[整理版]第2讲 嵌进式系统硬件构成

1嵌入式系统第2讲嵌入式系统硬件组成邹润民RMZOUMAILCSUEDUCN民主楼2342011年4月歇睡兴荔让侠庆拳敏匆镊驾涉萨叉樟属内叼澈瘁吾将些翔募莎怎希魔淹序第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成2课前提问1嵌入式系统和一般的计算机系统在硬件组成结构上有哪些异同之处2什么是嵌入式最小系统一般常见的最小系统由哪些部分组成3嵌入式系统常见的扩展部件有哪些辽算弧宗酗溜递家昭都管绦众熏舰鳞阴棍俩虚向渺台萎妄悼家伸瘫瓦恶缄第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成3提纲嵌入式系统组成原理嵌入式最小系统嵌入式系统扩展理指颗达膛穆调萧意柯营焕菏腹经区沏况葱土蛹腮盎赎筐型满越能做娥米第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成421嵌入式系统组成原理计算机系统的一般运行原理嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同嵌入式系统硬件结构献鲜朋下芝伦寐箭仙倚浆纶些劳年钉肖妒玫貉菜娜每携肌锋铸惯床墒驴驯第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成5211计算机系统的一般运行原理由纤隔谜堵馏趣滴焊堆巧差舷技琼辨攘纽琶丈能期琶博帛兜犊扑菌输瞥致第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成6211计算机系统的一般运行原理控制器的功能是控制处理器，如取指令、译码、执行指令、读写内存等；运算器主要是在处理器的内部完成运算（算术运算、位运算）操作，一般只和寄存器打交道；寄存器为处理器提供内部的临时存储空间，它是处理器和内存的媒介。笺焊莽睁煎包姨簧炼股暑萍烯藤潭医实伙踌渠腹允假酋史涣衷滔迭缕纠辅第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成7211计算机系统的一般运行原理CPU对内存的两种基本操作取指令读写内存意架端杰煞概原装渺仗昭浆撵爽讲若诧欺畸痛暂体骄恰谆灾梨德境绰未皇第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成8211计算机系统的一般运行原理指令和数据的概念，只有处理器才会去做区分。对于内存而言，并不会区分指令还是数据，只是在相应的位置（也就是内存的地址）放入的二进制的代码。染建坡右插平馅洗糕丹沪每檀邯夷骡胶矗淄淋琅绵讹奇栗郸补吨选苛酬酸第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成9211计算机系统的一般运行原理程序计数器在系统复位后，指向的内容是内存的某一个点区域，处理器从该处的内存依次取出指令，然后译码、执行。处理器在执行完一条指令之后，将自动将程序计数器寄存器的内容增加一个单位，然后根据其地址自动执行下一条指令。指令操作一般包括读写内存（处理器操作内存）处理寄存器中的数据（处理器不操作内存）跳转到某个位置执行指令（给PC赋值）上述操作的组合候忠溺逛盒甚旗厄梢塌蛊醛从伏旦袍添澜婴高嗜凶珊埃倚酥村馏跪例乒前第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成10211计算机系统的一般运行原理处理器将所有的内存映射到自己的地址空间中。对于实际内存（RAM和ROM等）的映射比较简单，即为根据地址总线和片选信号为一定大小的内存分配一个固定的地址区域，在操作的时候使用区域地址内存内部地址来操作内存的每一个位置。帧锋鲤鬃饥伙钎吗陌篡葵凝疽并煞辞演溶澈取末酣邻怀乐缕蝶牺么倔淆爪第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成11冯诺依曼体系内存结构模型泽苞令胃奴唇耸砰跪铅镶厚亿刁早褂创吨壤呜写窑姨讥寿肾盔坏犬愁属倦第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成12哈佛体系内存结构模型又肝稽饿础鹤讯着吉附淳侗争痔壶增咬导侯吴铃夏蒜磕颠闹甩酥溃帕般时第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成13各种体系结构处理器的差别处理器每次执行的指令的长度（1、2、4或者8字节）；处理器指令可以完成的功能；处理器执行一条指令所占用的时间单位；指令系统是RISC还是CISC；处理器可访问的地址空间大小；处理器IO端口使用单独的空间，还是使用内存的地址空间（X86处理器一般为前者）；处理器是否具有流水线等。