使用,H-JTAG调试结构,12,第四部分嵌入式硬件,TX-2440A嵌入式视频教程,13,出品：天祥电子网址：,第九讲ARM体系结构S3C2440处理器,14,第九讲ARM体系结构S3C2440处理器,ARM处理器介绍ARM编程模型和异常中断S3C2440系统结构及片上资源介绍S3C2440时钟电源管理S3C2440的中断体系结构,15,ARM公司简介,ARM于1990年11月在英国伦敦成立前身为Acorn计算机公司：AdvanceRISCMachine(ARM)全球领先的16/32位嵌入式RISC微处理器解决方案供应商ARM公司是知识产权（IP）公司，本身不生产芯片，靠转让设计许可，由合作伙伴公司来生产各具特色的芯片目前，全世界有几十家著名的半导体公司都使用ARM公司的授权，其中包括摩托罗拉、IBM、Intel、SONY、NEC、LG、ATMEL等，从而保证了大量的开发工具和丰富的第三方资源，它们共同保证了基于ARM处理器核的设计可以很快投入市场,16,ARM的业务模型,17,嵌入式处理器,18,ARM微处理器特点,体积小、低功耗、低成本、高性能支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件大量使用寄存器，指令执行速度更快大多数数据操作都在寄存器中完成寻址方式灵活简单，执行效率高指令长度固定,19,ARM微处理器系列,ARM微处理器目前包括下面几个系列，除了具有ARM体系结构的共同特点以外，每一个系列的ARM微处理器都有各自的特点和应用领域：ARM7系列ARM9系列ARM9E系列ARM10E系列SecurCore系列Inter的XscaleInter的StrongARM其中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10为4个通用处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。SecurCore系列专门为安全要求较高的应用而设计,20,ARM7微处理器,ARM7采用冯诺依曼（Von-Neumann)结构，数据存储器和程序存储器重合在一起同时，此结构也被大多数计算机所采用ARM7为三级流水线结构（取指，译码，执行），平均功耗为0.6mW/MHz，时钟速度为66MHz，每条指令平均执行1.9个时钟周期ARM7系列微处理器包括如下几种类型的核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ,21,ARM9微处理器,ARM7采用的Neumann结构，取指令和取操作数都是通过一条总线分时进行，这样，在高速运算时，不但不能同时取指令和取操作数，而且还会造成传输通道上的瓶颈现象ARM9采用哈佛（Harvard)结构，程序存储器与数据存储器分开，提供了较大的存储器带宽。同时，大多数DSP都采用此结构ARM9为五级流水线（取指，译码，执行，缓冲/数据，回写），平均功耗为0.7mW/MHz。时钟速度为120MHz-200MHz，每条指令平均执行1.5个时钟周期ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，以适用于不同的应用场合,22,ARM处理器命名规则,第一个数字：系列名称：7:ARM79:ARM910:ARM1011:ARM11第二个数字：Memorysystem2:带有MMU（如ARM720T、ARM922T、ARM1020E4:带有MPU、（如ARM940T、ARM946EJ-S）6:无MMU与MPU（如ARM966EJ-S、ARM968EJ-S）第三个数字：Memorysize0:标准Cache(4-128KB)2:减小的Cache6:可变的Cache,23,ARM体系结构特点,(1)多处理器状态模式：ARM体系结构定义了7种处理器模式：用户(usr)、快中断(fiq)、中断(irq)、管理(svc)、终止(abt)、未定义(und)和系统(sys)，大大提高了ARM处理器的效率(2)两种处理器工作状态：ARM状态（执行32位ARM指令）和Thumb状态（执行16位Thumb指令）(3)嵌入式在线仿真调试ARM体系结构的处理器芯片都嵌入了在线仿真ICE-RT逻辑，便于通过JTAG来仿真调试芯片，省去了价格昂贵的在线仿真器,24,ARM体系结构特点,(4)灵活方便的接口ARM体系结构具有协处理器接口，允许接16个协处理器。