Chap基于ARM的硬件系统设计学习教案

1、会计学1Chap基于基于ARM的硬件系统设计的硬件系统设计本节提要基于基于ARM的硬件系统体系结构的硬件系统体系结构存储器接口设计存储器接口设计网络接口设计网络接口设计I/OI/O接口设计接口设计人机交互接口设计人机交互接口设计其它通讯接口设计其它通讯接口设计第1页/共100页第2页/共100页第3页/共100页2410核心资源总线隔离驱动168Pin扩展槽网卡设备LCD驱动音频电路串口设备USB设备PCMCIAIDE/CF卡SD卡接口IO扩展电机等其他资源局部总线扩展总线第4页/共100页稳态稳态ReadWrite稳态稳态第5页/共100页本节提要基于基于ARM的硬件系统体系结构的硬件系统体

2、系结构存储器接口设计存储器接口设计网络接口设计网络接口设计I/OI/O接口设计接口设计人机交互接口设计人机交互接口设计其它通讯接口设计其它通讯接口设计第6页/共100页第7页/共100页第8页/共100页第9页/共100页第10页/共100页第11页/共100页第12页/共100页第13页/共100页第14页/共100页第15页/共100页第16页/共100页第17页/共100页第18页/共100页第19页/共100页第20页/共100页本节提要基于基于ARM的硬件系统体系结构的硬件系统体系结构存储器接口设计存储器接口设计网络接口设计网络接口设计I/O系统设计系统设计人机交互接口设计人机交互接

3、口设计其它通讯接口设计其它通讯接口设计第21页/共100页设备驱动程序I/O设备硬件RTOSI/O子系统应用程序中断处理程序第22页/共100页第23页/共100页I/O设备10X00000XFFFFI/O设备2I/O地址空间0X0000系统地址空间0XFFFF主要优点：主要优点：内存地址空间与内存地址空间与I/OI/O接口地址空间分开，互不影响，译码电接口地址空间分开，互不影响，译码电路较简单，并设有专门的路较简单，并设有专门的I/OI/O指令，所以编程序易于区分，且执行时指令，所以编程序易于区分，且执行时间短，快速性好。间短，快速性好。缺点：缺点：只用只用I/OI/O指令访问指令访问I/O

4、I/O端口，功能有限且要采用专用端口，功能有限且要采用专用I/OI/O周期和专用周期和专用I/OI/O控控制线，使微处理器复杂化。制线，使微处理器复杂化。第24页/共100页I/O设备10X00000XFFFFI/O设备2保留I/O地址空间I/O设备硬件系统地址空间应用使用地址空间应用使用地址空间主要优点：主要优点：访问内存的指令都可用于访问内存的指令都可用于I/OI/O操作，数据处理功能强；同时操作，数据处理功能强；同时I/OI/O接口可与存储器部分共用译码和控制电路。接口可与存储器部分共用译码和控制电路。缺点：缺点：一是一是I/OI/O接口要占用存储器地址空间的一部分；二是因不用专门的接口

5、要占用存储器地址空间的一部分；二是因不用专门的I/OI/O指令，指令，程序中较难区分程序中较难区分I/OI/O操作。操作。 第25页/共100页CPUDMA控制器主存储器I/O设备第26页/共100页n块模式设备：每次传输一个数据块。采用硬件方式控制数据块的大小，有时需要采用固定的传输协议，如USB、以太网等设备第27页/共100页Create()Open()Read()Write()Close()Loctl()Destroy()Driver_Create()Driver_Open()Driver_Read()Driver_Write()Driver_Close()Driver_Loctl()

6、Driver_Destroy()I/OI/O操作操作设备驱动程序设备驱动程序应应 用用设设 备备第28页/共100页第29页/共100页本节提要本节提要基于基于ARM的硬件系统体系结构的硬件系统体系结构存储器接口设计存储器接口设计网络接口设计网络接口设计I/OI/O接口设计接口设计人机交互接口设计人机交互接口设计其它通讯接口设计其它通讯接口设计第30页/共100页第31页/共100页第32页/共100页第33页/共100页第34页/共100页第35页/共100页第36页/共100页第37页/共100页串口初始化串口初始化发送数据发送数据接收数据接收数据第38页/共100页第39页/共100页第

7、40页/共100页第41页/共100页nEL（场致发光）：2000-3000小时n和LED光源：字符模式，50000小时第42页/共100页亮背光源使用LCD。第43页/共100页第44页/共100页灰度，彩色模式下最多支持256色，LCD的实际尺寸可支持到640X480。第45页/共100页第46页/共100页第47页/共100页嵌入嵌入式处式处理器理器LCD模块模块数据数据总线总线寄存器选择寄存器选择使能信号使能信号有有LCD控制器控制器的嵌入式处理的嵌入式处理器器LCDLCD控制信控制信号线号线第48页/共100页第49页/共100页第50页/共100页1 1、实现过程简述：、实现过程简