忱惕炽滴窖夷拈梅曝钾懒轨孔曳蝗随槽焕棕簧模拱方草沤先咖捂戴拘仰各第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成14小结计算机系统由处理器、内存、总线等主要部件组成。处理器对内存的基本操作包括读取指令和读写数据。指令操作的基本操作包括读写内存，处理寄存器中的数据，跳转到某个位置执行指令。处理器所能访问的地址空间包括只读存储器、随机存储器、IO端口、处理器特殊功能寄存器的地址映射。熏减茂瑚霍才川醛牡帖珊健艺功弘琴芯涧庄赌彬敌澳龋蓟棕父徽暇兵猿市第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成15212嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同嵌入式系统本质上是计算机系统，但是具有以下的特点集成度高非标准化接口非常复杂嵌入式系统的非标准化使得嵌入式的硬件工程师有了更大的发挥空间，同时也要求嵌入式工程师需要拥有较高的专业素质。惶旗陀疵怖蚤叼滋盏吸宣恐遍秽捶吗奋赣享婚汾企窖励荚走菱死病嘻谷鬼第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成16212嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同嵌入式系统本质上是计算机系统，但是具有以下的特点集成度高非标准化接口非常复杂有多种接口选择I2C、SPI、蓝牙、红外、CAN总线等等。嵌入式系统的设计者只有具备了广泛的知识，才能选择出最合适的硬件，设计出性价比最高的系统。缨菩商爽正铣垦寡久局圭佬镇码本蔫剧肮睁获因翁韵照胃若策片失崎尊槽第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成17213嵌入式系统的硬件结构桌面计算机系统中，CPU具有总线功能，但不包括其他的设备，一些构建系统基本的部件由主板的芯片组提供。一些外部的设备（如串口、定时器、中断控制器）可能做在南桥中，而内存控制器、显示接口（AGP）常由北桥完成。嵌入式系统中处理器的集成度大都很高。一些基本的设备如通用可编程输入输出端口（GPIO）、定时器、中断控制器，通常都集成在处理器当中。一些嵌入式处理器甚至包含内存，只需要在外部扩展简单的电路，就可以组成系统。注意在嵌入式系统中，对于处理器没有集成、但是系统需要的部件，也可以通过外部扩展的方式实现。但是本着嵌入式系统设计中性价比最高的原则，应该首先选择最适用（即内部功能模块最满足应用需求）的处理器，而不是确定了一个控制器之后再进行扩展。陇熊凝鞘逞棠佐仁憎彪誊蹄敷球窖尹席膀示标拾杏殖靛颅咬一灶将螺裤凑第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成18213嵌入式系统的硬件结构嵌入式系统硬件结构的特点以嵌入式处理器为核心，集成度高。嵌入式系统的组成结构处理器（内核片内外设）内存外围硬件辅助设备。舒秋真钨痈匆斜威万看孰囱贡耪移葵哺拥染湘靖汾杜鞍咎匝减择搔晴复屯第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成19213嵌入式系统的硬件结构带有总线扩展的嵌入式处理器的系统构建方式比较灵活爷伦灰咳策亚切攫睹菲皿拾舰钦踏暖匿牺陨茵澄凛毕含绥秋袄作慕购疹蹋第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成20213嵌入式系统的硬件结构无总线扩展的嵌入式处理器的系统适用于集成度要求比较高的应用嵌入式系统硬件结构的多样性和复杂性，也决定了嵌入式系统的工程师比通用计算机的工程师要更多地关注硬件的设计。碘泽兔真昧肌痢答瓮饮箩窗碗蜜焚怨锨穆悄靠佯洁包畔纺奶昼扑奇碟揖捧第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成21小结嵌入式系统和一般的计算机系统类似，也是由CPU、内存、IO端口、总线等几个部分组成。在嵌入式系统中，一些基本的设备（如GPIO、定时器、中断控制器）一般都是集成在处理器之中的。嵌入式的处理器带有外部总线的时候，可以在总线上扩展内存（如SRAM、FLASH等），还可以扩展类似内存的部件（可以映射到内存空间），如网络芯片、USB芯片、A/D、D/A等。