三星ARM开发流程与硬件设计.ppt

1、三星ARM 开发流程与硬件设计,引入,现在带ARM核的CPU已经逐渐流行，三星公司的ARM芯片因为有优异的性价比而被广大用户使用，那么你知道： 三星ARM7 S3C4510 CPU内部结构吗？ 该芯片的评估板SNDS100的工作原理吗？ 如何用ARM板进行调试开发吗？ 如何用S3C4510做设计自己的系统吗？,学习目标,了解三星ARM7 S3C4510 CPU内部结构 根据外围芯片和硬件，配置4510片内寄存器 了解SNDS100电路原理 用ARM开发板调试自己的程序 初步设计自己的ARM系统,学习完本课程，您应该能够：,课程内容,第一章 ARM简介 第二章 三星ARM 第三章 SNDS100

2、 评估板介绍及电路原理图分析 第四章 ARM开发及软件调试方法 第五章 S3C4510硬件设计,参考资料,S3C4510B 用户手册 users manul-um_s3c4510b_rev1.pdf S3C4510B 应用手册 Application Note-AN_S3C4510B.pdf,第一章 ARM简介,第一节 ARM公司简介 第二节 ARM处理器系列 第三节 ARM开发工具 第四节 ARM操作系统,第一节 ARM公司简介,ARM(Advanced RISC machines)公司是全球领先的16/32位微处理器知识产权设计供应商。1990年正式成立。 它不介入芯片的生产销售，只向各大

3、半导体制造商出售知识产权。 现在设计、生产ARM芯片的国际大公司已经超过50多家。 目前已经占有75%以上的32位RISC嵌入式产品市场。在低功耗、低成本的嵌入式应用领域确立了市场领导地位。 ARM公司的网址,第二节 ARM处理器系列,ARM芯片有多达十几种的芯核结构，70多家芯片生产厂家 ARM处理器目前有5个产品系列 1）ARM7：ARM7TDMI，ARM720T 2） ARM9：ARM9TDMI，ARM922T，ARM920T，RM940T3）ARM9E：ARM966E-S, ARM946E-S, ARM926EJ-S 4）ARM10： ARM1022E, ARM1020E 5）Secu

4、reCore：SC100,Intel的与ARM合作的两种ARM芯核 StrongArm XScale,在所有ARM处理器系列中，ARM7处理器得到了最广泛的应用， 采用ARM7处理器作为内核生产新片的公司最多，ARM7系列最典型 的两个处理器成员是ARM7TDMI和ARM720T。其中ARM7TDMI广泛用于 嵌入式低端产品。 如果希望使用WinCE或Linux等操作系统，就需要选择ARM720T以上 带有MMU(memory management unit)功能的ARM芯片， ARM720T、StrongARM、ARM920T、ARM922T、ARM946T都带有 MMU功能。 而ARM7T

5、DMI没有MMU，不支持Windows CE和大部分的Linux, 但目前有uCLinux等少数几种Linux不需要MMU的支持。,第二节 ARM处理器系列,主要ARM芯片供应商及其代表性产品和主要应用领域,第二节 ARM处理器系列,第三节 ARM开发工具,1)集成环境(编译,连接,调试) ARM SDT ADS MULTI2000 TRACE32-ICD 国内的有 1)Hitool for ARM 开发系统 2)Embest IDE for ARM 2）两种JTAG硬件仿真器 EPI公司的JEENI ARM公司的Multi-ICE 国内的有 1)西安傅立叶电子科技发展有限公司FFT-ICE2

6、.2仿真器高性能的FFT-ICE,价格是原装产品的三分之一 ,第三节 ARM开发工具,2)复旦金海博科技有限公司 ARM实时在线仿真器 DRAGON-ICE支持的ARM开发软件如下： SDT2.50, SDT2.51 ADS1.0-ADS1.2 MULTI2000系列版本 ARM实时在线仿真器DRAGON-ICE可仿真ARM7ARM9内核的控制器芯片,3)初学者非商业用途，可自制JTAG调试头，用王云飞的jtag.exe程序+SDT2.51 来调试ARM程序,第三节 ARM开发工具,JTAG原理图,第三节 ARM开发工具,第四节 ARM操作系统,ARM芯片还获得了许多实时操作系统供应商的支持,

7、 比较知名的有： Windows CE、Linux、pSOS、 VxWorks, Mucleus、EPOC、uC/OS、BeOS等。,第二章 三星ARM,第一节 三星ARM简介 第二节 S3C4510结构 第三节 S3C4510 CPU状态与中断 第四节 寄存器与系统管理,第一节 三星ARM简介,三星公司带ARM核的芯片产品型号很多,国内常用的ARM7,ARM9 ARM7 S3C44B0X WDT,16bit Timer,UART,IIC,DMA,IIS,SPI,Cache(8KB),10bit ADC,FP/EDO/SDRAM Control,256 color STN S3C4510B A

