第五章基于S3C2410的系统硬件设计.ppt

1、第5章 基于S3C2410的系统硬件设计,5.1 S3C2410简介,一、S3C2410内核和协处理器 S3C2410是韩国三星公司的一款基于ARM920T内核的32位RISC嵌入式微处理器，主要面向手持设备以及高性价比，低功耗的应用。运行的频率可以达到266MHz。 ARM920T核由ARM9TDMI，存储管理单元（MMU）和高速缓存三部分组成。其中MMU可以管理虚拟内存，高速缓存由独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache组成。 ARM920T有两个协处理器：CP14和CP15。CP14用于调试控制，CP15用于存储系统控制以及测试控制。,二、S3C2410外设概览 支持STN和

2、TFT的LCD控制器 SDRAM控制器和外部存储器接口 NandFlash控制器 3个通道的UART，其中一个通道可作为红外通讯接口 4个通道的DMA 4个定时器和1个内部时钟 8通道的10位ADC,二、S3C2410外设概览 四线电阻式触摸屏接口 IIS音频接口 2个USB主机接口，1个USB设备接口 1个IIC总线接口和2个SPI总线接口 SD卡接口 看门狗定时器和RTC实时时钟 117个通用I/O口和24个外部中断源,5.1.1 S3C2410的特点,1、结构体系 ARM920T内核，16/32位精简指令集; 增强的MMU存储管理体系，支持WinCE和Linux;,2、系统管理 存储格式

3、大/小端支持 8个存储器BANK，其中6个可用于ROM、SRAM等，2个用于ROM、SRAM和SDRAM 每个BANK地址空间128MB（共1GB） 每个BANK可以编程设置8/16/32位总线宽度 BANK0到BANK6是固定起始地址的 BANK6和BANK7的容量可设置 支持多种类型的ROM启动，NorFlash、NandFlash和EEPROM等,3、NandFlash启动装载器 支持NandFlash启动 4K字节的内部BUFFER用于启动 启动后支持NandFlash作为存储设备,4、 Cache存储器 16K字节的指令缓存和16K字节的数据缓存 写通或写回操作来更新主存 写缓冲能保

4、持16个字的数据和4个地址,5、时钟和电源管理 片上MPLL和UPLL，UPLL产生时钟给USB HOST和USB Device，MPLL产生时钟给CPU，最高频率高达266MHz 片上每个功能模块的时钟输入都可以通过软件设置来使能或禁止,5、时钟和电源管理 电源模式包括正常模式、慢模式、IDLE模式、关机模式 慢模式使用低频率时钟，PLL不开启 IDLE模式下除CPU之外的时钟都被停止 关机模式下内核和所有外设的电源都被切断,6、中断控制器 55个中断源（1个看门狗定时器，5个定时器，9个异步串口，24个外部中断，4个DMA，2个RTC，2个ADC，1个IIC，2个SPI，1个SDI，2个U

5、SB，1个LCD和1个电池） 外部中断源可设置为电平中断和边沿中断 电平中断和边沿中断可设置极性 支持快速中断和非常紧急中断,7、PWM定时器 基于DMA和中断操作的4通道16位定时器/1通道16位内部定时器，支持PWM功能 可编程的占空比、频率和极性,8、RTC实时时钟 完全的时钟特性：秒、分、小时、日期、星期、月份、年 定时报警中断 时钟节拍中断,9、通用IO口 117个复用的输入和输出端口 24个外部中断口 每个IO口可设置内部上拉使能或禁止,10、异步串行口 基于DMA和中断操作的3通道异步串行口 支持5位、6位、7位和8位的串行数据发送和接收 可编程的波特率 支持红外通讯协议 每一通

6、道都带有16字节的发送FIFO和16字节的接收FIFO,11、DMA控制器 4通道的DMA控制器 支持存储器到存储器、IO到存储器、存储器到IO、IO到IO之间进行DMA传送 突发传输模式用来提高传送速度,12、ADC和触摸屏 8通道复用的10位ADC 最大500K/s的转换速率,13、LCD控制器STN显示特性 支持单色、4级或16级灰度的黑白屏以及256色和4096色的彩色STN LCD屏 典型屏幕大小：640480、320240、160160 最大虚拟屏大小为4Mbytes 在256色下最大虚拟屏大小：40961024，20482048，10244096等,14、LCD控制器TFT显示特

7、性 彩色TFT显示支持1，2，4或8bpp（位/象素）的调色板 彩色TFT支持16bpp无调色板真彩显示 在24bpp位模式下，最大可支持16M彩色TFT 典型屏幕大小：640480，320240，160160 最大虚拟屏大小是4M字节,15、看门狗定时器 看门狗为16位定时器 当看门狗发生超时的时候，它可以发出中断请求或者进行系统复位,16、IIC总线接口 8位串行数据双向传输 标准模式传送速度100Kbit/秒，快速模式传送速度400Kbit/秒;,17、IIS总线接口 1通道基于DMA操作的IIS总线音频接口; 串行数据传输，每通道8位或16位; 传送和接收各有64字节的FIFO; 支持