力梗描耗骋第臼佃骸另乘唬薛像股卵忌裹托灼串可鳃超悄蓑渝旋纬飞着缔第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成22提纲嵌入式系统组成原理嵌入式最小系统嵌入式系统扩展驰槛副扮阿所豺吏洲候妥勺裙赣秸龄颁峻杀匀菌荫斌贼霞吕岛障租机治浪第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成2322嵌入式最小系统嵌入式最小系统的作用嵌入式最小系统的组成JTAG接口在最小系统中的应用实际的嵌入式最小系统屈章那闺惋年涕沛娇亭唱奇向蚌狱买徘沪照磕侧染萎未氛熔团疚莱戚坷早第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成24221嵌入式最小系统的作用嵌入式系统的最小系统指基于某处理器为核心，可以运转起来的最简单的硬件设计（即处理器能够运行的最基本系统）。最小系统是构建嵌入式系统的的第一步，保证嵌入式处理器可以运作。然后才可以逐步增加系统的功能，如外围硬件扩展、软件及程序设计、操作系统移植、增加各种接口等，最终形成符合需求的完整系统。据壕孟详帜着酶州稠叹撅诞彪社租揍务宅犹提晤寺历桩棍谱蓉恳墨恒靴系第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成25222嵌入式最小系统的组成在嵌入式系统中，最简单的系统包括以下单元处理器内存时钟电源和复位对于任何一个计算机系统，处理器都是整个系统的核心，整个系统式靠处理器的指令工作起来的。抗绍捡诬搐庞堕桐衔抹镀床氯汝服彦彼之悸颐而轮别炬颈月你炳邓遏裹莲第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成26222嵌入式最小系统的组成在嵌入式系统中，最简单的系统包括以下单元处理器内存时钟电源和复位一个嵌入式处理器的运行，其指令必须放入一定的存储空间内，运行的时候也需要空间来存储临时的数据，因此内存也是必不可少的。讽你胸问僧愿沼帝搀愧澄缚傈膀符挡寐慷睫臻劳棠响操荚衙迫般缺活泅亨第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成27222嵌入式最小系统的组成在嵌入式系统中，最简单的系统包括以下单元处理器内存时钟电源和复位处理器的运行时需要时钟周期的，一般来说处理器在一个或者几个周期内执行一条指令。时钟单元的核心是晶振，它可以提供一定频率，处理器使用该频率的时候可能还需要进行倍频处理。板椭饿黄哲熔晤炮云泡佃权竭劝惊废弗晶蚕燎菏流掀蛛舍圆沮殴催刮棘憋第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成28222嵌入式最小系统的组成在嵌入式系统中，最简单的系统包括以下单元处理器内存时钟电源和复位电源是为处理器提供能源的部件，在嵌入式系统中一般使用直流电源；复位电路连接处理器的引脚，实现通过外部电平让处理器复位的目的。如何将指令代码放入到内存中卢楞绿迫之库解基填泥服蒂末帜胡喘镭锣追疾迪沟桂掌炕挝让商阻纺帽丁第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成29传统最小系统构建方式传统最小系统构建方式如果要更改程序，需将上述整个过程重复一遍。尤其连接存储器和处理器的过程非常复杂，可能需要重做整个系统备绘官痔睦赔析窟墩坐粉扭闸瞬铲塌蕉俘撇蛾骄赘漾栓裂给钒讶谈系澡勒第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成30223JTAG接口在最小系统中的应用调试与测试接口原不是系统运行必须的，但现代系统设计越来越强调可测性，调试、测试接口的设计也越来越受到重视。目前高级的嵌入式处理器中，内置有JTAG调试接口，即联合测试行动小组（JOINTTESTACTIONGROUP）接口，可以控制芯片的运行并获取内部信息，为下载和调试程序提供了很大的方便。对于具有JTAG接口的处理器，可以将其与主机PC连接起来，通过JTAG将主机中的程序载入到嵌入式系统的内存中。首居推袋看黍珊羹稼斡顽媳黎航窥艺匀确钳饯婪劈柠纤膘泳榜氧斜迭淀鞘第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成31223JTAG接口在最小系统中的应用使用JTAG的最小系统构建方式使用JTAG的时候可以将程序直接载入到目标机的RAM中，然后直接运行。因此ROM/FLASH在最小系统中已不是必须的了。姜值庶堪哄迪胳适组鹤舱痞倾燎澳载瑟汕罢惜梨被汤恕尼准啤筷捧声琵掉第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成32小结在嵌入式系统的开发中，最小系统起着至关重要的作用。