ARM芯片SC简介及硬件系统结构设计PPT教学课件

1、本节提要S3C2410A概述最小系统ARM芯片的裸机开发基于ARM芯片的系统设计方法第第2页页/共共44页页第1页/共44页S3C2410A处理器简介处理器简介 16/32位ARM920T处理器S3C2410A，三星公司生产 采用了高级微控制器总线（Advanced Microcontroller Bus Architectuer,AMBA)的总线结构，提供了丰富的片上资源 独立的16KB 指令和16KB 数据哈佛结构的缓存，每个缓存均为8 个字长度 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。第第3页页/共共44页页第2页/共44页S3C2410ARM920T

2、内核结构第第4页页/共共44页页第3页/共44页高级微控制器总线简介高级微控制器总线简介 高级微控制器总线（Advanced Microcontroller Bus Architectuer,AMBA)AMBA规范主要包括了AHB(Advanced High performance Bus)系统总线和APB(Advanced Peripheral Bus)外围总线。 AHBAHB主要用于高性能模块(如CPU、DMA和DSP等)之间的连接。 APBAPB主要用于低带宽的周边外设之间的连接，例如UART等第第5页页/共共44页页第4页/共44页总线和总线桥总线和总线桥CPU低速设备桥数据高速总线存

3、储器高速设备低速设备低速总线第第6页页/共共44页页第5页/共44页S3C2410A的内部结构第第7页页/共共44页页第6页/共44页S3C2410A片上资源qARM920T核、工作频率203MHz；q16KB 数据Cache， 16KB 指令Cache，MMU，外部存储器控制器；qLCD控制器（支持黑白、灰度、Color STN、TFT屏），触摸屏接口；qNAND FLASH控制器，SD/MMC接口支持，4个DMA通道；q3通道UART、1个多主I2C总线控制器、1个IIS总线控制器；q4通道PWM定时器及一个内部定时器；q117个通用I/O口； 24个外部中断源；q8通道10位ADC；q实

4、时时钟及看门狗定时器等。q两个USB主/一个USB从；第第8页页/共共44页页第7页/共44页S3C2410AS3C2410A特性q内核:1.8V I/O及存储器 : 3.3Vq电源管理模式：Normal、Slow、Idle、Power off q272-FBGA第第9页页/共共44页页第8页/共44页本节提要S3C2410A概述最小系统ARM芯片的裸机开发基于ARM芯片的系统设计方法第第10页页/共共44页页第9页/共44页最小系统 简介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)最小系统框图第第11页页/共共44页页第10页/共44页嵌入式控制器时钟系统调试测

5、试接口复位及其配置系统存储器系统供电系统(电源)l各部件简介存储器系统 对于大部分微控制器来说，外扩存储器系统不是必需的，但大部分嵌入式微处理器中没有片内程序存储器或数据存储器，必须设计存储器系统。存储器系统第第12页页/共共44页页第11页/共44页存储器系统的层次结构寄存器寄存器高速缓存高速缓存Cache主存储器主存储器SDRAM本地存储器本地存储器 Flash、ROM、磁盘、磁盘网络存储器网络存储器 Flash、ROM、磁盘、磁盘时时钟钟周周期期01105010020000000第第13页页/共共44页页第12页/共44页一个实验箱的存储系统 8M NAND FLASH 32M NOR

6、FLASH 64M SDRAM第第14页页/共共44页页第13页/共44页嵌入式系统中两种常用的FLASH返回返回第第15页页/共共44页页第14页/共44页S3C2410A总线控制第第16页页/共共44页页第15页/共44页寻址寻址 内核提供了位的地址总线，可以访问（）的线性地址空间，而的内部地址总线是（：），能够访问的最大外部地址空间是，即的地址空间，可见仅利用了的位地址总线的低位。 将的外部地址空间分成了个存储器组，每个组的大小为，其中个用于、等存储器，个用于、等存储器。 当对外寻址时，采用了部分译码的方式，即低位地址线用于外围存储器的片内寻址，而高位地址线用于外围存储器的片外寻址。可以

