《ARM嵌入式系统》实验讲义.docx

1、ARM嵌入式系统实验讲义实验一 实验平台熟悉与ADS开发环境一、实验目的1. 熟悉EL-ARM-DSP-IV实验系统；2. 熟悉ADS开发环境二、实验内容1. 了解ARM核心板和实验箱底板的硬件资源；2. 通过ADS1.2集成开发环境实现最简单程序来熟悉实验过程。三、实验设备1. 硬件：EL-ARM-DSP-IV教学实验箱，Intel Core i3PC机，J-Link仿真器，串口电缆。2. 软件：Windows XP操作系统， ADS1.2集成开发环境，仿真调试驱动程序四、EL-ARM-DSP-IV实验系统的资源介绍1、EL-ARM-DSP-IV实验箱硬件资源概述EL-ARM-DSP-IV型

2、教学实验系统属于一种综合的教学实验系统，该实验系统集成ARM和DSP的控制接口，实现了多模块多CPU协同工作的应用实验。它是集学习、应用编程、开发研究于一体的ARM和DSP实验教学系统。用户可根据自己的需求选用不同类型的CPU适配板，在不需要改变任何配置情况下，支持的ARM板卡有EL-ARM9-S3C2410（ARM9）和ARM10。支持的DSP板卡有：TECH_V2407、TECH_V2812、TECH_V5402、TECH_V5409、TECH_V5416、TECH_V5509、TECH_V6XXX等，可完成ARM9和ARM7的学习，同时，实验系统上的Tech_V总线能够拓展较为丰富的实验

3、接口板。用户在了解“E_LAB”标准后，能研发出不同用途的实验接口板。除此之外，在实验板上有丰富的外围扩展资源（模拟信号发生器，数字量IO输入输出，语音编解码、人机接口等单元），可以完成ARM和DSP的基础实验、算法实验和数据通信实验、扩展实验；可以完成ARM操作系统下与DSP协同多CPU工作等。综上所述，该实验系统可以满足广大用户的需求，是各类用户的理想选择。下面给出该实验系统的基本框图，其中蓝色模块为ARM模块，粉色模块为DSP模块，无色模块为ARM和DSP的共用模块。1.1 ARM部分硬件组成该实验系统硬件资源主要包括： 一组CPU板接口：支持ARM9核心板，ARM10核心板； 一组E_

4、LAB接口：扩展E-LAB模块； CPLD单元：处理ARM，DSP的逻辑和时序 语音处理单元：IIS格式，芯片UDA1341TS，采样频率最高48KHz； LCD液晶显示单元：8寸TFT屏； 触摸屏单元： 四线电阻屏，8寸； 键盘单元：4X4键盘，带8位LED数码管；芯片HD7279A； 数字量输入输出扩展单元 一个USB扩展单元：USB2.0，芯片CY768013。1.2 核心板的硬件资源（ARM920T核）在核心CPU板上包括下列单元和芯片，32位ARM920T的处理器，即三星的S3C2410芯片，两片动态存储器，每片32M字节，一片32M字节的NAND_flash存储器，一个USB主接口

5、，一个USB从接口，一个10/100M的以太网控制芯片，完成网络访问功能，一个UART接口，完成串口通信，最高波特率率为115200bps, 一个RTC实时时钟，一个5V转3.3V和1.8V的电源管理模块，一个20针的JTAG调试接口。具体元器件见表1-1。表1-1芯片名称数量功能板上标号S3C24101ARM920T，中央处理器S3C2410XHY57V5616202动态存储器（SDRAM），32MB/片HY57V561620K9F56081海量存储器，32MBK9F5608UAX88796110/100M以太网控制器AX88796AS1117-3.315V转3.3VAS1117-3.3AS