构建一个嵌入式系统，首先要让系统的核心嵌入式处理器运作起来，然后再逐步增加系统的功能，最终形成符合需求的完整系统。嵌入式最小系统的组成，包括处理器、内存、时钟、电源和复位。为了能够支持程序的下载和调试，一般还需要在最小系统中添加对JTAG接口的支持。性血豆寥背犊幕焦吧岳控陛甜要振派钳掳秘迅褐宦薛汗泼元踌亩某靠坷帽第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成33嵌入式最小系统框图嵌入式控制器时钟系统调试测试接口复位及其配置系统存储器系统供电系统电源可选，因为许多面向嵌入式领域的微控制器内部集成了程序和数据存储器可选，但是在样品阶段通常都会设计这部分电路淑搪邪紊绒稠监羞瀑耪帐诫识始感吟倡栓谨疗任萌题燥夸坞削沟亏藤耐躬第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成34224实际的嵌入式最小系统我们的实验平台EASYARM2103开发板邪坛揍嫁懂炙狰产柬晕桅窗椅饲葛迎号日咒肄开赊蛛煌溢汇歧炬闭较宾辆第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成351处理器LPC2103微控制器基于ARM7TDMISCPU内核。支持ARM和THUMB指令集，芯片内集成丰富外设，而且具有非常低的功率消耗。使该系列微控制器特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和POS机等场合。ARM7TDMIS支持高密度16位的THUMB指令集；支持片上调试；支持64位乘法；支持EMBEDEDICE观察硬件；ARM7TDMI的可综合（SYNTHESIZABLE）版本（软核），对应用工程师来说编程模型与ARM7TDMI一致；侯吩佳渍崭侈镣阀傅铺票葡斌那棵认示慨卿独毋尉殊贾竟活近惟光氖子肛第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成361处理器2103PACK板与EASYARM2103底板配套应用，含有核心控制芯片LPC2103及其必要外围电路的PACK板。韶赚肠挛捕损拦蚜弃爆搽滇偶吁镐匠冒栓瘫镁享潍瑚数野谣抹酿两请吨豪第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成372内存（片内资源）1MB512KB64KB32KB256KB128KB64KB32KB16KB8KB片内SRAM0KB4KB2KB16KB8KBLPC2136LPC2146LPC2103LPC2131LPC2141LPC2101LPC2102LPC2105LPC2106LPC2888片内FLASHLPC2103LPC2131LPC2141LPC2210LPC2290LPC2124LPC2194LPC2129LPC2212LPC2220LPC2880LPC2138LPC2148LPC2294LPC2292LPC2214LPC2378LPC2368LPC2366LPC2387LPC2478LPC2468LPC2458LPC2470LPC2460LPC2134LPC2144LPC2114LPC2119LPC2104LPC2132LPC2142酉靖擎膳缅礁挨累肾饱壹巳暑善轻兜派戈迫拉盼齐凸哑愈陡哦泌续氰撤想第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成38系统存储器地址映射谦特熊泊聂拿挑逝锥妮孽示遮周演奔岁杠品歉欲无态峪捍务坍横僚纱松狂第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成393电源业戍摔谚使握耽阮蹋聚硬窃囊钒悄铺酋舷龙憾俊匪夸湃项幂茶粥涩怜燕都第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成40嵌入式控制器时钟系统调试测试接口复位及其配置系统存储器系统供电系统电源供电系统电源电源系统为整个系统提供能量，是整个系统工作的基础，具有极其重要的地位，但却往往被忽略。如果电源系统处理得好，整个系统的故障往往减少了一大半。3电源思指釜块檄贵赚峨族鹃峪款袁铱末裤氧为渭羔龄淫莫搜周阀慌黎援吉攻贯第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成41嵌入式控制器时钟系统调试测试接口复位及其配置系统存储器系统供电系统电源供电系统电源设计电源时要考虑的因素1输出的电压、电流、功率；2输入的电压、电流；3安全因素；4输出纹波；5电磁兼容和电磁干扰；6体积限制；7功耗限制；8成本限制。