S3C44B0X开发板接口介绍课件

S3C44B0X开发板接口介绍.S3C44B0X微处理器是三星公司专为手持设备和一般应用提供的高性价比和高性能的微控制器解决方案，它使用ARM7TDMI核，工作在66MHz。为了降低和减少外围器件，这款芯片中还集成了以下部件：8KBCache、外部存储器控制器、LCD控制器、4个DMA通道、2通道UART、1个多主I2C总线控制器、1个IIS总线控制器，以及5通道PWM定时器和一个内部定时器、71个通道I/O口、8个外部中断源、实时时钟、8通道12位ADC等。SamsungS3C44B0X.基于S3C44B0X微处理器的嵌入式系统体系结构采用S3C44B0X开发通用的嵌入式系统，主要包括以下几个方面的内容：1.存储器系统2.系统接口3.用户接口——显示LCD与键盘S3C44B0X把外部复位信号也作为一个中断来处理。在系统复位的时候，程序（PC）指针被设置成0，使程序跳转到0x00000000开始运行。此空间对应的是Bank0，系统的1MB的线性Flash和处理器的Bank0相连接。在线性Flash里存储的是供系统初始化的程序，此程序负责配置处理系统的结构、工作模式以及自动检测嵌入式控制器的各个硬件是否正常工作。系统经过初始化和硬件自检以后，此程序负责把存储在16MB的非线性处理器里面的system.bin文件复制到0x000000地址（此地址是系统8MB的SDRAM的首地址）。然后，引导程序(PC)指针指向0x00000000地址，系统开始工作。.存储器系统介绍存储器系统的一些主要特征存储器的大/小端模式存储器地址引脚连接系统中存储体的分配情况

使用Bank0上的两片512KB*2来放置系统BIOS，系统上电以后，

PC指针自动指向Bank0的第一个单元，开始进行系统自举。系统自举完成以后，便从硬盘中将系统文件和用户应用程序复制到SDRAM内存中执行。 Bank1上接16MB非线性Flash，当作系统硬盘使用，可以构造文件系统，存放海量数据。 用SDRAM当作系统内存，只有Bank6/7能支持SDRAM，所以使用SDRAM接口在Bank6上。如果同时使用Bank6/7，则要求连接相同容量的存储器，而且其地址空间在物理上是连续的。.接口介绍

嵌入式控制器具有与PC机完全相同的接口资源。.一、通用异步收发器(UART)１、提供两个独立的异步串行I/O(SIO)口２、都可以运行于中断模式或DMA模式（即可以产生中断请求和DMA请求）３、最高支持115200bps的传输率４、每个UART都包含两个16位的FIFOs队列５、支持可编程波特率、红外收发、1-2位停止位、 5-8数据宽度、奇偶校验位。每个UART都包括如下图所示的波特率发生器、数据发送器、数据接收器及控制单元。.UART结构图并行总线数据发送器发送FIFO(10Byte)发送移相器数据接收器接收FIFO(10Byte)接收移相器波特率发生器控制单元时钟源时钟源TXDnRXDn.数据通信的基本概念并行通信串行通信ABABAB单工半双工全双工.异步通信1、接收发送时钟不同步2、靠起始和终止位来同步（1变0起始），由于同步增加了时间开销（约20%）3、工业上的标准波特率：300，600，1200，。。。。。115200.RS232C“在数据终端设备和数据通信设备之间使用串行二进制数据交换的接口。”1、接口的机械特性：25或9芯D型连接器2、电气信号特性：#1---+5-+15V；#0----5--15V 负载电阻在3000-7000之间 负载电容不超过2500批pf3、交换功能特性：TXD；RXD；RTS；CTS；DSR；DCD；DTR；Indicator；GND4、接口芯片：MC1488/9；Max3232.RS422即“平衡电压数字接口电路的电气特性”1、由232发展而来，为改进232的距离短，速度低问题2、422允许在一条线上（4线制）连接10个设备，一个主设备。3、422从设备之间不能通信，支持点对多通信4、422最大传输速率10Mbps，最远距离1.2公里5、需要接平衡电阻（等于传输线阻抗）.RS4851、由422发展而来，增加了多点、双向通信能力2、485允许在一条线上（2或4线制）连接32个设备，一个主设备。