3、ARM9硬件平台设计ppt课件

1、提纲13245印制板的设计嵌入式硬件平台设计最小系统的设计嵌入式系统简介S3C2410X概述外设及系统总线6硬件系统的调试.嵌入式系统的软硬件框架嵌入式系统简介串口、并口、USB、以太网等LED、LCD、触摸屏、鼠标、键盘等Linux、uCLinux、uC/OS-II、WINDOWS CE等.嵌入式系统的开发步骤嵌入式系统体系构造设计.嵌入式系统的开发步骤系统需求分析：确定设计义务和目的，并提炼出设计规格阐明书，作为正式设计指点和验收的规范。系统的需求普通分功能性需求和非功能性需求两方面。功能性需求是系统的根本功能，如输入输出信号、操作方式等；非功能需求包括系统性能、本钱、功耗、体积、分量等要

2、素。体系构造设计：描画系统如何实现所述的功能和非功能需求，包括对硬件、软件和执行安装的功能划分以及系统的软件、硬件选型等。一个好的体系构造是设计胜利与否的关键。.嵌入式系统的开发步骤硬件/软件协同设计：基于体系构造，对系统的软件、硬件进展详细设计。为了缩短产品开发周期，设计往往是并行的。系统集成：把系统的软件、硬件和执行安装集成在一同，进展调试，发现并改良单元设计过程中的错误。系统测试：对设计好的系统进展测试，看其能否满足规格阐明书中给定的功能要求。.JXARM9-2410教学系统的硬件组成本章将以武汉创维特公司消费的JXARM9-2410教学系统为原型，详细分析系统的硬件设计步骤、实现细节以

3、及调试技巧等。.S3C2410X内部构造图S3C2410X概述.S3C2410X片上资源ARM920T核、任务频率203MHz；16KB 数据Cache， 16KB 指令Cache，MMU，外部存储器控制器；LCD控制器支持黑白、灰度、Color STN、TFT屏，触摸屏接口；NAND FLASH控制器，SD/MMC接口支持，4个DMA通道；3通道UART、1个多主I2C总线控制器、1个IIS总线控制器；4通道PWM定时器及一个内部定时器；117个通用I/O口； 24个外部中断源；8通道10位ADC；实时时钟及看门狗定时器等。两个USB主/一个USB从；.S3C2410X特性内核:1.8V I

4、/O及存储器 : 3.3V电源管理方式：Normal、Slow、Idle、Power off 272-FBGA.S3C2410X的引脚分布图.S3C2410X的存储器映射.总线控制信号S3C2410X的引脚信号描画.SDRAM/SRAMS3C2410X的引脚信号描画.NAND FlashS3C2410X的引脚信号描画.LCD控制信号S3C2410X的引脚信号描画.中断控制信号S3C2410X的引脚信号描画.DMA控制信号S3C2410X的引脚信号描画.UART控制信号S3C2410X的引脚信号描画.ADCS3C2410X的引脚信号描画.IIC-BUS控制信号S3C2410X的引脚信号描画.II

5、S-BUS控制信号S3C2410X的引脚信号描画.触摸屏接口控制信号S3C2410X的引脚信号描画.USB主接口信号S3C2410X的引脚信号描画.USB从接口信号S3C2410X的引脚信号描画.SPI接口信号S3C2410X的引脚信号描画.GPIOS3C2410X的引脚信号描画.TIMER/PWM控制信号S3C2410X的引脚信号描画.复位和时钟信号S3C2410X的引脚信号描画.JTAG测试逻辑S3C2410X的引脚信号描画.电源S3C2410X的引脚信号描画.芯片及引脚分析具有大量的电源和接地引脚，应留意电源电压及分配芯片引脚主要有如下几种类型：S3C2410X的引脚主要分为如下几类，即

