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1、印制板的设计第五章 嵌入式硬件平台设计最小系统的设计S3C2410X概述外设及系统总线硬件系统的调试JXARM9-2410的硬件组成嵌入式系统体系结构设计q本章将以武汉创维特公司生产的JXARM9-2410教学系 统为原型，详细分析系统的硬件设计步骤、实现细节以 及调试技巧等。S3C2410X内部结构图S3C2410X片上资源S3C2410X概述qARM920T核、工作频率203MHz；q16KB 数据Cache， 16KB 指令Cache，MMU，外部存储器控制器；qLCD控制器（支持黑白、灰度、Color STN、TFT屏），触摸屏接口；qNAND FLASH控制器，SD/MMC接口支持，
2、4个DMA通道；q3通道UART、1个多主I2C总线控制器、1个IIS总线控制器；q4通道PWM定时器及一个内部定时器；q117个通用I/O口； 24个外部中断源；q8通道10位ADC；q实时时钟及看门狗定时器等。q两个USB主/一个USB从；S3C2410X特性S3C2410X概述q内核:1.8V I/O及存储器 : 3.3Vq电源管理模式：Normal、Slow、Idle、Power off q272-FBGAS3C2410X的引脚分布图S3C2410X概述S3C2410X的存储器映射总线控制信号S3C2410X的引脚信号描述SDRAM/SRAMS3C2410X的引脚信号描述NAND Fl
3、ashS3C2410X的引脚信号描述LCD控制信号S3C2410X的引脚信号描述中断控制信号S3C2410X的引脚信号描述DMA控制信号S3C2410X的引脚信号描述UART控制信号S3C2410X的引脚信号描述ADCS3C2410X的引脚信号描述IIC-BUS控制信号S3C2410X的引脚信号描述IIS-BUS控制信号S3C2410X的引脚信号描述触摸屏接口控制信号S3C2410X的引脚信号描述USB主接口信号S3C2410X的引脚信号描述USB从接口信号S3C2410X的引脚信号描述SPI接口信号S3C2410X的引脚信号描述GPIOS3C2410X的引脚信号描述TIMER/PWM控制信号
4、S3C2410X的引脚信号描述复位和时钟信号S3C2410X的引脚信号描述JTAG测试逻辑S3C2410X的引脚信号描述电源S3C2410X的引脚信号描述芯片及引脚分析S3C2410X的引脚信号描述q具有大量的电源和接地引脚，应注意电源电压及分配q芯片引脚主要有如下几种类型：S3C2410X的引脚主要分 为如下几类，即：数字输入（I）、数字输出（O）、数字输 入/输出（I/O）、模拟输入/输出q输出类型的引脚主要用于S3C2410X对外设的控制或通信 ，由S3C2410X主动发出，这些引脚的连接不会对S3C2410X自 身的运行有太大的影响q输入类型的引脚有些直接决定S3C2410X是否可正常
5、运行 ，设计时应特别注意q输入/输出类型的引脚主要是S3C2410X与外设的双向数据 传输通道最小系统简介1、一个嵌入式处理器是不能独立工作的，必须给它 供电、加上时钟信号、提供复位信号，如果芯片没 有片内程序存储器，则还要加上存储器系统，然后 嵌入式处理器才可能工作。2、这些提供嵌入式处理器运行所必须的条件的电路 与嵌入式处理器共同构成了这个嵌入式处理器的最 小系统。3、大多数基于ARM9处理器核的微控制器都有调试接 口，这部分在芯片实际工作时不是必需的，但因为 这部分在开发时很重要，所以把这部分也归入到最 小系统中。 最小系统的设计最小系统框图最小系统的设计嵌入式控制器时钟电路调试测试接口
6、复位电路存储器电路电源电路可选，当嵌入式处理 器中无存储器时，或 需扩充存储器时，需 加上。可选，方便调试 和测试，一般都 加上。电源电路-概述最小系统的设计电源系统为整个系统提供能量，是整个系统 工作的基础，具有极其重要的地位。电源系 统处理的好坏，将直接影响到整个系统的稳 定性、可靠性等。多电源系统的设计、电源 的分配、印制板设计中电源的设计等，都是 必须考虑的。电源电路-考虑的因素最小系统的设计1. 输入的电压范围、电流；2. 输出的电压、最大电流、最大功率；3. 输出纹波大小；4. 安全因素； 5. 电池兼容和电磁干扰；6. 体积要求；7. 成本要求。电源电路-需求分析最小系统的设计1