7、利用内部地址总线的高位：来选择该地址属于哪一个存储器组（），从而激活相应的选择信号，并且使用外部地址总线：来实现相应的内部寻址，寻址范围为（），从而使得其外围地址访问空间为（）。正是通过这种机制来完成外部地址空间的寻址全过程。 第第17页页/共共44页页第16页/共44页S3C2410的存储器配置的存储器配置第第18页页/共共44页页第17页/共44页S3C2410的存储器系统的存储器系统 可通过软件选择大小端 地址空间:每个Bank 128Mbytes (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

8、个banks 6个Bank用于控制 ROM, SRAM, etc. 剩余的两个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；第第19页页/共共44页页第18页/共44页S3C2410的存储器配置的存储器配置第第20页页/共共44页页第19页/共44页S3C2410A总线控制接口第第21页页/共共44页页第20页/共44页S3C2410A总线控制接口第第22页页/共共44页页第21页/共44页S3C2410与与2片片8位位FLASH的连接方法的连接方法第第2

9、3页页/共共44页页第22页/共44页与与1片片16M的的SDRAM的连接方法的连接方法第第24页页/共共44页页第23页/共44页与与2片片16位位16M的的SDRAM的连接方法的连接方法第第25页页/共共44页页第24页/共44页HY57V561620第第26页页/共共44页页第25页/共44页HY57V561620第第27页页/共共44页页第26页/共44页NAND flash第第28页页/共共44页页第27页/共44页2410中断系统第第29页页/共共44页页第28页/共44页本节提要S3C2410A概述最小系统ARM芯片的裸机开发基于ARM芯片的系统设计方法第第30页页/共共44页页

10、第29页/共44页基于ARM的嵌入式系统与单片机第第31页页/共共44页页第30页/共44页嵌入式系统与单片机 嵌入式处理器: 具有更快的处理速度 更丰富的片上资源 其它硬件资源： 要求更大的ROM，RAM 更多的寄存器 软件：要求有操作系统支持 开发方式更复杂，对开发环境有更高，更苛刻的要求。第第32页页/共共44页页第31页/共44页系统总体架构第第33页页/共共44页页第32页/共44页整个系统分为层：硬件层驱动层操作系统层应用层 第第34页页/共共44页页第33页/共44页硬件层设计特点：没有规则，量体裁衣1.没有必须支持的功能2.没有固定的体积大小3.没有必须提供的接口4.功耗控制复

11、杂应该具备的专业基础：单片机原理及接口技术、微机原理及接口技术、汇编语言、C语言 第第35页页/共共44页页第34页/共44页驱动层设计特点：软、硬结合，较为综合应该具备的专业基础：1.硬件层所具备的基础2.数据结构与算法、操作系统原理、编译原理第第36页页/共共44页页第35页/共44页操作系统层“设计”特点：以移植为主应该具备的专业基础：1.硬件：处理器及外围设备2.汇编语言3.C语言第第37页页/共共44页页第36页/共44页应用层设计特点：亦“易”亦“难”应该具备的专业基础：1.C语言CJAVA等高级语言2.数据结构、算法，各种协议等第第38页页/共共44页页第37页/共44页本节提要

12、S3C2410A概述最小系统ARM芯片的裸机开发基于ARM芯片的系统设计方法第第39页页/共共44页页第38页/共44页对初级学习者建议：1.基于嵌入式处理器的裸机开发2.学习BOOTLOADER，明确它的功能，并正确使用它。3.了解嵌入式操作系统工作原理4.基于操作系统的驱动和应用程序开发连接连接第第40页页/共共44页页第39页/共44页基于ARM的裸机开发 以LED控制功能为例 单片机开发回顾 开发环境 KEIL， 仿真器+烧写工具 程序编写内容：对IO口的控制。 编辑程序-编译-程序下载调试或运行 基于ARM的裸机开发 开发环境ADS ADT(实验箱自带） 程序编写内容：对IO口的控制+初始化工作 编辑程序-编译-程序下载调试或运行固化(烧写）第第41页页/共共44页页第40页/共44页初始化工作 为什么要初始化？ 初始化的具体工作是哪些？ SDRAM FLASH CPU的工作状态 各工作状态的堆栈子函数调用 进入C环境的准备工作 裸机开发-启动代码+功能控制程序返回返回第第42页页/共共44页页第41页/共44页ARM系统初始化的一般过程启动（系统上电启动（系统上电/ /复位）复位）从程序入口点从程序入口点初始化时钟等硬件相关寄存器初始化时钟等硬件相关寄存器1 1