赵宏伟《嵌入式系统设计》第5章（0-1节）嵌入式内部可编程模块 2016jm.pptx

1、,第5章 嵌入式内部可编程模块,存储控制模块GPIO中断系统DMA定时部件UARTADC及触摸屏接口,1,典型ARM处理器,1,S3C44B0简介,S3C44B0是三星公司基于ARM7TDMI的嵌入式处理器，用于手持设备和 一般的低功耗应用。S3C44B0的主要技术特征：ARM7TMDMI核大小端模式控制中断控制器电源和时钟管理PWM定时器实时钟GPIO端口DMA控制器ADCLCD控制器I2CI2SSIO（14）额定参数(内核:2.5V,IO:3.3V,75MHz),1,S3C44B0X体系结构,1,10,9,7,6,5,4,3,2,16,15,14,13,12,11,1718,1,S3C44

2、B0X 封装形式,S3C44B0X的外部引脚采用两种封装形式，一种是160个引脚的LQFP 封装，另一种是160 脚的FBGA封装。,1,ARM9微处理器芯片,ARM微处理器有十几种内核结构，还有多种多样的内部功能配置组合，所以在设计一个系统时选择最合适的ARM芯片是非常重要的。一些主流的ARM9处理器芯片如：飞思卡尔：MC9328MX21Atmel公司：AT91SAM9263 三星：S3C2440A 意法半导体：STR91x 恩智浦半导体：LPC2000 系列,1,飞思卡尔公司的MC9328MX21,美国飞思卡尔公司采用ARM内核 的微处理器命名为i.MX系列，该系列主要包含以下子系列：i.

3、MXS，i.MXL，i.MX1，i.MX21，i.MX27，i.MX31，i.MX35，MX37、.MX51该系列微处理器主要应用于智能 手机、便携式多媒体播放器、便 携式导航设备、视频监控、销售 终端机系统和条码扫描仪等消费 类、工业、健康等领域的产品。最大内核工作时钟可达266 MHz集成了NAND Flash控制器接口，可以选用廉价的NAND Flash器件 作为系统的非易失存储器,1,1,Atmel公司的AT91SAM9263,1,意法半导体公司的STR91x,意法半导体有限公司(STMicroelectronics)是全球最大 的半导体公司之一。采用ARM内 核微处理器包括三个系列：

4、Cortex-M3内核的STM32系列、ARM7TDMI内核的STR7系列、ARM966E-S内核的STR9系列。STM32系列产品具有业界最优的 功耗水平。STR7系列产品适合嵌入式控制应 用，如工业控制、工厂自动化、销售终端设备、医疗和测试设备 以及电信和消费电子应用等。STR9系列加入了联网功能，使实 现各种要求苛刻的应用变得更加 简单和廉价。,S3C2440简介,S3C2440是三星公司的16/32位精简指令集（RISC）微处理器，为面向手持设备和普通应用提供了低功耗和高性能的小型芯片微控制器的解决方案。S3C2440基于ARM920T核心，采用0.13m的CMOS标准宏单元和存储器

5、单元，具有低功耗、简单、精致、且全静态设计等特点，特别适合于对成 本和功率敏感型的应用。S2C2440采用了新的总线架构如先进微控制总线构架（AMBA）。ARM920T实现了MMU，AMBA总线和哈佛结构高速缓冲体系结构，这 一结构具有独立的16KB指令高速缓存和16KB数据高速缓存，每个都是由 具有8字长的行（line）组成。为了降低整体系统成本，S3C2440A提供了丰富的内部设备。,1,ARM920内核,1,7,6,5,4,3,8,指令MMU,外部接口,ARM9TDMI处理器核心（包含ICE）,C13,数据MMU,C13,数据缓存,（16KB）,写回 PA Tag RAM,写 缓冲器,A