7、、一般是多电源系统，I/O一般为3.3V供电，内核为2.5V（ S3C44B0）、 1.8V（S3C2410）或1.25V（PXA255）供电， 有可能还包含5V或12V等电源；2、 一般将数字电源和模拟电源分别供电；3、要求电源纹波比较小，一般采用LDO供电；电源电路-芯片选型最小系统的设计1、有很多厂家均生产LDO DC-DC转换芯片，如Maxim、Linear 、 Sipex 、TI、 Microchip等；2、转换到5V的芯片有UA7805、TL750L05、LTC3425、REG1117- 5等； 3、转换到3.3V的芯片有LT1083（7.5A）、 LT1084 （5A） 、 LT
8、1085 （3A）、 LT1086（1.5A），REG1117-3.3等；电源电路-参考电路最小系统的设计时钟电路最小系统的设计1、主时钟电路 2、RTC时钟电路 3、主时钟及USB时钟滤波时钟电路用于向CPU及其它电路提供工作时钟，在该系统中， S3C2410X使用无源晶振，晶振的接法如下图所示主时钟 电路RTC时钟 电路主时钟及USB 时钟滤波时钟电路最小系统的设计1、根据S3C2410X的最高工作频率以及PLL电路的工作方式， 选择12MHz的无源晶振。12MHz的晶振频率经过S3C2410X片内 的PLL电路倍频后，可达到202.8MHz的频率。2、片内的PLL电路兼有频率放大和信号提
9、纯的功能，因 此，系统可以以较低的外部时钟信号获得较高的工作频 率，以降低因高速开关时钟所造成的高频噪声。复位电路最小系统的设计q由RC电路及施密特触发器组成：3839JTAG调试接口电路最小系统的设计1、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。 2、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。3、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。4、JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串
10、联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。JTAG接口还常用于实现ISP（In-System Programmable在系统编程）功能，如对FLASH器件进行编程等。5、通过JTAG接口，可对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。JTAG调试接口电路-14针接口及定义最小系统的设计JTAG调试接口电路-20针接口及定义最小系统的设计JTAG接口电路设计接口电路最小系统的设计必须接上拉20针JTAG接口SDRAM接口电路设计SDRAM简介 q与Flash存储器相比较，SDRAM不具有掉电
11、保持数据的特性 ，但其存取速度大大高于Flash存储器，且具有读/写的属性， 因此，SDRAM在系统中主要用作程序的运行空间，数据及堆栈区 。q当系统启动时，CPU首先从复位地址0x0处读取启动代码， 在完成系统的初始化后，程序代码一般应调入SDRAM中运行，以 提高系统的运行速度，同时，系统及用户堆栈、运行数据也都 放在SDRAM中。qSDRAM具有单位空间存储容量大和价格便宜的优点，已广泛 应用在各种嵌入式系统中。SDRAM的存储单元可以理解为一个电 容，总是倾向于放电，为避免数据丢失，必须定时刷新（充电 ）。因此，要在系统中使用SDRAM，就要求微处理器具有刷新控 制逻辑，或在系统中另外