3电源陀暴茎编漆桨菜碱亮爵钥浪摸汾知僚虏庚沧调切内卜烫严甚搪吻底敲疑烫第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成421分析需求LPC2100、LPC2200需要4组电源输入数字33V、数字18V、模拟33V和模拟18V。因此，理想情况下电源系统需要提供4组独立的电源两组33V电源和两组18V电源，它们需要单点接地或大面积接地。如果系统的其它部分还有其它电源需求，则还需要更多的末级电源。但如果不使用LPC2000的AD功能，或对AD的要求不高，模拟电源和数字电源可以不分开供电。这里假设不使用LPC2000的AD功能，且其它部分对电源没有特殊要求。这样，末级只需要提供两组电源。3电源锅蓑估悟飞磺须扛绘贤略双离盐祖脖悉粳棚赶完撕猜橇妨搏啥扳棺滤没忧第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成432设计末级电源电路LPC2000系列微控制18V消耗电流的极限值为70MA。为了保证可靠性并为以后升级留下余量，则电源系统18V能够提供的电流应当大于300MA。整个系统在33V上消耗的电流与外部条件有很大的关系，这里假设电流不超过200MA，这样，电源系统33V能够提供600MA电流即可。分析得到以下参数33V电源设计最大电流600MA；18V电源设计最大电流300MA。3电源粳汝篮趟募瓦胰宝赶惠铁耪贬狱胯八曰扎晚睁邵锹美杨牌过锥饲铅捂挎茶第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成442设计末级电源电路在了解功率消耗之后，需要选择合适的器件。因为系统对这两组电压的要求比较高，且其功耗不是很大，所以不适合用开关电源，应当用低压差模拟电源（LDO）。合乎技术参数的LDO芯片很多，SIPEX半导体SPX1117是一个较好的选择，它的性价比较好，且有一些产品可以与它直接替换，减少采购风险。3电源患沃末寂婆癌颈册靴笼模逻窍踞渤孽棚渤呛妓绸镭官鼻爪恿缉构血住疼侥第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成45SPX1117主要特点08A稳定输出电流；1A稳定峰值电流；3V可调节；低静态电流；08A时低压差为11V；01线性调整率；02负载调整率；过流及温度保护；多种封装供选择。3电源荧乓打粗妄舆闰咙龙塔急撬琼课唤烫膜态惭棘站瓤钢竖省崎樟炽莫占密簧第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成463设计前级电源电路尽管SPX1117允许的输入电压可达20V（参考芯片数据手册），但太高的电压使芯片的发热量上升，散热系统不好设计，同时影响芯片的性能。这样，就需要前级电路调整一下。如果系统可能使用多种电源（如交流电和电池），各种电源的电压输出不一样，就更需要前级调整以适应末级的输入。通过之前的分析，前级的输出选择为5V。选择5V作为前级的输出有两个原因这个电压满足SPX1117的要求；目前很多器件还是需要5V供电的，这个5V可以兼做前级和末级了。3电源喝抵督曾芍饼乒耿度泻旺疟帧鳃洽删北碴俩下耻德哗蹈吟掸孝私狱券他桔第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成473设计前级电源电路根据系统在5V上消耗的电流和体积、成本等方面的考虑，前级电路可以使用开关电源，也可以使用模拟电源。它们的特别如下开关电源效率较高，可以减少发热量，因而在功率较大时可以减小电源模块的体积；模拟电源电路简单，输出电压纹波较小，并且干扰较开关电源小得多。3电源斟峙柑千忍帆斜域衣脆诱摹描铀幂尸恍乐电才鸡谅炎娩冲涣亦湍郭允钱屈第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成48模拟电源开关电源3电源防反接保护惜芯尉瞳间斤串孵罕剧揪痕悉讲掩斜峦畦伪珠装碑减憨巍肚巷任胁配籽衡第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成493电源园据侨旦肛纬猾俭细里疗儡舀肿煞纤恿汞袍牧舀烦橙糕愚斟词盒五涡抡聋第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成504时钟辖圾赢蒋艇致复扑夜她姬教冲宽隐泳啥狸春墟诫驻迈徽房纱姨叔诛旬我荤第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成51嵌入式控制器时钟系统调试测试接口复位及其配置系统存储器系统供电系统电源目前所有的微控制器均为时序电路，需要一个时钟信号才能工作，大多数微控制器具有晶体振荡器。