8、RM7TDMI 50MHz,Ethernet MAC,HDLC,UART,IIC 208QFP S3C4530 ARM7TDMI 50MHz, SDRAM Burst Mode, Ethernet MAC, HDLC,UART, IIC 208QFP 2) ARM9 S3C2410X ARM920T,MMU,NAND Flash Boot Loader,ROM/SRAM/SDRAM Control,STN/TFT LCD Control,Touch Panel Control,MMC/SD Card,USB,10bit ADC 272FBGA,S3C4510B是三星公司推出的针对嵌入式应用的1

9、6/32位嵌入式处理器，它的核心是基于ARM公司的ARM7TDMI实现的 它是32位精简指令的微控制器，针对网络应用而设计，较多地用在以太网通信系统的集线器和路由器方面。 它的原名：KS32C50100 市场定位：低成本，高性能 通过内置8K字节的 cache/SRAM和以太网控制器来降低系统成本,第二节 S3C4510简介,低功耗 208个管脚 QFP封装方式 操作频率达到50MHz 电源3.3伏,第二节 S3C4510简介,S3C4510结构,第二节 S3C4510简介,Register 31个 32bit register 6个 Status register 8KB Cache/SRA

10、M 一个10/100Mbps 以太网控制器，提供MII接口 两个HDLC通道，每个通道可支持10Mbps 两个UART通道 两个DMA通道 两个32位定时/计数器 18个可编程I/O口 中断控制器，支持21个中断源，包括4个外部中断 支持SDRAM，EDO DRAM，SRAM，Flash等 具有扩展外部总线 JTAG逻辑测试部件，支持软/硬件开发,第二节 S3C4510结构,第三节 S3C4510 CPU状态与中断,ARM有两种指令集:16位THUMB指令集和32位ARM指令集。使用16位的存储器可以降低成本， 在这种情况下，Thumb指令集的整体执行速度比ARM 32位指令集快，而且提高了代

11、码密度，所以一般用Thumb编译器将C语言程序编译成16位的代码。 处理器一开始总在arm状态，可使用BX指令转换到thumb状态呼叫C程序。 中断运作的一种方式 bootrom中的中断向量表，0 x18中装载的是irq_handler符号的地址; irq_handler开始放置了一小程序，其中有将handleirq给pc赋值的语句。Handleirq在memory.a中赋了dram_base+ offset值，Handleirq指向bootrom中的systemirqhandler, systemirqhandler又是一段小程序，有跳转到c中断服务程序isr_irqhandler的语句.,

12、第三章 SNDS100 评估板介绍及电路原理图分析,第一节 SNDS100简介 第二节 SNDS100诊断代码 第三节 SNDS100电路原理分析,SNDS100 外形,第一节 SNDS100简介,SNDS100 方框图,第一节 SNDS100简介,SNDS100诊断代码在超级终端显示,波特率：38400 串口1输出,第二节 SNDS100诊断代码,第三节 SNDS100电路原理分析,第四章 ARM开发及软件调试方法,第一节 进行ARM开发需要掌握的知识 第二节 调试硬件环境 第三节 SDT的使用,第一节 进行ARM开发需要掌握的知识,搞嵌入系统开发不像搞纯软件或纯硬件开发，它是一门综合性较强

13、的技术，要有庞大的知识体系支撑才能深入下去，才能做出好的产品。 一）硬件知识体系 1） 至少掌握一门单片机的开发，中断，定时器等概念的延续 2） 至少掌握一种EDA软件绘制原理图和PCB 如protel, powerpcb,cadence等,如果要开发ARM9，还要会布高速PCB 二）软件知识体系 1） 精通C语言，更加灵活的运用指针，如数组指针，函数指针，结构指针 2）操作系统知识，我们将要面对uc/os移植，uclinux的移植，uclinux内核编译及设备驱动程序的编写,第一节 进行ARM开发需要掌握的知识,3) RTOS软件开发 如vxworks, psos等 4）网络协议及分析调试软

14、件的使用 (TCP/IP,UDP,PING,RARP,PPP,IGMP,DCHP,TELNET) 另外， 个人还要有较强的英语阅读能力和信息获取能力 不断接受挑战，勇于获取新知识 摩尔定律声称芯片上的晶体管数量每两年将翻一番。套用在嵌入 式系统领域内，这就是说，不断地有功能更强，速度更快，价格更便宜的芯片产生。与之相适应，不断的有更好的调试手段和软件产生。这对嵌入 式系统工程师既是极大的挑战，也是更好的机遇，谁能快速跟进，谁就赢得了未来。,第二节 调试硬件及软件环境,首先，要有一块开发板或是学习板，目前市面上较多较便宜的 是基于S3C4510B和S3C44B0X芯片的板子，这两种芯片便宜， 功