6、MBA总线I/F,2 CP15,JTAG,IPA31:0,ID31:0,DD31:0,DPA31:0,WBPA31:0,DVA31:0,DV2A31:0,ARM920T,指令缓存（16KB）,IVA31:0,1,S3C2440 体系结构,AMBA(Advanced Microcontroller BusArchitecture)标准定义了三 组总线：AHB(AMBA高性 能总线)、ASB(AMBA系统 总线)、和APB(AMBA外设 总线)。,1,S3C2440 集成的片上功能,1.2V内核供电，1.8V/2.5V/3.3V存储器供电，3.3V外部I/O供电，具备16KB的指令缓存和16KB的

7、数据缓存和MMU的微处理器；外部存储控制器（SDRAM控制和片选逻辑）；LCD控制器（最大支持4K色STN和256K色TFT）提供1通道LCD专用DMA；4通道DMA并有外部请求引脚；3通道UART（IrDA1.0，64B发送FIFO和64B接收FIFO）；2通道SPI；1通道IIC总线接口（支持多主机）；1通道IIS总线音频编码器接口；AC97编解码器接口；兼容SD主接口协议1.0版和MMC卡协议2.11兼容版；2通道USB主机/1通道USB设备（1.1版）；4通道PWM定时器和1通道内部定时器/看门狗定时器；8通道10位ADC和触摸屏接口；具有日历功能的RTC；摄像头接口（最大支持4096

8、4096像素输入；20482048像素输入支持缩放）；130个通用I/O口和24通道外部中断源；具有普通、慢速、空闲和掉电模式；具有PLL片上时钟发生器。,1,S3C2440 特性1,1）体系结构手持设备的完整系统和普通嵌入式应用；16/32位RISC体系架构和ARM920T CPU核心的强大的指令集；增强型ARM架构MMU以支持WinCE、EPOC 32和Linux操作系统；指令高速缓存、数据高速缓存、写缓冲和物理地址TAG RAM以减少执行 主存储器带宽和延迟性能的影响；ARM920T CPU核支持ARM调试架构；内部先进微控制器总线架构（AMBA）（AMBA2.0，AHB/APB）。,1

9、,S3C2440 特性2,2）系统管理支持大/小端；地址空间：每Bank有128MB（总共1GB）；支持可编程的每Bank 8/16/32位数据总线宽度；BANK0到BANK6固定Bank的起始地址；BANK7具有可编程Bank起始地址和大小；8个存储器Bank：6个存储器Bank为ROM、SRAM，其他两个存储器Bank为ROM/SRAM/SDRAM；所有存储器具备完整可编程访问周期；支持外部等待信号来扩展总线周期；支持SDRAM掉电时自刷新模式；支持从各种类型ROM启动（NOR/NAND Flash，EEPROM或其他）。,1,S3C2440 特性3,3）NAND Flash启动引导（Bo

10、otloader）支持从NAND Flash启动；4KB的启动内部缓冲区；支持启动后NAND Flash作为存储器；支持先进NAND Flash。4）高速缓存存储器64路指令缓存（16KB）和数据缓存（16KB）的组相联高速缓存；每行8字长度，其中含一个有效位和两个dirty位；伪随机或循环robin置换算法；执行直写或回写高速缓存刷新主存储器；写缓冲区可以保存16字的数据和4个地址。,1,S3C2440 特性4,5）时钟和电源管理片上MPLL和UPLL：UPLL产生时钟运作USB主机/设备MPLL产生时钟 运作1.3V下最高400MHz的MCU；用软件可以有选择的提供时钟给各功能模块；电源模

11、式：普通、慢速、空闲和睡眠模式；,1,普通模式：正常运行模式；慢速模式：无PLL的低频率时钟；空闲模式：只停止CPU的时钟；睡眠模式：关闭包括所有外设的核心电源；,EINT15:0或RTC闹钟中断触发从睡眠模式中唤醒。,S3C2440 特性5,6）中断控制器60个中断源（1个看门狗，5个定时器，9个UART，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USB，1个LCD，1个电池故障，1个NAND，2个摄像头，1个Nand Flash，1个 AC97）；外部中断源中电平/边沿模式；可编程边沿和电平的极性；支持快速中断请求（FIQ）给非常紧急的中断