6、1117-1.815V转1.8VAS1117-1.8MAX32321RS232转换IMP811-S1复位IMP811具体的单元、跳线见表1-2。表1-2标号名称功能JP1JTAG复位单元控制nRESET与nTRST是否接通AREF SEL模拟参考电压选择短接后连接到VDD33，否则接地3S/4S3Step与4Step选择设置Nand Flash的运行模式，选择NCON（CPU引脚）与3Step、4Step连接RESET复位键系统复位按键PS电源插座电源插座，接5V电源SW电源开关拨向EXT接通，拨向INT断开电源USB-HOST主USB单元主USBUART0(CROSS/F)串口0单元和S3C

7、2410的串口0通信USB-DEVICE从USB单元USB设备RJ45网络单元访问以太网ARM-JTAGJTAG插座20针JTAG插座，用于与宿主机通信INTERFACE C功能单元INTERFACE B数据、地址单元INTERFACE A功能单元表1-3为核心板上各LED指示灯的意义。表1-3标号名称功能PWRLED灯电源指示灯LED1LED灯GPI/O 口G口的第8位指示LED2LED灯GPI/O 口G口的第9位指示表1-4为核心板上的晶振单元表1-4标号名称功能12MHzCPU主时钟晶振外接12MHz32KHzRTC时钟晶振外接32.768KHz25MHz网络时钟晶振外接25MHz2、核

8、心板资源的具体介绍2.1电源模块在S3C2410 CPU板上由于其内核采用1.8V，I/O接口采用3.3V供电，因此需要将通用的5V转换成1.8V和3.3V。图1-1-2为使用LM1117电源转换芯片把5V转成3.3V和1.8V的转换电路。图1-1-12.2 NAND_FLASH海量存储器单元该存储单元在板卡上标号为K9F5608U，选用32MB字节的K9F5608U，8位数据总线，该芯片由S3C2410的相关引脚直接控制， CPU分配给它的地址空间为0x0000 00000x01ff ffff。启动代码部分则放在从0x0000 0000开始的地址空间内。系统将CPU的引脚OM1:0设置成00

9、b，当核心板上电复位时，系统首先将Nand_Flash开始的04K的程序映射到SteppingStone区，然后从那里开始执行。Nand_Flash可以存放数据和程序，但需要特定的指令进行读写。2.3同步动态存储器单元该存储单元在板卡上标号为HY57V561620。选用两片8MB字节的 HY57V561620，32位数据总线。片选NSCS6接两片HY57V561620单元作为片选信号，CPU分配给这两片HY57V561620单元的地址空间分别为0x3000 0000 - 0x31ff ffff, 0x3200 0000-0x33ffffff,也就是S3C2410CPU的Bank6区和Bank7

10、区。2.4 RS232串口单元该存储单元在板卡上标号为UART0(CROSS/F)，选用了MAX3232电压转换芯片，进行PC机与CPU板的串口通讯。它采用收、发、地，三线连接，无握手信号。通过S3C2410内部的串口0控制器进行控制。2.5 主/从USB单元该单元在板卡上标号为USB-HOST和USB-DEVICE，通过S3C2410内部的USB主控制器和USB设备控制器进行控制。2.6 网络单元该存储单元在板卡上标号为AX88796，选用了ASIX公司的AX88796网络芯片，传输速率为10/100M自适应，16位数据总线传输，片选NGCS2接网络单元。CPU分配给AX88796单元的地址

11、空间为0x1000 00000x1800 0000,也就是S3C2410CPU的bank2区。S3C2410CPU的外部中断ExINT2响应该中断。RJ45插座上面自带数据传输的指示灯。为清楚显示核心板上各存储区及单元，见表1-5。表1-5标号名称存储区存储的有效区容量（字节）HY57V561620同步动态存储器Bank70x3200 0000 - 0x33ff ffff32MHY57V561620同步动态存储器Bank60x3000 0000 - 0x31ff ffff32MAX88796网络控制器Band20x1000 0000后的若干若干寄存器NAND_FLASH海量存储器Bank00x

12、0000 0000 - 0x01ff ffff32M2.7 JTAG单元JTAG(Joint Test Action Group，联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试，JTAG技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路TAP（Test Access Port，测试访问口），通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。目前大多数比较复杂的器件都支持JTAG协议，如ARM、DSP、FPGA器件等。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。通过JTAG接口，可对