6、：数字输入I、数字输出O、数字输入/输出I/O、模拟输入/输出输出类型的引脚主要用于S3C2410X对外设的控制或通讯，由S3C2410X自动发出，这些引脚的衔接不会对S3C2410X本身的运转有太大的影响输入类型的引脚有些直接决议S3C2410X能否可正常运转，设计时应特别留意输入/输出类型的引脚主要是S3C2410X与外设的双向数据传输通道.最小系统简介1、一个嵌入式处置器是不能独立任务的，必需给它供电、加上时钟信号、提供复位信号，假设芯片没有片内程序存储器，那么还要加上存储器系统，然后嵌入式处置器才能够任务。2、这些提供嵌入式处置器运转所必需的条件的电路与嵌入式处置器共同构成了这个嵌入式

7、处置器的最小系统。3、大多数基于ARM9处置器核的微控制器都有调试接口，这部分在芯片实践任务时不是必需的，但由于这部分在开发时很重要，所以把这部分也归入到最小系统中。 最小系统的设计.最小系统框图最小系统的设计嵌入式控制器时钟电路调试测试接口复位电路存储器电路电源电路可选，当嵌入式处置器中无存储器时，或需扩展存储器时，需加上。可选，方便调试和测试，普通都加上。.电源电路-概述最小系统的设计电源系统为整个系统提供能量，是整个系统任务的根底，具有极其重要的位置。电源系统处置的好坏，将直接影响到整个系统的稳定性、可靠性等。多电源系统的设计、电源的分配、印制板设计中电源的设计等，都是必需思索的。.电源

8、电路-思索的要素最小系统的设计1. 输入的电压范围、电流；2. 输出的电压、最大电流、最大功率；3. 输出纹波大小；4. 平安要素； 5. 电池兼容和电磁干扰；6. 体积要求；7. 本钱要求。.电源电路-需求分析最小系统的设计1、普通是多电源系统，I/O普通为3.3V供电，内核为2.5VS3C44B0、 1.8VS3C2410或1.25VPXA255供电，有能够还包含5V或12V等电源；2、 普通将数字电源和模拟电源分别供电；3、要求电源纹波比较小，普通采用LDO供电；.电源电路-芯片选型最小系统的设计1、有很多厂家均消费LDO DC-DC转换芯片，如Maxim、Linear、 Sipex 、

9、TI、 Microchip等；2、转换到5V的芯片有UA7805、TL750L05、LTC3425、REG1117-5等； 3、转换到3.3V的芯片有LT10837.5A、 LT1084 5A 、LT1085 3A、 LT10861.5A，REG1117-3.3等；.电源电路-参考电路最小系统的设计.时钟电路最小系统的设计1、主时钟电路2、RTC时钟电路3、主时钟及USB时钟滤波 时钟电路用于向CPU及其它电路提供任务时钟，在该系统中，S3C2410X运用无源晶振，晶振的接法如以下图所示主时钟电路RTC时钟电路主时钟及USB时钟滤波.时钟电路最小系统的设计1、根据S3C2410X的最高任务频率

10、以及PLL电路的任务方式，选择12MHz的无源晶振。12MHz的晶振频率经过S3C2410X片内的PLL电路倍频后，可到达202.8MHz的频率。2、片内的PLL电路兼有频率放大和信号提纯的功能，因此，系统可以以较低的外部时钟信号获得较高的任务频率，以降低因高速开关时钟所呵斥的高频噪声。.复位电路最小系统的设计由RC电路及施密特触发器组成：.JTAG调试接口电路最小系统的设计1、JTAG(Joint Test Action Group，结合测试行动小组)是一种国际规范 测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进展仿真、调试。2、目前大多数比较复杂的器件都支持JTAG协议，如ARM、DSP、FPG

11、A器件等。3、规范的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为测试方式选择、 测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。4、JTAG测试允许多个器件经过JTAG接口串联在一同，构成一个JTAG链，能 实现对各个器件分别测试。JTAG接口还常用于实现ISPIn-System Programmable在系统编程功能，如对FLASH器件进展编程等。5、经过JTAG接口，可对芯片内部的一切部件进展访问，因此是开发调试 嵌入式系统的一种简约高效的手段。目前JTAG接口的衔接有两种规范， 即14针接口和20针接口。.JTAG调试接口电路-14针接口及定义.JTAG调试接口电路-20针接口及定义