3、485从设备之间不能通信，支持点对多通信4、485最大速率10M，最远距离1.2公里5、需要接平衡电阻（等于传输线阻抗）6、485驱动器可以应用于422中，反之不行。.S3C44B0X开发板上的串行接口1、使用9芯接头，用max3233作信号转换2、使用TxdRxdGnd做接口信号线235235嵌入式S3C44B0X开发板PC.二、USB接口（通用串行总线架构）传统的计算机并行设备是基于IBMPC的，存在以下缺点：1、占用系统资源严重（每种设备用固定地址等）2、不可热插拔，要断电3、扩展有限（如：批pc只有少量插座）4、软硬件配置麻烦，存在潜在冲突5、不同设备所使用的接口不可共享6、连接电缆不可共享7、部分高速串行总线如IEEE1394，但软硬件复杂.USB(UniversalSerialBus)接口优点1、Host控制器可直接与总线相连，提高系统性能2、即插即用，无需手动设置地址、中断等3、热插拔，设备不需重新启动便可工作4、便于扩展，可接入127个设备5、2.0版以低成本实现480M速率，1.0为12M6、接口标准统一，端口供电7、不同设备之间基本可以共享接口电缆.USB接口电气特性电缆结构VbusD+D-GNDVbusD+D-GND3种模式：低速、全速、高速性能应用特性低速•交互设备•10-20Kbps键盘、鼠标、游戏棒低价格、热插拔、易用性全速•电话、音频、压缩视频•500Kbps-10MbpsISBN、PBX、POTS低价格、易用性、动态插拔、限定带宽和延迟高速•音频、磁盘•25-500Mbps音频、磁盘高带宽、限定延迟、易用性.USB系统体系结构Host(主机)：USB主控制器，如计算机上的USB接口；Device(设备)：USB设备，如U盘、移动硬盘、USB接口的打印机等；Hub(集线器)：USBHub，主控制器上带一根HUB，可用于扩展USB口。按照USB协议的规定，USB结构采用主从结构，即只有主机才能与连接在主机的Hub上的设备进行通信，设备与设备，主机与主机之间无法实现数据通信。因此，USB采用的是树状的连接拓扑结构。.NodeNodeNodeNodeNodeHub3Hub4Hub2NodeNodeHub1HostRootHubHost(RootTier)Tier1Tier2Tier3Tier4USB总线的拓扑结构.FunctionUSBlogicalDeviceUSBBusInterfaceUSBDeviceClientSoftwareUSBSystemSoftware(USBDrv&HostCntlDrv)USBHostConroller/HubHostSystemPhysicalCommunicationFlowUSB通信模型之间基本的信息流.USB的数据传输类型设备与主机之间有四种可能的通信方式：•同步数据传输方式•中断数据传输方式•控制数据传输方式•批量数据传输方式数据和控制信号在主机和USB设备间的交换存在两种通道：单向和双向。对于任何给定的设备进行设置时，一种通道只能支持上述四种通道方式中的一种来进行数据传输。.USB的数据传输原理USB主控制器使用间隔1ms的帧来实现数据传输。由于有很多设备都接到了USB上，因此每1ms产生的传输帧是混合的。在主机端，不同设备的数据传输请求被分成若干个小块，每个小块叫做Transaction,由于要保证连接到主机上的设备可以同时工作，因此主机每次从不同设备取一个小块构成一个1ms帧，然后将整个帧发送到USB总线上。在每一个Transaction里面，由三个包(packet)组成：TokenPacket(令牌包)、DataPacket(数据包)、HandshakePacket(握手信号包)，其中令牌包里定义了设备地址和端点号，因此，设备可以确定相应数据是否属于自己的.Transaction1-0Transaction1-1Transaction1-2I/ORequestPacket1Trans2-0Trans2-1Trans2-2Trans2-3Trans2-4I/ORequestPacket2Transaction1-0Trans2-0Frame1Trans2-1Transaction1-1Frame2Trans2-2Transaction1-2Frame3USBDriverHostDriverTokenPacketDataPacketHandshakePacketTokenPacketDataPacketHandshakePacketSyncPIDDeviceAddressEndPointNumberCRCSyncPIDSyncPIDData(payloadofTransaction)CRCUSBHostControllerTransaction、Frame、Packet.USB即插即用的实现