15、能也很完善，资源丰富。 其次是有硬件调试器，有条件的可买在线仿真器。没有也可自制， 目前较多使用14针JTAG和20针wiggler兼容JTAG。 软件可使用SDT, ADS, 或IAR公司的IAR FOR ARM 也可使用自由软件linux, 在该环境下使用gdb调试，使用uclinux操作 系统,第三节 SDT的使用,SDT设置： 在ARM Debugger 内设置,第三节 SDT的使用,设置成 REMOTE_A 方式,第三节 SDT的使用,运行jtag.exe,运行ADW,第三节 SDT的使用,初始化系统 及SDRAM,第五章 S3C4510硬件设计,第一节 BOOT ROM的设计 第二

16、节 FLASH ROM的设计 第三节 SDRAM的设计 第四节 如何使用自带网口 第五节 如何扩展网口 第六节 如何扩展LCD,第一节 BOOT ROM的设计,a) bootrom的作用 一般而言，bootrom中的程序主要作用是通过串口下载应用程序映象（例VxWorks image）到ARM Flash ROM,主要过程是初始化ARM硬件,初始化串口UART1,从串口接收应用程序映象到SDRAM,初始化Flash ROM.最后将SDRAM中的应用程序映象写入Flash ROM. ARM 串口与PC机串口连接,由PC机下载应用程序映象目标板上的Flash ROM. 如果应用程序较大，通过串口就

17、可能要花好几分钟才能将程序从PC机下载到目标机里。通过网口下载应用程序，速度将大大提高。这时，bootrom还要初始化网口，并且包含FTP 客户端程序。,b）bootrom的大小，用多大的比较合适？ 用VXWORKS编译这样的bootrom为400多K字节。 因此，bootrom可采用容量为512K字节的SST39vf040，该芯片的工作电压为3.3V,如果要选用工作电压为5v的芯片，可选择sst39sf040。 c) bootrom的数据线宽度设置 在S3C4510复位时，系统自动选择bank0作为boot程序。Bank0的数据线宽度，由4510的73,74脚的逻辑电平来设定。B0SIZE1

18、:0为01byte 10-half word 11-word。 d)ROM的硬件连线 片选： nRCS0 写允许: nWEB (not WRITE BYE ENABLE),第一节 BOOTROM的设计,第二节 FLASH ROM的设计,如果跑上操作系统，应用程序将大于512K字节。 a)flash rom总容量 4510最多允许6个 bank rom/sram,总容量为4M words。 b)选用flash rom的例子 可选用sst39vf160 16M位(1 M x 16-Bit) Am29LV320D 32 M位 (2 M x 16-Bit) c）设计案例一则 在设计时可将flash通过

19、纽子开关同时挂到bank0和bank1上。当PC机下载应用程序到目标机时，将flash拨到bank1，下载完后在关电，拨回bank0。,第三节 SDRAM的设计,a)S3C4510支持两种内存 EDO(Extended Data Out) RAM扩展数据输出随机存储器：EDO内存取消了主板与内存两个存储周期之间的时间间隔，它每隔2个时钟脉冲周期传输一次数据，大大地缩短了存取时间，使存取速度提高30，达到60ns。EDO一般是72脚，目前已经被SDRAM所取代。 S(Synchronous)DRAM同步动态随机存储器：这是目前Pentium机普遍使用的内存。SDRAM将CPU与RAM通过一个相同

20、的时钟锁在一起，使RAM和CPU能够共享一个时钟周期，以相同的速度同步工作，每一个时钟脉冲的上升沿便开始传递数据，速度比EDO内存提高50。目前产品的最高速度可达5ns。它与CPU使用相同的时钟频率进行数据交换，它的工作频率是与CPU的外频同步的，不存在延迟或等待时间。,b)SDRAM硬件连线 片选：nSDCS 写允许: nDWE(DRAM WRITE ENABLE),nnot低电平有效 LDQM, UDQM数据输入输出屏蔽,选通ROM或SRAM时 ba0 ba1 Bank Address CLK Clock 系统时钟输入， 其它输入在时钟的上升沿输入SDRAM的寄存器,第三节 SDRAM的设计,c）一种常见的内存。 HY57V281620A 4 Banks x 2M x 16bits Synchronous DRAM128Mbits-16M byte 两片HY57V281620A可扩展成 8M 32bit(one word)内存 HY57V641620HG 4 Banks x 1M x 16Bit Synchronous DRAM 64Mbits-8M byte 两片HY57V641620A可扩展成 4M 32bit(one word)内存,第三节 SDRAM的设计,第四节 如何使用自带网口,S3C4510B自带一个10/100Mbps 以太网控制器（MAC），外