12、.JTAG接口电路设计接口电路最小系统的设计必需接上拉20针JTAG接口.SDRAM接口电路设计SDRAM简介与Flash存储器相比较，SDRAM不具有掉电坚持数据的特性，但其存取速度大大高于Flash存储器，且具有读/写的属性，因此，SDRAM在系统中主要用作程序的运转空间，数据及堆栈区。当系统启动时，CPU首先从复位地址0 x0处读取启动代码，在完成系统的初始化后，程序代码普通应调入SDRAM中运转，以提高系统的运转速度，同时，系统及用户堆栈、运转数据也都放在SDRAM中。SDRAM具有单位空间存储容量大和价钱廉价的优点，已广泛运用在各种嵌入式系统中。SDRAM的存储单元可以了解为一个电容

13、，总是倾向于放电，为防止数据丧失，必需定时刷新充电。因此，要在系统中运用SDRAM，就要求微处置器具有刷新控制逻辑，或在系统中另外参与刷新控制逻辑电路。S3C2410X在片内具有独立的SDRAM刷新控制逻辑，可方便地与SDRAM接口。.SDRAM接口电路设计SDRAM选型1、目前常用的SDRAM为8位/16位的数据宽度，任务电压普通为3.3V。主要的消费厂商为HYUNDAI、Winbond等。他们消费的同型器件普通具有一样的电气特性和封装方式，可通用。本系统中运用Winbond的57V561620或W982516。57V561620存储容量为4组4M字节，任务电压为3.3V，常见封装为54脚T

14、SOP，兼容LVTTL接口，支持自动刷新Auto-Refresh和自刷新Self-Refresh，16位数据宽度。最小系统的设计.SDRAM接口电路设计57V561620引脚分布最小系统的设计.最小系统的设计SDRAM接口电路设计 57V561620引脚信号描画.SDRAM接口电路设计SDRAM接口电路最小系统的设计.FLASH接口电路设计FLASH简介Flash存储器是一种可在系统In-System进展电擦写，掉电后信息不丧失的存储器。它具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或分扇区在系统编程烧写、擦除等特点，并且可由内部嵌入的算法完成对芯片的操作，因此在各种嵌入式系统中得到了广泛的运用。作

15、为一种非易失性存储器，Flash在系统中通常用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电后需求保管的用户数据等。最小系统的设计.FLASH接口电路设计FLASH选型常用的Flash为8位或16位的数据宽度，编程电压为单3.3V。主要的消费厂商为INTEL、ATMEL、AMD、HYUNDAI等。本系统中运用INTEL的TE28F128J3A。TE28F128J3A存储容量为16M字节，任务电压为3.3V，采用56脚TSOP封装或48脚FBGA封装，16位数据宽度。TE28F128J3A仅需单3.3V电压即可完成在系统的编程与擦除操作，经过对其内部的命令存放器写入规范的命令序列，可对Flash进展编

16、程烧写、整片擦除、按扇区擦除以及其他操作。最小系统的设计.FLASH接口电路设计TE28F128J3A引脚分布最小系统的设计.FLASH接口电路设计TE28F128J3A引脚信号描画最小系统的设计.FLASH接口电路设计FLASH接口电路最小系统的设计.S3C2410X扩展系统S3C2410X最小系统 + SDRAM + FLASH电路可构成一个完全的嵌入式系统可运转于SDRAM中的程序，也可以运转FLASH中的程序程序大小可以很大，假设将程序保管到FLASH中，掉电后不会丧失，因此，既可以经过JTAG接口调试程序，也可以将程序烧写到FLASH，然后运转FLASH中的程序在此根底上参与必要的接