8、述：就是将要显示的数据放到一个特定的地址，这个特定的就是将要显示的数据放到一个特定的地址，这个特定的地址就是地址就是frame memoryframe memory（帧存储器），这块空间是在系统（帧存储器），这块空间是在系统内存中。内存中。然后然后LCDLCD控制器将这些数据配合控制信号送到控制器将这些数据配合控制信号送到LCDLCD驱动驱动器完成显示。器完成显示。有相应的寄存器来设定这个地址及其大小。与显示数据有相应的寄存器来设定这个地址及其大小。与显示数据相配合完成显示的控制信号时序也是由相应的寄存器来相配合完成显示的控制信号时序也是由相应的寄存器来完成的。这些寄存器都在完成的。这些寄存器

9、都在LCDLCD的控制器中。的控制器中。第51页/共100页第52页/共100页第53页/共100页第54页/共100页第55页/共100页第56页/共100页第57页/共100页XVYY第58页/共100页第59页/共100页n两个附加的输入端口第60页/共100页第61页/共100页A/DA/D转换时序（每次转换需要转换时序（每次转换需要2424个时钟周期）个时钟周期）第62页/共100页换公式如下: nx=(x-TchScr_Xmin)*LCDWIDTH/(TchScr_Xmax-TchScr_Xmin)ny=(y-TchScr_Ymin)*LCDHEIGHT/(TchScr_Ymax-

10、TchScr_Ymin)n其中，TchScr_Xmax、TchScr_Xmin、TchScr_Ymax和TchScr_Ymin是触摸屏返回电压值x、y轴的范围，LCDWIDTH、LCDHEIGHT是液晶屏的宽度与高度。第63页/共100页第64页/共100页第65页/共100页第66页/共100页第67页/共100页本节提要本节提要基于基于ARM的硬件系统体系结构的硬件系统体系结构存储器接口设计存储器接口设计网络接口设计网络接口设计I/OI/O接口设计接口设计人机交互接口设计人机交互接口设计其它通讯接口设计其它通讯接口设计第68页/共100页第69页/共100页PRPR：同步位，收发双方的时钟

11、同步，也指明传输的速率（同步位，收发双方的时钟同步，也指明传输的速率（10M10M、100M100M）SDSD：分隔位分隔位, ,表示下面跟着的是真正的数据表示下面跟着的是真正的数据, ,而不是同步时钟而不是同步时钟DADA：目目的地址的地址, ,以太网的地址为以太网的地址为4848位地址。如果为都为位地址。如果为都为F,F,则是广播地址则是广播地址SASA：源地址源地址,48,48位位, ,表明该帧的数据是哪个网卡发的表明该帧的数据是哪个网卡发的, ,即发送端网卡地址即发送端网卡地址TYPETYPE：类型字段，表明该帧的数据是什么类型。如：类型字段，表明该帧的数据是什么类型。如：0800H

12、0800H 表示数据为表示数据为IPIP 包，包，0806H0806H表示数据为表示数据为ARPARP包，包，814CH814CH是是SNMPSNMP包，包，8137H8137H为为IPX/SPXIPX/SPX包包 DATADATA：数据段，该段数据不能超过：数据段，该段数据不能超过15001500字节。字节。PADPAD： 填充位。以太网帧传输的数据包最小不能小于填充位。以太网帧传输的数据包最小不能小于6060字节字节, , 当数据段不当数据段不 足足4646字节时，后面补字节时，后面补000000.(000000.(当然也可以补其它值当然也可以补其它值) )FCS: 32FCS: 32位位

13、CRCCRC数据校验位。该校验由网卡自动完成数据校验位。该校验由网卡自动完成第70页/共100页第71页/共100页第72页/共100页第73页/共100页这样可以节省配置存储器，减小嵌入式硬件平台的体积。第74页/共100页第75页/共100页存储待发送的数据包第76页/共100页第77页/共100页第78页/共100页第79页/共100页第80页/共100页第81页/共100页第82页/共100页第83页/共100页第84页/共100页第85页/共100页第86页/共100页第87页/共100页第88页/共100页本节提要本节提要基于基于ARM的硬件系统体系结构的硬件系统体系结构存储器接口设计存储器接口设计网络接口设计网络接口设计I/OI/O接口设计接口设计人机交互接口设计人机交互接口设计其它通讯接口设计其它通讯接口设计第89页/共100页第90页/共100页nCiA(CAN in Automation)应用CAN技术的权威。第91页/共100页第92页/共100页协议控制器协