USB可以实现热插拔，当设备插入到主机中时，主机主要通过设备查询描述符(Descriptor)来实现对设备的了解，进而建立起通信，这个过程叫做设备的枚举。DeviceDescriptorConfigurationDescriptorConfigurationDescriptorInterfaceDescriptorInterfaceDescriptorEndpointDescriptorEndpointDescriptorEndpointDescriptor.主机(下称H)：你是什么设备?设备(下称D):12010100……(DeviceDescriptor)H:你有几种功能？D:090209…….(ConfigurationDescriptor)H:每个功能有几个接口？D:090400……(InterfaceDescriptor)H:每个接口使用哪几个端点？D:060582……(EndpointDescriptor)H:好了，我知道你是谁了，开始传输数据吧！D:Ok……0923187257…….USB系统的结构硬件和软件结构两个部分：一为硬件，这个部分一般选用芯片厂商生产的USB接口芯片来构成。软件方面，主机在USB通信中占主导地位，主机通过主机控制器和USB设备进行交互。USB系统中数据通信有两个阶段。第一个阶段是通信建立阶段，这个阶段包括了主机向设备发送描述符请求，设备向主机提供各种描述符，以方便主机对自己进行设置和识别，然后主机再对设备进行设置，包括端点和地址，这个过程叫枚举。枚举结束之后，主机和设备之间的固定管道便建立起来了。第二个阶段为数据通信阶段，经过第一个阶段，设备地址已经设定，设备地址和端点都已经为主机所知，然后主机与设备之间就可以按照枚举过程中定义的地址和端点来传输数据了，直到通信过程结束。.嵌入式系统与USBUSB接口以其方便、传输速率高等优点逐渐成为计算机行业的外设接口标准。嵌入式设备要与PC机进行高速通信，那么USB接口当然是理想的选择。在嵌入式控制器上，因为S3C44B0X没有USB接口，所以，通过Philips的DIUSBD12设备端接口芯片扩展出一个USB的设备接口。因为此接口是USB的设备接口，所以只能和USB的主控（USBHost）端口连接（如PC机的USB端口）。通过此USB设备接口芯片，采用Bulk-Only（批量数据）传输方式，将此设备做成一个海量存储设备（即U盘），使用嵌入式控制器具有U盘功能。这样，1.嵌入式设备的应用程序可以直接通过U盘这种途径下载到嵌入式控制器的Flash存储器中，2.为嵌入式设备引入FAT文件系统，使其与U盘的内存兼容，这样，可以使用嵌入式设备在共同的Flash上创建文件，然后通过U盘功能方便地复制到PC机上。.USB系统开发流程系统结构、功能定义USB接口芯片的选择与MCU的接口电路固件编程若Device与PC接口，需开发PC端驱动程序与应用程序系统调试.USB开发中的调试方法USB调试过程有其自身特点：USB通信过程是一个动态的过程，通信的建立及通信过程是动态的，因此，比较难通过设断点的方法来调试。通信建立过程基于中断响应。需要专门的工具，如BusHound。问题只能在调试过程中发现。.I/O接口设计I/O接口 I/O接口电路也称接口电路。它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件（电路）。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。设置接口电路的必要性：1.解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题。2.解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题。3.解决CPU的负载能力和外围设备端口选择问题。.I/O接口的编址方式I/O接口独立编址 这种编址方式是将存储器地址空间和I/O接口地址控件分开设置，互不影响。设有专门的输入指令（IN）和输出指令（OUT）来完成I/O操作。•I/O接口与存储器统一编址方式 这种编址方式不区分存储器地址空间和I/O接口地址空间，把所有的I/O的接口的端口都当作是存储器的一个单元对待，每个接口芯片都安排一个或几个与存储器统一编号的地址号。