既可以使基本的ARM处理器内核尽可能小，方便地扩充ARM指令集，也可以通过未定义指令来支持协处理器的软件仿真(5)低电压功耗的设计考虑到ARM体系结构的处理器主要用于手持式嵌入式系统中，ARM体系结构在设计中就十分注意功耗的设计(6)RISC型处理器结构：ARM采用RISC结构，在简化处理器结构，减少复杂功能指令的同时，提高了处理器的速度,25,CISC与RISC,26,ARM流水线结构,为了提高处理器的运行效率，ARM采用典型的多级流水线结构,27,ARM数据类型,字节（Byte）：在ARM体系结构及常见的8位/16位处理器体系结构中，字节的长度均为8位字（Word）：在ARM体系结构中，字的长度为32位，而在8位/16位处理器体系结构中，字的长度一般为16位半字（Half-Word）：在ARM体系结构中，半字的长度为16位，与8位/16位处理器体系结构中字的长度一致,28,ARM存储格式,ARM体系结构将存储器看作是从零地址开始的字节的线性组合。从零字节到三字节放置第一个存储的字数据，从第四个字节到第七个字节放置第二个存储的字数据，依次排列作为32位的微处理器，ARM体系结构所支持的最大寻址空间为4GB（232字节）,29,ARM存储格式,ARM体系结构可以用两种方法存储字数据，称之为大端格式和小端格式大端格式(big-endian)：字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中,30,ARM存储格式,小端格式(low-endian)：与大端存储格式相反。低地址中存放的是字数据的低字节，高地址存放的是字数据的高字节,31,ARM处理器的工作模式,ARM有7个基本工作模式1、用户模式（usr):正常程序执行的模式，大部分任务执行在这种模式2、快速中断模式（fiq）:高速数据传输或通道处理当一个高优先级(fast)中断产生时将会进入这种模式3、外部中断模式（irq）:通常的中断处理当一个低优先级(normal)中断产生时将会进入这种模式,32,ARM处理器的工作模式,4、管理模式（svc)：供操作系统使用的一种保护模式当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式5、中止模式（abt):虚拟存储及存储保护当存取异常时将会进入这种模式6、未定义模式（und):软件仿真硬件协处理器当执行未定义指令时会进入这种模式7、系统模式（sys）:特权级的操作系统任务供需要访问系统资源的操作系统任务使用,33,ARM异常中断,是指CPU在执行指令时出现的错误，即不正常的情况；异常是与当前所执行的程序有关的。如存取数据或指令错误、计算结果溢出等异常的处理：也用中断的方式进行处理计算机通常是用中断来处理外中断和异常，因此下面将二者均称为异常,34,ARM异常中断,ARM有7种异常1、复位2、未定义指令异常3、软件中断异常4、预取中止（取指令存储器中止）5、数据中止（访问数据存储器中止）6、IRQ异常7、FIQ异常,35,ARM中断向量表和优先级,36,第四部分嵌入式硬件,TX-2440A嵌入式视频教程,37,出品：天祥电子网址：,第九讲ARM体系结构S3C2440处理器,38,S3C2440A概述,S3C2440A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。,39,S3C2440A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Nandflash存储器启动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/RXFIFO，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,40,S3C2440A主要特性,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8通道的10位A/D转换器，提供有触摸屏接口具有130个通用I/O口和24通道的外部中断源。