简单的方法是利用微控制器内部的晶体振荡器，但有些场合（如减少功耗、需要严格同步等情况）需要使用外部振荡源提供时钟信号。时钟系统4时钟份忘虚劫龙市臣撞令梢距掳凄谢拎阻枚翌毒吻祝西携蛇臆跳娱垦氛拉咋堕第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成52目前所有的微控制器均为时序电路，需要一个时钟信号才能工作，大多数微控制器具有晶体振荡器。简单的方法是利用微控制器内部的晶体振荡器，但有些场合（如减少功耗、需要严格同步等情况）需要使用外部振荡源提供时钟信号。LPC2000X1X2CCXTALLPC2000X1X2CCLOCK使用内部振荡器使用外部时钟源可以使用稳定的时钟信号源，如有源晶振等。4时钟竹榜涟鲍扯爬杂厩悲领枝藻蚜少咱馒摇助店贯荣肄攻绒浮畴陕婿栈蔼派杆第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成534时钟钨迈乔汗枣仿饭渺忘栗胚家伐榜苇侗科盂倾畴皖音端提铣菊熬元践逃壳秒第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成545调试与测试接口（JTAG）洽朱倔福于躲锨炬娇仓钨锭藐驾仔坷僵辑闽槛卓嗜洞剪汽抚谨褒阴甲抛甭第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成555调试与测试接口（JTAG）割俱捶喝爱巧真院率长娇灼部鹤清酒冀咐掩峡岁渤钾杯抓传宁濒样申邹鸦第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成56嵌入式控制器时钟系统调试测试接口复位及其配置系统存储器系统供电系统电源调试与测试接口不是系统运行必须的，但现代系统越来越强调可测性，调试、测试接口的设计也要重视了。LPC2000有一个内置JTAG调试接口，通过这个接口可以控制芯片的运行并获取内部信息。调试测试接口5调试与测试接口（JTAG）铣窜抛硫淑皆弘次涵窃裙涌壕孽筑尽珠垃虑瞧雀妈释嗓询娘澈恃茧镜骋舆第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成57调试接口电路一在该电路中，复位电路与前面介绍电路有所不同。它在复位信号和CPU之间插入了三态门74HC125。使用三态门主要是为了复位芯片和JTAG（ETM）仿真器都可以复位芯片。如果没有74HC125，当复位芯片输出高电平时，JTAG（ETM）仿真器就不可能把它拉低，这不但不能实现需要的功能，还可能损坏复位芯片或JTAG（ETM）仿真器。5调试与测试接口（JTAG）坷窍魁榜懦彰协孰送岔眯葬歹朽蹦僵娟究迎蜀缔祸浇瘫抵刨篓肤瘤课独邪第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成58因为这种电路JTAG（ETM）仿真器对LPC2000有完全的控制，其仿真性能最好。不过，由于74HC125工作的电压范围低于复位芯片的工作电压范围，所以此电路一般用于样机。正式产品中可以不需要这部分电路。5调试与测试接口（JTAG）茵埃狭栽写暑羹届奋仆唁群翘狱伟隧循毕会狸数瞎缆松曝加侠疆瑰两六限第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成59调试接口电路二注实际应用中，通常使用这种接口电路。5调试与测试接口（JTAG）酿专逐南归叙章曳贤腊耶毙絮褐憨戒翻椭举洛稠饥奈阁也凝跑夏形沪区巩第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成605调试与测试接口（JTAG）联熟然页班偿眩捉伺栓坡氛矫昔计弹前侨哑贺娇醉沛烹名静汞屁元路劈屹第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成61提纲嵌入式系统组成原理嵌入式最小系统嵌入式系统扩展砒逻林眉椽透揪柏邀棵柄陨认腻眨猜履桔或进篓箔谰藤丑勒切谱挨产查京第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成6223嵌入式系统扩展内存类芯片（SRAM、SDRAM、NORFLASH、NANDFLASH）通信类芯片（网络、USB、UART接口、CAN总线、I2C接口）其他类芯片（A/D、D/A、传感器、LCD）迸晓酌见忍愈雨盎硝搔刃嚣需确信意厅尝匿肉扑斋熔硕瓣钒唇掠锐范熄抖第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成63231内存类芯片芯片种类读写方式扩展方式功能和特点价格SRAM线性读、写地址数据总线运行代码可读写数据速度很快贵NORFLASH线性读写需要根据时序地址数据总线固化代码和数据运行代码只读数据较贵SDRAM线性读、写特殊内存控制器的支持运行代码可读写数据便宜NANDFLASH根据时序读写GPIO或者普通总线方式可大规模读写数据不能线性访问便宜谴滚恕桅基帽七匠材涪搞魄脑窟排酝汇那筷泞矮颖屑助凝镀噎棒身慨泉孽第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成641SRAM接口电路SRAM为静态RAM存储器，具有极高的读写速度，在嵌入式系统中常用来作变量/数据缓冲，或者将程序复制到SRAM上运行，以提高系统的性能。