也不设专门的输入/输出指令，所有传送和访问存储器的指令都可用来对I/O接口操作。.S3C44B0X的I/O接口ARM系统完成I/O功能的标准方法是使用存储器映射I/O。这种方法使用特定的存储器地址。当从这些地址加载或向这些地址存储时，他们提供I/O功能。典型情况下，从存储器映射I/O地址加载用于输入，而向存储器映射I/O地址存储用于输出。S3C44B0X有71个多功能输入/输出管脚，构成了7个I/O接口：•两个9位的输入/输出接口•两个8位的输入/输出接口•一个16位的输入/输出接口•一个10位的输出接口•一个11位的输出接口.A/D转换器•A/D转换器的分类 逐位比较型、积分型、计数型、并行比较型、电压-频率型等，主要应根据使用场合的具体要求，按照转换速度、精度、价格、功能以及接口条件等因素决定选择何种类型。•A/D转换的重要指标 分辨率、精度(绝对误差、相对误差)、转换时间、电源灵敏度、量程、输出逻辑电平、工作温度范围•ARM自带的10位A/D转换器 S3C44B0X芯片自带一个8路10位A/D转换器，该转换器可以通过软件设置为Sleep模式，可以节电减少功率损失，最大转换率为500K，非线性度为正负1位。

.人机交互接口LCD显示模块 基本常识，LCD有两种方式:一种是带有驱动芯片的LCD模块，基本上属于半成品，因此，一般选用这样的一个显示模块，而不使用S3C44B0X所提供的内置LCD驱动单元来构成显示单元。如果有需要，也可以直接使用芯片内置的LCD控制器来构造显示模块。彩色/灰度/单色刷新方式：直接根据系统要求对显示进行修改；专门开辟显示内存，在需要刷新的时候由程序进行显示更新。.触摸屏模块触摸屏原理触摸屏的控制触摸屏与显示器的配合.键盘模块采用现成的一些芯片实现键盘扫描，再用软件实现键盘扫描。简单键盘电路按键抖动键盘扫描算法.以太网接口的基础知识嵌入式的以太网接口的实现基于ARM的RTL8019AS网络接口芯片的设计在嵌入式系统中主要处理的以太网协议基于ARM和μC/OS-II的TCP/IP协议网络编程接口嵌入式系统的网络接口设计.以太网接口的基本知识最常用的以太网协议师IEEE802.3标准1.传输编码 曼彻斯特编码(Manchesterencoding) 规律：每位中间有一个电平跳变，从高到低的跳变表示“1”。差分曼彻斯特编码(DifferentialManchesterEncoding) 规律：每位中间也有一个电平跳变，但不用这个跳变来表示数据，而是利用每个码元开始时有无跳变来表示“0”或“1”，有跳变表示“0”，无跳变表示“1”。.曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码相比，前者编码简单，后者能提供更好的噪声抑制性能。时钟二进制编码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码.802.3Mac层的帧PRSDDASATYPEDATAPADFCS56位8位48位48位16位不超过1500字节可选32位同步位分隔位目的地址源地址类型字段数据段填充位校验位通常，PR、SD、PAD、FCS这几个数据段都是网卡（包括物理层和Mac层的处理）自动产生的，剩下的DA、SA、TYPE、DATA四个段的内容是上层的软件控制的。.以太网的数据传输有如下特点：所有数据位的传输由低位开始，传输的位流是用曼彻斯特编码。以太网是基于冲突检测的总线复用方法。以太网传输的数据段的长度，DA+SA+TYPE+DATA+PAD最小为60字节，最大为1514。通常的以太网卡可以接受三种地址的数据，一是广播地址、一是多播地址（或者叫做组播地址，在嵌入式系统中很少用到），一是它自己的地址。但有的时候，用于网络分析和监控，网卡也可以设置为接收任何数据包。任何两个网卡的物理地址都是不一样的，是世界上唯一的，网卡地址由专门机构分配。不同厂家使用不同地址段，同一厂家的任何两个网卡的地址也是唯一的。根据网卡的地址段（网卡地址的前三个字节），可以知道网卡的生产厂家。.嵌入式的以太网接口的实现在嵌入式系统中增加以太网接口，通常有如下两种方法实现：·嵌入式处理器＋网卡芯片（比如RTL8019AS/CS8900等） 这种方法对嵌入式处理器没有特速要求，只要把以太网芯片连接到嵌入式处理器的总线上即可。