兼容MMC的SD卡接口看门狗定时器具有日历功能的RTC,41,S3C2440A主要特性,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533MHz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电源系统：1.2V内核供电，1.8V/2.5V/3.3V存储器供电，3.3VI/O供电AC97编解码器接口CMOS摄像头接口,42,S3C2440A时钟电源管理,S3C2440A时钟功能含有两个锁相环MPLL、UPLL产生系统所需要的不同频率的时钟MPLL：为CPU产生FCLK时钟为AHB产生HCLK时钟为APB产生PCLK时钟UPLL:为USB（HostandDevice）产生UCLK（48MHz),43,S3C2440A时钟电源管理,使用HCLK的设备：中断控制器、存储器管理器、DMA控制器、LCD控制器、FLASH控制器、USBHost（不用PLL时）、总线控制器、片外设备使用PCLK的设备：130个通用I/O口GPIO、ADC、5个定时器与4个PWM、3个UART、2个SPI、IIC、USBDevice（不用PLL时）、RTC、WDT、SD卡接口、IIS接口（HostandDevice）,44,S3C2440A时钟电源管理,S3C2440A电源管理功能具有4种电源管理模式：正常模式慢时钟模式空闲模式掉电模式,45,S3C2440A时钟电源管理,正常模式：此模式系统功耗最大锁相环工作为CPU和所有片内外设提供时钟慢时钟模式：锁相环不工作CPU等直接使用原始时钟、或原始时钟的分频工作,此模式工作时钟频率低而使功耗低，并且锁相环不工作也使功耗降低,46,S3C2440A时钟电源管理,空闲模式停止为CPU提供时钟，CPU不工作（其外设均工作）退出方法：任何中断请求可唤醒CPU工作，退出空闲模式断电模式此模式功耗最低时钟模块断电，除了唤醒电路之外所有部分均不供电系统需分成两部分供电。退出方法：用中断唤醒必须设置外中断（1）外部中断EINT0-15（2）实时钟报警中断,47,S3C2440A时钟电源管理,锁相环输出频率MPLL=（2mFin）/（p2S）m=M8，M：M寄存器的值p=P2，P：P寄存器的值S：S寄存器的值S3C2440内核时钟频率使用锁相环：FCLK=MPLL慢模式下：FCLK=MPLL/除数器比率,48,S3C2440A时钟电源管理,时钟设置专用寄存器S3C2440A中文手册（第7章）MPLLCONUPLLCONCLKCONCLKSLOWCLKDIVNCAMDIVN,49,S3C2440A中断体系结构,S3C2440中断控制器有60个中断源对外提供24个外中断输入引脚，内部所有设备都有中断请求信号，例如DMA控制器、UART、IIC等等S3C2440的ARM920T内核有两个中断IRQ中断和快速中断FIQ,50,S3C2440A中断体系结构,中断体系结构主要由中断源和控制寄存器两大部分构成，其寄存器主要有4种：模式、屏蔽、优先级、挂起（标志）寄存器等,51,S3C2440A中断体系结构,中断相关寄存器：中断源挂起：SRCPND中断源屏蔽：INTMSK中断模式：INTMOD中断挂起：INTPND子中断源挂起：SUBSRCPND子中断源屏蔽：SUBINTMSK,52,第四部分嵌入式硬件,TX-2440A嵌入式视频教程,53,出品：天祥电子网址：,第十讲S3C2440存储器控制器,54,第十讲S3C2440存控制储器,S3C2440存储控制器特性2.SDRAM原理分析3.NandFlash原理分析,55,S3C2440A存储器概述,S3C2440A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/写控制信号等总共有8个存储器bank（bank0bank7）bank0-bank5为固定128MBbank6和bank7的容量可编程改变，可以是2、4、8、16、32、64、128MB最大共1GB,56,S3C2440A存储器概述,bank0可以作为引导ROM其数据线宽只能是16位和32位，其它存储器的数据线宽可以是8位、16位和32位7个固定存储器bank(bank0-bank6)起始地址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所有存储器bank的访问周期都是可编程的支持SDRAM的自刷新和掉电模式支持大小端（软件选择）,57,S3C2440A存储器概述,BANK0总线宽度设置,NANDFLASH启动：OM1=0OM0=0NORFLASH启动：OM1=0OM0=1,58,SDRAM原理分析,TX2440A开发板使用的SDRAM：型号：K4S561632（两片）大小：4M*16bit*4banks*2=512bit=64M字节数据宽度：32bit连接在BANK6上，片选信号nGCS6地址范围：0 