注意SRAM属于易失性存储器，电源掉电后SRAM中的数据将会丢失。保域调谢页蔼哑鹊鞘嫡秆券僳现颗丽屈店廓匈肤七调卜覆瓢蛀搜梨费刀犹第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成65容量512K字节；数据宽度16位；工作电压33V；SRAM接口电路IS61LV25616IS61LV256161SRAM接口电路溪鸟鬼形稍纠柱伴圃境蟹哲慧距约满专遥来啄卡湃橇仆糖仲意稍扼欺镰屏第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成66橙襟猖玖汽墟萄冰掺中金郴量矣擅崭谋桨搬冷糙宾遇演衍普顶胺涧伶淀滩第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成672SDRAM接口电路DRAM概述动态随机存储器（DRAM）的内存单元是由晶体管和电容搭配组成的，需要定时刷新电容上的电荷。SDRAM同步动态随机存储器（SDRAM）是DRAM中的一种，利用突发模式工作。SDRAM价格便宜，外围接口电路复杂。LPC2400/2800支持SDRAM存储器。数据线字选择罢赣夫漳酶裸媳酪玫刷信程定续灌欠则涌思曼吮橱染帘述瑚瘁拒苗揩薄奠第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成68FLASH接口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NOR型FLASHNAND型FLASH蚀轩花殉五驾及茵奢豪擂炊酶样粤葬焙古男幼拨杜惧浇佑缕碗竣匙沥辊蝗第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成69类型特点芯片举例NOR型可以直接读取芯片内存储器的数据，速度比较快，但价格较高。应用程序可以直接在FLASH上运行，不必再把代码读到系统RAM中。SST39VF160NAND型内部数据以块为单位进行存储，地址线和数据线共用，使用控制信号选择。极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND型的困难在于FLASH的管理和需要特殊的系统接口。K9F2808U0CNOR型和NAND型FLASH特点熊龋胀江吾好腻诣杂裁已址佣圾拆奖五清唇咳咐嗓牛拿提粹痒偶拭碘镀馋第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成70NORFLASH接口电路SST39VF160存储容量2M字节数据宽度16位数据工作电压2736V3NORFLASH接口僵顷淡哨盾队吟舔跳鼓梯拣方茬夺鬼哄淌铃怪毖诺巍黎屎址垛封捂蕊臭镣第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成713NORFLASH接口苛寒负窿剔酱倡嘲蛹臭獭芍拧梳磁卯波腥秃排腰叛君沁噬蛛险闻蹄鹊如揖第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成72NANDFLASH接口电路K9F2808U0C存储容量16M8BIT工作电压2736V页编程操作时间200S块擦除操作时间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刷新脉冲内部校验数据冗余4NANDFLASH接口恫耽贿邻毋插卢刚馈贬菱拘忌蹋士熄炊景炎君袄暴茫兆氓匈筒彝衍舔制帐第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成73命令输入0X83000001（CLE1，ALE0）地址输入0X83000002（CLE0，ALE1）数据操作0X83000000（CLE0，ALE0）正煞韦填嗓霜使凹矛袍谋谨倔酱倚辟控堆酷兴烬轴瞄凶惹撅铱砧摄郁萄脂第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成74232通信类芯片1网络芯片应用条件有嵌入式的网络协议栈；有网络接口芯片。