12、加入刷新控制逻辑电路。S3C2410X在 片内具有独立的SDRAM刷新控制逻辑，可方便地与SDRAM接口。最小系统的设计SDRAM接口电路设计SDRAM选型1、目前常用的SDRAM为8位/16位的数据宽度，工作电压一 般为3.3V。主要的生产厂商为HYUNDAI、Winbond等。他们生产 的同型器件一般具有相同的电气特性和封装形式，可通用。q本系统中使用Winbond的57V561620或W982516。q57V561620存储容量为4组4M字节，工作电压为3.3V，常 见封装为54脚TSOP，兼容LVTTL接口，支持自动刷新（Auto- Refresh）和自刷新（Self-Refresh）
13、，16位数据宽度。最小系统的设计SDRAM接口电路设计57V561620引脚分布最小系统的设计最小系统的设计SDRAM接口电路设计 57V561620引脚信号描述SDRAM接口电路设计SDRAM接口 电路最小系统的设计FLASH接口电路设计FLASH简介qFlash存储器是一种可在系统（In-System）进行电擦写， 掉电后信息不丢失的存储器。q它具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或分扇区在 系统编程（烧写）、擦除等特点，并且可由内部嵌入的算法完 成对芯片的操作，因而在各种嵌入式系统中得到了广泛的应用 。q作为一种非易失性存储器，Flash在系统中通常用于存放程 序代码、常量表以及一些在
14、系统掉电后需要保存的用户数据等 。最小系统的设计FLASH接口电路设计FLASH选型q常用的Flash为8位或16位的数据宽度，编程电压为单3.3V 。主要的生产厂商为INTEL、ATMEL、AMD、HYUNDAI等。q本系统中使用INTEL的TE28F128J3A。qTE28F128J3A存储容量为16M字节，工作电压为3.3V，采用 56脚TSOP封装或48脚FBGA封装，16位数据宽度。qTE28F128J3A仅需单3.3V电压即可完成在系统的编程与擦除 操作，通过对其内部的命令寄存器写入标准的命令序列，可对 Flash进行编程（烧写）、整片擦除、按扇区擦除以及其他操作 。最小系统的设计
15、FLASH接口电路设计 TE28F128J3A引脚分布最小系统的设计FLASH接口电路设计 TE28F128J3A引脚信号描述最小系统的设计FLASH接口电路设计FLASH接口 电路最小系统的设计S3C2410X扩展系统qS3C2410X最小系统 + SDRAM + FLASH电路可构成一个完全 的嵌入式系统q可运行于SDRAM中的程序，也可以运行FLASH中的程序q程序大小可以很大，如果将程序保存到FLASH中，掉电后不 会丢失，因此，既可以通过JTAG接口调试程序，也可以将程序 烧写到FLASH，然后运行FLASH中的程序q在此基础上加入必要的接口及其他电路，就构成了具体的 S3C2410
16、X应用系统外设及系统总线串口接口电路设计串口简介 q几乎所有的微控制器、PC都提供串行接口，使用电子工业 协会（EIA）推荐的RS-232-C标准，这是一种很常用的串行数据 传输总线标准。 q早期它被应用于计算机和终端通过电话线和MODEM进行远距 离的数据传输，随着微型计算机和微控制器的发展，不仅远距 离，近距离也采用该通信方式。在近距离通信系统中，不再使 用电话线和MODEM，而直接进行端到端的连接。 qRS-232-C标准采用的接口是9芯或25芯的D型插头，以常用 的9芯D型插头为例，各引脚定义下所示：外设及系统总线串口接口电路设计串口芯片选 型q要完成最基本的串行通信功能，实际上只需要RXD、TXD和 GND即可，但由于RS-232-C标准所定义的高、低电平信号与 S3C2410X系统的TTL电路所定义的高、低电平信号完全不同。 qTTL的标准逻辑“1”对应2V3.3V电平，标准逻辑“0”对应0V 0.4V电平，而RS-232-C标准采用负逻辑方式，标准逻辑“1”对 应-5V-15V电平，标准逻辑“0”对应+5V+15V电平，显然，两 者