此方法通用性强，不受处理器的限制，但是，处理器和网络数据交换通过外部总线（通常是并行总线）交换数据，速度慢，可靠性不高，电路板走线复杂。·带有以太网接口的嵌入式处理器 这种方法要求嵌入式处理器有通用的网络接口(比如：MII接口)。通常这种处理器是面向网络应用而设计的。处理器和网络数据交换通过内部总线，速度快。.关于MII接口MII(MediaIndependentInterface)是介质无关接口，40针。MII类似于10Mbps以太网的连接单元接口(AUI)。MII层定义了在100BASE-TMAC和各种物理层之间的标准电气和机械接口，这种标准接口类似于经典以太网中的AUI，它允许制作厂家制造与介质和布线无关的产品，利用外接MAU去连接实际的物理电缆。MII和AUI的电气信号是不同的，AUI信号具有较强的、能驱动50米电缆的能力，而MII的信号是数字型，只能驱动0.5米电缆。MII采用一个类似于SCSI连接器的40芯小型连接器。.基于ARM的RTL8019AS网络接口芯片的设计嵌入式处理器(S3C44B0X)10M以太网芯片(RTL8019)网卡隔离变压器RJ45接口.RTL8019AS通过总线和S3C44B0X处理器相连。中断也通过S3C44B0X的外部中断接管。RTL8019是NE2000兼容的网卡，软件设计的时候，可以参考一些开放源码的驱动程序，比如：Linux相关的驱动程序。与常规的网卡设计思路不同的是，在嵌入式系统中，系统的精简一直是个主要的原则。RTL8019AS作为网卡时需要一片EEPROM作为配置存储器，来确定通信的端口地址、中断地址、网卡的物理地址、工作模式、制造厂商等信息；而在嵌入式系统中，可以使用RTL8019AS的默认配置和一些管脚作为网卡的初始化方法。这样可以节省配置存储器，减小嵌入式硬件平台的体积。.详细介绍·RTL8019AS的初始化 RTL8019支持即插即用模式和非即插即用模式。在嵌入式系统中，网卡的外设通常是不经常插拔的，所以，为了系统的精简，配置RTL8019为非即插即用模式，有着固定的中断，有着固定的端口地址，假设端口是0x300(这里的端口是相对于

ISA总线来说的端口，对于ARM的总线，需要重新计算地址)。这些配置可以通过RTL8019的外部管脚，在系统上电复位的时候，自动配置起来。 RTL8019的内部的寄存器是分页的，每个寄存器均是8位的。在不同的页面下，同一个端口对应着不同的寄存器。页面的选择通过CR寄存器的第6位和第7位来选择。.详细介绍·通过RTL8019AS发送数据 作为一个集成的以太网芯片，数据的发送校验，总线数据包的碰撞检测与避免是由芯片自己完成的。只需要配置发送数据的物理层地址的源地址、目的地址、数据包类型以及发送的数据就可以了。.详细介绍·通过RTL8019AS接受数据 在RTL8019的初始化程序中已经设置好了接受缓冲区的位置，并且配置好了中断的模式，当有一个正确的数据包到达的时候，RTL8019会产生一个中断信号，在ARM中断处理程序中，接受数据。数据接收比较简单，即通过远端DMA把数据从TRL8019的RAM空间读回ARM中处理。.在嵌入式系统中主要处理的以太网协议TCP/IP是一个分层的协议。每一层实现一个明确的功能，对应一个或者几个传输协议。每层相对于它的下层都作为一个独立的数据包来实现。分层每层上的协议应用层(Application)BSD套接字（BSDSockets）传输层(Transport)TCP、UDP网络层(Network)IP、ARP、

ICMP、IGMP数据链路层(DataLink)IEEE802.3EthernetMAC物理层(Physical).ARP(AddressResolationProtocol)地址解析协议ICMP(InternetControlMessagesProtocol)网络控制报文协议IP(InternetProtocol)网际协议TCP(TransferControlProtocol)传输控制协议UDP(UserDatagramProtocol)用户数据包协议.基于ARM和uC/OS-II的TCP/IP协议有很多外挂的TCP/IP协议栈可以移植到uC/OS和ARM的操作系统中。uC/OS本身，也有一个外挂的TCP/IP协议栈。ARM是一个32位处理器，通常，如果没有特殊的要求，C语言的结构体要求4字节对齐的。但是，在TCP/IP协议中，很多