13、芯片内部的所有部件进行访问，因而是开发调试嵌入式系统的一种简洁高效的手段。目前JTAG接口的连接有两种标准，即14针接口和20针接口，EL-ARM-DSP-IV核心板上使用的是20针接口。接口定义见表1-6。表1-6引脚名 称描 述引脚名 称描 述1VTref目标板参考电压，接电源7TMS测试模式选择2VCC接电源9TCK测试时钟3nTRST测试系统复位信号11RTCK测试时钟返回信号4-20偶数引脚GND接地13TDO测试数据串行输出5TDI测试数据串行输入15nRESET目标系统复位信号17、19NC未连接在核心板上，JTAG的第1脚用一黄色的方框标注，当串口、USB口、网络口向左摆放时，

14、第1脚下面的管脚为第2脚，它左面的管脚依次为3，5，19；第2脚左面的管脚依次为4，6，20。2.8 核心CPU板上的外接接口单元在CPU板上有INTERFACE A、INTERFACE B、INTERFACE C，3个外扩接口单元，现对这三个接口的引脚加以说明。INTERFACE B：INTERFACE B扩展信号是地址、数据总线和读写、片选信号：见表1-7表1-7序号代号含义IO备注序号代号含义IO备注1+5V+5V电源41VDD33+3.3V电源2+5V+5V电源42VDD33+3.3V电源3LA19地址线O43NC空脚空4LA18地址线O44NC空脚空5LA17地址线O45NC空脚空6

15、LA16地址线O46NC空脚空7EXA15地址线O47NC空脚空8EXA14地址线O48NC空脚空9EXA13地址线O49NC空脚空10EXA12地址线O50NC空脚空11GND地51GND地12GND地52GND地13EXA11地址线O53EXD15数据线IO14EXA10地址线O54EXD14数据线IO15EXA9地址线O55EXD13数据线IO16EXA8地址线O56EXD12数据线IO17EXA7地址线O57EXD11数据线IO18EXA6地址线O58EXD10数据线IO19EXA5地址线O59EXD9数据线IO20EXA4地址线O60EXD8数据线IO21+5V+5V电源61GND地

16、22+5V+5V电源62GND地23EXA3地址线O63EXD7数据线IO24EXA2地址线O64EXD6数据线IO25EXA1地址线O65EXD5数据线IO26EXA0地址线O66EXD4数据线IO27LA21地址线O67EXD3数据线IO28LA20地址线O68EXD2数据线IO29NC空脚69EXD1数据线IO30NC空脚70EXD0数据线IO31GND地71GND地32GND地72GND地33NC空脚空73LNOE使能信号O34NC空脚空74LNWE写信号O35NC空脚空75LNOE使能信号O36NC空脚空76NWIT等待信号I37NC空脚空77NC空脚空38NC空脚空78NGCS0片

17、选信号O39NC空脚空79GND地40NC空脚空80GND地INTERFACE A：INTERFACE A扩展信号外设信号接口：见表1-8。表1-8序号代号含义IO备注序号代号含义IO备注1+12V+12V电源41NC空脚空2-12V-12V电源42IISDIIIS数据输入I3GND地43GND地4GND地44GND地5+5V+5V电源45TOUT0定时器输出0O6+5V+5V电源46TCLK0定时器时钟输出0连接至CPU的TCLK0引脚7GND地44 NC空脚空8GND地48EINT1中断1I外部输入中断信号，连接到CPU的中断9+5V+5V电源49TOUT1定时器输出110+5V+5V电源

18、50TCLK1定时器时钟输出1连接至CPU的TCLK1引脚11NC空脚空51GND地12NC空脚空52GND地13NC空脚空53EINT0中断0I外部输入的中断信号，连接到CPU的中断14NC空脚空54NC空脚空15NC空脚空55NC空脚空16NC空脚空56NGCS1片选信号1O17NC空脚空57NC空脚空18NC空脚空58NC空脚空19+3.3V+3.3V电源59RESET复位信号O20+3.3V+3.3V电源60NC空脚空21SPICLK0SPI时钟输出OCPU引脚61GND地22MISO0SPI数据输入ICPU引脚62GND地23nSS0SPI片选OCPU引脚63NC空脚空24MOSI0