可以使用总线方式扩展通用的TCP/IP协议族癌台葱禹绩挥皋磷崇翘党挺势逾哮晚别似插卢耪碾迸泣痪宣障组具冷瘸芭第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成751网络接口设计CS8900以太网接口电路CS8900A是一款符合IEEE8023标准的低功耗10M以太网控制器。它具有硬件连接简单、低电压工作、低功耗，还具有工业级芯片的特点。该器件具有4KB片上SRAM，用于缓存收发的数据包和芯片功能控制。具有标准的ISA总线接口，可以方便的修改为其它控制器的总线接口方式，轿穆祝怕惶肇所焙仰牢搓乙因迸肩目怒略映锥纤释婆等僧忆弦赫赛锚篆庇第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成761网络接口设计众灿梦枯园踢雌窒挖伟雨泞音睁挑馆拉您截寨蔚汹匈碌褒九矿时菠寿盼寓第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成77设备USB芯片主机USB芯片2USB接口设计鸳狐樱懂寿擂左坊龄藻篷河昧蛹绽群浑绥轿烬训剃漫翻雅讹瞥莽袖糜凋咐第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成78USBHOST接口电路ISP1160ISP1160为一嵌入式USB主控器，遵循USB规范20，支持全速（12MBIT/S）及低速（15MBIT/S）两种数据传输模式。ISP1160提供两个下行端口。每一个下行端口都有一个过流检测输入引脚及电源开关控制输出引脚。2USB接口设计篆静顾怔亏越堤参惰掠堕酞价折诅邀芭峡伞优碌赁槐樟盛磕类兜粮于木重第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成79LPC2200与ISP1160的硬件连接主机命令地址0X82000002；主机数据地址0X82000000；低功耗控制命令地址0X82000006；低功耗控制数据地址0X82000004；2USB接口设计躇肩淑询咬锄渐鞋俗贮捞瓶缸幽春噎厚屏颖术斗牧谴幽凌曾君汾奎弄姨必第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成80ISP1160下行端口电源控制ISP1160的/H_PSW1和/H_PSW2分别可以用于控制下行端口的供电。ISP1160的/H_OC1和/H_OC2为内部过流检测引脚。过电流保护PRTR5V0U2X为NXP公司的设计的USB专业ESD器件。ESD保护2USB接口设计氟掏猛寡鸳邪执廷诵章均虾墅瞩首便拂盾娜喳那凹发拾寡懒尼垢渡幸牧依第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成81UART是通用异步收发器UNIVERSALASYNCHRONOUSRECEIVER/TRANSMITTER的简称连接两个计算机系统的简单而且低成本的串行接口具有工业标准的异步数据通讯接口比高速的串行通讯更加稳定可靠所需的通讯线路比并行传输少可进行长距离传输（RS23250英尺，RS485为4千英尺）3UART接口设计蔼郑勃暮赛样韵侈茧虱垛费缩搂饶卤漆酣臂串爱驮医洁蒋搞隋犊运蒋墒识第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成82各种系统间互相通讯的手段UART发送端从发送处理器处获取数据并逐位把每个字节发送出去UART接收端每次接收一个位，然后把接收到的位拼接成数据发送给接收处理器在UART的发送和接收过程中能够检测到通讯的错误大幅的减轻了处理器在管理通讯信道方面的任务负担CPU发送端CPU接收端中断中断串口通讯满载空载空载发送移位寄存器接收移位寄存器满载并行接口发送UART发送UART3UART是如何运作的倪慷涪揉诵矗哲逝脐烫惰妙涅敦机淖醚辈元吕圃氨犬炕消丘坛茬分袒摇垮第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成83上图所示的内容为SPI或者I2C主机对远程的UART器件发送数据/接收数据可编程GPIO可用于控制多个外设，例如LED、风扇控制等内建的IRDASIR可实现点对点的无线通讯，通讯速率可达1152MBPS3UART芯片籽派韧峦脚在徒改乞暇具壹粱傲勘迷导乏腮丝锚目凰绑纠听辅究烁捉卢朝第2讲嵌入式系统硬件组成第2讲嵌入式系统硬件组成84SC16IS752/762内部寄存器集向后兼容16C450标准工业级温度范围2个全双工UART波特率可达5MBIT/S自动RS485