x3000_00000 x33FF_FFFF,59,SDRAM原理分析,K4S561632：有四个逻辑BANK（L-BANK）由BA1、BA0选择行地址数：13列地址数：9,60,SDRAM原理分析,0 x3000_00000 x3100_0000程序代码区、文字常量区0 x33ff_00000 x33ff_4800堆区0 x33ff_48000 x33ff_8000栈区0 x33ff_ff000 x3400_000偏移中断向量表,SDRAM存储区域分配图,61,SDRAM配置寄存器,62,NORFLASH,NORFLASH(EN29LV160AB):大小：2M数据宽度：16bit连接在BANK0上，片选信号nGCS0地址范围：0 x0000_0000-0 x0020_0000特点：线性寻址可直接按地址进行读写操作写操作之前需进行擦除操作写入、擦除速度较慢，读取速度较快，单位密度低、成本较高,63,NANDFLASH,NANDFLASH(K9F2G08)大小：256M*8Bit数据宽度：8位地址范围：有专门的时序控制总线，不占用系统总线资源特点：非线性寻址读操作，一次必须读一个扇区（512字节）写操作，可按指定地址直接写入写之前必须进行擦除操作单位密度高、成本低、擦除速度快,64,NANDFLASH概述,闪存(FlashMemory)由于其具有非易失性、电可擦除性、可重复编程以及高密度、低功耗等特点，被广泛地应用于手机、MP3、数码相机、笔记本电脑等数据存储设备中。NANDFlash和NORFlash是目前市场上两种主要的非易失闪存芯片与NORFlash相比，NANDFlash在容量、功耗、使用寿命等方面的优势使其成为高数据存储密度的理想解决方案NORFlash的传输效率很高，但写入和擦除速度较低；而NANDFlash以容量大、写速度快、芯片面积小、单元密度高、擦除速度快、成本低等特点，在非易失性类存储设备中显现出强劲的市场竞争力,65,NANDFLASH概述,坏块：NAND器件中的坏块是随机分布的，需要对介质进行初始化扫描以发现坏块，并将坏块标记为不可用位交换：NANDFlash中发生的次数要比NORFlash多，建议使用NAND闪存时，同时使用EDCECC算法使用方法：NORFlash是可在芯片内执行(XIP，eXecuteInPlace)，应用程序可以直接在FIash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中；而NANDFlash则需IO接口，因此使用时需要写入驱动程序,66,NANDFLASH启动方式,2440内部有一个叫做“起步石（Steppingstone）”的SRAM缓冲器系统启动时Nandflash存储器的前面4K字节被自动拷贝到Steppingstone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引导代码执行完毕后，自动跳转到SDRAM执行,67,NANDFLASH结构,K9F1208（SmallPage）:存储空间组织：（64M2M）8bit数据空间：4planes1kblocks32pages512Byte寄存器空间：4planes1kblocks32pages16Byte自动编程和擦除页编程：（51216）Byte块擦除：（16K512）Byte528Byte页读取操作,68,NANDFLASH结构,K9F1208（SmallPage）:,69,NANDFLASH结构,K9F2G08（LargePage）:存储空间组织：（256M8M）8bit数据空间：2planes1kblocks64pages2048Byte寄存器空间：2planes1kblocks64pages64Byte自动编程和擦除页编程：（204864）Byte块擦除：（128K4K）Byte2112Byte页读取操作,70,NANDFLASH结构,K9F2G08（LargePage）:,71,NANDFLASH管脚配置,管脚配置D7:0:数据/命令/地址/的输入/输出口（与数据总线共享）CLE:命令锁存使能