19、SPI数据输出OCPU引脚64NC空脚空25GND地65NC空脚空26GND地66NC空脚空27NC空脚空67EINT7中断7I外部输入的中断信号，连接到CPU的中断28NC空脚空68EINT3中断3I外部输入的中断信号，连接到CPU的中断29NC空脚空69NGCS3片选信号3O30NC空脚空70NGCS1片选信号1O31GND地71NC空脚空32GND地72NC空脚空33NC空脚空73NC空脚空34NC空脚空74NC空脚空35IISLRCLKIIS左右声道时钟O75NC空脚空36IISDOIIS数据输出O76GND地37GND地77GND地38GND地78NC空脚空39IISCLKIIS输出

20、时钟O79GND地40NC空脚空80GND地INTERFACE C用来扩展INTERFACE A、INTERFACE B没有扩展的CPU信号，如AD输入、液晶、串口等和扩展子板间的通讯信号。见表1-9。表1-9序号代号含义IO备注序号代号含义IO备注1+5V+5V电源41SDCLKSD卡时钟OEL-830底板未使用2+5V+5V电源42SDCMDSD卡命令OEL-830底板未使用3AIN0模拟输入0I43AIN6模拟输入6I4AIN1模拟输入1I44AIN7模拟输入7I5AIN2模拟输入2I45NC空脚6AIN3模拟输入3I46CDCLKCPU信号，解码器系统时钟O7AIN4模拟输入4I47V

21、D19液晶数据19OCPU引脚8AIN5模拟输入5I48VD20液晶数据20OCPU引脚9AREFB模拟输入负参考电压I49VD21液晶数据21OCPU引脚10AREFT模拟输入正参考电压I50VD22液晶数据22OCPU引脚11AVCOM模拟输入参考电压公共端I51VD23液晶数据23OCPU引脚12TOUT2定时器输出2O52VD10液晶数据10OCPU引脚13TOUT3定时器输出3O53VD11液晶数据11OCPU引脚14NC空脚54VD12液晶数据12OCPU引脚15ExINT4外部中断4I55VD13液晶数据13OCPU引脚16ExINT5外部中断5I56VD14液晶数据14OCPU

22、引脚17ExINT6外部中断6I57VD15液晶数据15OCPU引脚18ExINT7外部中断7I58VD3液晶数据3OCPU引脚19nGCS4片选O59VD4液晶数据4OCPU引脚20nGCS5片选O60VD5液晶数据5OCPU引脚21NGCS4片选O61VD6液晶数据6OCPU引脚22nGCS5片选O62VD7液晶数据7OCPU引脚23LnWBE0写字节使能0O63TSMX接触摸屏XN脚OCPU引脚24LnWBE1写字节使能1O64TSMY接触摸屏YN脚OCPU引脚25LnWBE2写字节使能2O65TSPY接触摸屏YP脚OCPU引脚26LnWBE3写字节使能3O66TSPX接触摸屏XP脚OC

23、PU引脚27UCLK输入输出口IO67VM-VDEN液晶电压控制信号I28GPH1输入输出口IO68VF-VS液晶桢时钟O29CLKOUT0时钟输出信号源0O69VL-HS液晶线时钟O30CLKOUT1时钟输出信号源1O70VCLK液晶位时钟O31IICSCLIIC总线时钟O71VD0液晶数据0O32IICSDAIIC总线数据IO72VD1液晶数据1O33RXD1串口1接收数据I73VD2液晶数据2O34TXD1串口1发送数据O74VD3液晶数据3O35RXD2串口2接收数据I75VD4液晶数据4O36TXD2串口2发送数据O76VD5液晶数据5O37SDDAT0SD卡数据0OEL-830底板未使用77VD6液晶数据6O38SDDAT1SD卡数据1OEL-830底板未使用78VD7液晶数据7O39SDDAT2SD卡数据2OEL-830底板未使用79GND