17、口及其他电路，就构成了详细的S3C2410X运用系统外设及系统总线.串口接口电路设计串口简介几乎一切的微控制器、PC都提供串行接口，运用电子工业协会EIA引荐的RS-232-C规范，这是一种很常用的串行数据传输总线规范。早期它被运用于计算机和终端经过线和MODEM进展远间隔的数据传输，随着微型计算机和微控制器的开展，不仅远间隔，近间隔也采用该通讯方式。在近间隔通讯系统中，不再运用线和MODEM，而直接进展端到端的衔接。RS-232-C规范采用的接口是9芯或25芯的D型插头，以常用的9芯D型插头为例，各引脚定义下所示：外设及系统总线.串口接口电路设计串口芯片选型要完成最根本的串行通讯功能，实践上

18、只需求RXD、TXD和GND即可，但由于RS-232-C规范所定义的高、低电平信号与S3C2410X系统的TTL电路所定义的高、低电平信号完全不同。TTL的规范逻辑“1对应2V3.3V电平，规范逻辑“0对应0V0.4V电平，而RS-232-C规范采用负逻辑方式，规范逻辑“1对应-5V-15V电平，规范逻辑“0对应+5V+15V电平，显然，两者间要进展通讯必需经过信号电平的转换。目前常运用的电平转换电路为Sipex公司的SP3232E。外设及系统总线.串口接口电路设计SP3232E引脚分布外设及系统总线.串口接口电路设计串口接口电路RS232电平TTL电平外设及系统总线.IIC接口电路设计IIC

19、简介IIC总线是一种用于IC器件之间衔接的二线制总线。它经过SDA串行数据线及SCL串行时钟线两线在衔接到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件：不论是微控制器、存储器、LCD驱动器还是键盘接口。带有IIC总线接口的器件可非常方便地用来将一个或多个微控制器及外围器件构成系统。虽然这种总线构造没有并行总线那样大的吞吐才干，但由于衔接线和衔接引脚少，因此其构成的系统价钱低，器件间总线简单，构造紧凑，而且在总线上添加器件不影响系统的正常任务，系统修正和可扩展性好。即使有不同时钟速度的器件衔接到总线上，也能很方便地确定总线的时钟，因此在嵌入式系统中得到了广泛的运用。S3C2410X内含一个I

20、IC总线主控器，可方便地与各种带有IIC接口的器件相连。在本实验系统中，外扩一片KS24C08作为IIC存储器。KS24C08提供1K字节的EEPROM存储空间，可用于存放少量在系统掉电时需求保管的数据。外设及系统总线.IIC接口电路设计IIC接口电路外设及系统总线.印刷电路板设计本卷须知印刷电路板的设计S3C2410X的片内任务频率为60MHz，因此，在印刷电路板的设计过程中，应该遵照一些高频电路的设计根本原那么，否那么会使系统任务不稳定甚至不能正常任务。印刷电路板的设计人员应留意以下几个方面：留意电源的质量与分配。同类型信号线应该成组、平行分布。.电源质量与分配印刷电路板的设计电源滤波为提

21、高系统的电源质量，消除低频噪声对系统的影响，普通应在电源进入印刷电路板的位置和接近各器件的电源引脚处加上滤波器，以消除电源的噪声，常用的方法是在这些位置加上几十到几百微法的电容。同时，在系统中除了要留意低频噪声的影响，还要留意元器件任务时产生的高频噪声，普通的方法是在器件的电源和地之间加上0.1uF左右地电容，可以很好地滤出高频噪声的影响。.电源质量与分配印刷电路板的设计电源分配实践的工程运用和实际都证明，电源的分配对系统的稳定性有很大的影响，因此，在设计印刷电路板时，要留意电源的分配问题。在印刷电路板上，电源的供应普通采用电源总线双面板或电源层多层板的方式。电源总线由两条或多条较宽的线组成，由于遭到电路板面积的限制，普通不能够布得过宽，因此存在较大的直流电阻，但在双面板得设计中也只好采用这种方式了，只是在布线的过程中，应尽量留意这个问题。在多层板的设计中，普通运用电源层的方式给系统供电。该方式专门拿出一层作为电