(输出)ALE:地址锁存使能（输出）nFCE:NANDFlash片选使能（输出）nFRE:NANDFlash读使能(输出)nFWE:NANDFlash写使能(输出)R/nB:NANDFlash准备好/繁忙（输入）,72,NANDFLASH控制寄存器,73,NANDFLASH操作步骤,通过NFCONF寄存器配置NandFlash；写NandFlash命令到NFCMMD寄存器；写NandFlash地址到NFADDR寄存器；写数据到NFDATA，或从NFDATA读数据；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）在读写操作后要查询校验错误代码，对错误进行纠正,74,NANDFLASH命令字,75,NANDFLASH寻址,对于K9F1208(64M)BlockAddress块地址A25:14PageAddress页地址A13:9ColumnAddress列地址A7:0A8是halfpagepointer被读命令00h设为低电平访问A区（0255byte）被读命令01h设为高电平访问B区（256511byte）50h访问C区（512527byte）地址传送顺序是：列地址，页地址，块地址,76,第四部分嵌入式硬件,TX-2440A嵌入式视频教程,77,出品：天祥电子网址：,第十一讲ADS工具使用建立硬件调试环境,78,第十一讲ADS工具使用建立硬件调试环境,1.建立ADS工程2.系统代码和NANDFLASH代码分析3.使用HJTAG和JLINK调试硬件4.GPIO原理分析，编写LED驱动,79,建立ADS工程,80,系统代码分析,组成文件：2440init.s2440slib.s2440lib.c2440lib.h2440addr.hdef.huart.cuart.h,81,第四部分嵌入式硬件,TX-2440A嵌入式视频教程,82,出品：天祥电子网址：,第十二讲TX-2440A开发板硬件原理分析,83,第十二讲TX-2440A开发板硬件原理分析,1.按键与外部中断2.RTC与定时器3.ADC与触摸屏4.串口与IrDA5.SPI与CAN总线6.LCD与Camera,84,按键与外部中断,85,S3C2440A具有24个外部中断分别连接至：GPG0-GPG15：外部中断EINT8EINT23GPF0GPF7：外部中断EINT0EINT7支持上升沿、下降沿、高电平、低电平、双沿触发,86,设置步骤：1.设置触发方式：上升沿、下降沿、高电平、低电平、双沿触发2.清中断源挂起寄存器、中断服务寄存器（可选、防止原有中断干扰）3.设置中断模式（IRQ或FIQ可选，默认为IRQ）4.设置中断优先级（可选，一般默认即可）5.打开外部中断屏蔽6.设置中断服务入口程序,87,进入中断：1、清中断源挂起寄存器2、清中断服务寄存器防止反复进入中断3、执行中断服务程序,88,用到的寄存器：SRCPNDINTPNDINTMASKEXTINT0EINTMASKEINTPEND中断触发方式选择：000：低电平触发001：高电平触发01x：下降沿触发10 x：上升沿触发11x：双边沿触发,89,RTC与定时器,90,时钟数据采用BCD编码时钟数据有：秒、分、时、日、月、年、星期能够对闰年的年月日进行自动处理具有告警功能，当系统处于关机状态时，能产生告警中断具有独立的电源输入提供毫秒级时钟中断，该中断可用于作为嵌入式操作系统的内核时钟,S3C2440ARTC特点,91,5个16位定时器2个8位预分频器和2个4位分频器可编程PWM输出占空比具有初值自动重装连续输出模式和单脉冲输出模式具有死区生成器,S3C2440A定时器特点,92,定时器结构：,93,1）定时器输入时钟频率fTclk（即计数时钟频率）：fTclk=fpclk(Prescaler+1)分频值，式中：Prescaler，预分频值，0-255；分频值为1/2、1/4、1/8、1/162）PWM输出时钟频率：PWM输出时钟频率=fTclkTCNTBn3）PWM输出信号占空比（即高电平持续时间所占信号周期的比例）：PWM输出信号占空比=TCMPBnTCNTBn,计数时钟计算,94,ADC与触摸屏,95,S3C2440的A/D转换器包含一个8通道的模拟输入转换器，可以将模拟输入信号转换成10位数字编码在A/D转换时钟频率2.5MHz时，其最大转换率为500KSPS输入电压范围为03.3VA/D转换器支持片上