8、IIS格式和MSBjustified数据格式;,18、USB HOST接口 2个USB HOST端口 兼容OHCI标准V1.0 支持USB规范V1.1,19、USB Device接口 1个USB Device端口 5个USB Device节点 支持USB规范V1.1,20、SD卡接口 支持SD存储卡协议V1.0 传送和接收均有FIFO 基于中断和DMA操作 支持MMC卡协议V2.11,21、SPI总线接口 支持两通道SPI协议V2.11 28位移位寄存器用于传送和接收 基于中断和DMA操作,22、工作电压和频率 工作在200MHz时内核电压为1.8V 工作在266MHz时内核电压为2.0V 存

9、储器和IO的电压是3.3V 最高频率266MHz,1、存储控制器简介 S3C2410的存储控制器提供存取外存的控制信号。 小端/大端格式（软件选择） 地址空间：128MB/组（总共1GB/8组） 存取单位可编程 第1组第7组（8/16/32位） 第0组（16/32位）,5.1.2 存储器控制器,5.1.2 存储器控制器,6组可为ROM、SRAM 2组可为ROM、SRAM、SDRAM 7组首地址固定，最后1组首地址可以调整 最后2组容量可以编程调整 存取周期可以编程调整 外部WAIT信号用于扩展总线周期 支持SDRAM的自动刷新和掉电模式,2、第6组和第7组的地址,5.1.3 Nand Flas

10、h控制器,1、闪存存储器技术分类 全球闪速存储器的主要供应商有AMD、ATMEL、Fujistu、Hitachi、Hyundai、Intel、Micron、Mitsubishi、Samsung、SST、SHARP、TOSHIBA。 由于各自技术架构的不同，分为几大阵营：NOR 技术，NAND技术，AND技术以及由EEPROM派生的闪存存储器。现在NOR FLASH与NAND FLASH用得比较多。,2、NAND Flash 介绍,Samsung、TOSHIBA和Fujistu 支持NAND技术Flash存储器。 这种结构的闪速存储器适合于纯数据和文件存储，主要作为Smart Media卡、Co

11、mpact Flash卡、PCMCIA ATA卡、固态盘的存储介质，并正成为闪速磁盘技术的核心。,5.1.3 Nand Flash控制器,NAND Flash存储器特点 （1）以页（256B或512B）为单位读和编程，以块（4K或8K或16K）为单位擦除； （2）串行读取，数据、地址采用同一总线； （3）尺寸小、引脚少、成本低。,2、NAND Flash 介绍,5.1.3 Nand Flash控制器,NAND Flash 控制器流程图,5.1.3 Nand Flash控制器,NAND Flash 工作原理,5.1.3 Nand Flash控制器,5.2.1 S3C2410A的IO口工作原理 S

12、3C2410有117个复用功能输入/输出端口引脚 Port A （GPA） 23个输出端口 Port B （GPB） 11个输入/输出端口 Port C （GPC） 16个输入/输出端口 Port D （GPD） 16个输入/输出端口 Port E （GPE） 16个输入/输出端口 Port F （GPF） 8个输入/输出端口 Port G （GPG） 16个输入/输出端口 Port H （GPH） 11个输入/输出端口,5.2 I/O口,5.2.1 S3C2410A的IO口工作原理 IO口寄存器 （1）端口配置寄存器（GPACON-GPHCON） 在S3C2410中，大部分的引脚是复用的。所

13、以，对于每个引脚要求定义一个功能。端口配制寄存器（PnCON）定义每一个引脚的功能。 （2）端口数据寄存器（GPADAT-GPHDAT） 如果端口配置为输出端口，数据能被写到PnDAT对应的位。如果端口配置为输入端口，能从PnDAT对应的位中读出数据。,（3）端口上拉寄存器（GPBUP-GPHUP） 控制每个端口组的上拉寄存器的使能或禁止。当对应位为0，这个引脚的上拉寄存器是允许的。当为1时，上拉寄存器是禁止的。 （4）MISCELLANEOUS控制寄存器 控制数据端口的上拉寄存器高阻状态USB通道以及CLKOUT。 （5）外部中断控制寄存器（EXTINTN） 24个外部中断由多种方式来请求。

14、EXTINTn寄存器可以配置外部中断的请求信号的触发方式为低电平触发、高电平触发、下降沿触发、上升沿触发以及双边沿触发。,5.2.2 I/O口编程实例 通过对G口控制LED1和LED2实现轮流闪烁 void Main(void) int flag,I; Target_Init();/进行硬件初始化操作，包括对I/O口的初始化 for(;) if (flag=0) for(i=0;i1000000;i+); /延时 rGPGCON=rGPGCON /第8位输出低电平、第9位输出高电平,5.2.2 I/O口编程实例 for(i=0;i1000000;i+); /延时 flag=1; else for(i=0;i1000000;i+); /延时 rGPGCON=rGPGCON ,5.3 中断,1、S3C2410的中断类型 S3C2410拥有7种不同的异常中断类型，根据ARM系列中断处理的特点,各种异常中断对应于ARM系列的不同工作模式 。,5.3.1 ARM的中断原理,1、S3C2410的中断类型,5.3.1 ARM