12、请求。7）脉宽调制（PWM）定时器4通道16位具有PWM功能的定时器，1通道16位基于DMA或基于中断运行 的内部定时器；可编程的占空比、频率和极性；失效区发生器；支持外部时钟源。,1,S3C2440 特性6,8）RCT（实时时钟）完整时钟特性：毫秒、秒、分、时、星期、日、月和年；工作在32.768kHz时钟频率；闹钟中断；时钟节拍中断。9）通用输入/输出端口24个外部中断端口；130个复用输入/输出端口。10）DMA控制器4通道DMA控制器；支持存储器到存储器，IO到存储器，存储器到IO和IO到IO的传输；采用触发传输模式来提高传输速率。,1,S3C2440 特性7,11）UART3通道基于

13、DMA或基于中断运行的UART；支持5位、6位、7位、或8位串行数据发送/接收；支持UART运行在外部时钟（UEXTCLK）；可编程波特率；支持IrDA 1.0；测试用回环模式；每个通道都包含内部64位发送FIFO和64位接收FIFO。12）A/D转换器和触屏接口8 通道多路复用ADC；最高500kbit/s（转换周期20微秒）和10位分辨率；内置FET触屏接口。,1,S3C2440 特性8,13）IIC总线接口1通道多主机IIC总线；串行、8位、双向数据传输，在标准模式下可达100kbit/s或快速模式下可 达400kbit/s。14）LCD控制器STN LCD显示特性支持3种类型STN L

14、CD面板：4位双扫描，4位单扫描和8位单扫描显示类 型；支持单色模式，4阶灰度，16阶灰度，256色和4096 色的STN LCD；支持多种屏幕尺寸，实际屏幕尺寸典型值为640480、320240、160160和其他。最大帧缓冲区大小为4MB，256色模式下最大实际屏幕 尺寸为40961024、20482048、10244096和其他。,1,S3C2440 特性9,15）TFT（薄膜晶体管）彩色显示特性支持彩色TFT的1、2、4或8 bpp（位/像素）调色显示；支持彩色TFT的16，24 bpp非调色真彩显示；支持在24 bpp模式下最大16M色的TFT；内嵌LPC3600时序控制器，支持LT

15、S350Q1-PD1/2（三星3.5寸竖屏/256K 色/反光型a-Si TFT LCD）；内嵌LCC3600时序控制器，支持LTS350Q1-PE1/2（三星3.5寸竖屏/256K 色/半透型a-Si TFT LCD）；支持多种屏幕尺寸，实际屏幕尺寸典型值为640480，320240，160160 和其他，最大帧缓冲区大小为4MB，64K色模式下最大实际屏幕尺寸为20481024和其他。,1,S3C2440 特性10,16）看门狗定时器16位看门狗定时器；中断请求或系统复位超时。17）IIS总线接口1通道IIS总线，运行在基于DMA音频接口；串行，8/16位每通道数据传输；发送/接收具备12

16、8B（64B+64B）FIFO；支持IIS 格式和MSB-justified 数据格式AC97音频编/解码器接口；支持16 位采样；1通道立体声PCM输入，1通道立体声PCM输出和1通道MIC输入。,1,S3C2440 特性11,18）USB主机（Host）2个USB主机端口；遵从OHCI Rev.1.0；兼容USB 规格1.1版本。19）USB设备（Device）1个USB设备端口；5个USB设备端点；兼容USB规格1.1版本。,1,S3C2440 特性12,20）SD主机接口正常、中断和DMA数据传输模式（可按字节，半字，字传输）；支持DMA burst4访问（只支持字传输）；兼容SD记忆卡协议1.0版本；兼容SDIO卡协议1.0版本；发送/接收具备64B的FIFO；兼容MMC卡协议2.11版本。21）SPI接口兼容2通道SPI接口协议2.11版本；发送/接收具备2个8位移位寄存器；基于DMA或基于中断运行。,1,S3C2440 特性13,22）摄像头接口支持ITU-R BT 601/656 8位模式；发送/接收具备2个8位移位寄存器；基于DMA或基于中断运行；DZI（数字放大）能