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1、第第 5 5 章章 基于基于S3C2410S3C2410的系统硬件设计的系统硬件设计 2第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计主要内容1 13 32 24 4S3C2410简介 I/O口中断DMA5 5A/D接口6 6UART触摸屏7 78 89 910101111LCDUSB设备的数据收发音频录放键盘和LED控制3第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计5.1 S3C2410简介S3C2410是Samsung公司推出的16/32位RISC处理器，主要面向手持设备以及高性价比、低功 耗的应用。 CPU内核采用的是ARM公司设计的16/32位ARM920T RISC处理器。S3C2410A
2、提供一组完整的系统外围设备： 2个USB主设备接口，1个USB从设备接口 ； 4通道PWM定时器和1通道内部定时器； 看门狗定时器； 117位通用I/O口和24通道外部中断源； 电源控制模式包括：正常、慢速、空闲和 掉电四种模式； 8通道10位ADC和触摸屏接口； 具有日历功能的RTC； 使用PLL的片上时钟发生器。 1.8V/2.0V内核供电，3.3V存储器供电， 3.3V外部I/O供电； 具有16KB的ICache和16KB的DCache以 及MMU； 外部存储器控制器； LCD控制器提供1通道LCD专用DMA； 4通道DMA并有外部请求引脚； 3通道UART和2通道SPI； 1通道多主机
3、IIC总线和1通道IIS总线控制 器； SD主接口版本1.0和MMC卡协议2.11兼容 版；4第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计S3C2410结构框图 5第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计5.1.1 S3C2410A的特点 体系结构 系统管理器 NAND Flash启动装载器 Cache存储器 时钟和电源管理 中断控制器 具有脉冲带宽调制（PWM）的定时器 RTC（实时时钟） 通用I/O口 UART DMA控制器 A/D转换和触摸屏接口 LCD控制器STN LCD显示特性 TFT彩色显示特性 看门狗定时器 IIC总线接口 IIS总线接口 USB主设备 USB从设备 SD主机接口
4、 SPI接口 工作电压 封装 6第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计5.1.2 存储器控制器 S3C2410A的存储器控制器提供访问外部存储器所需要的存储器控制信号。 支持小/大端（通过软件选择） 地址空间：每bank有128M字节（总共有8个banks，共1G字节） 除bank0（只能是16/32位宽）之外，其他bank都具有可编程的访问大小 （可以是8/16/32位宽） 总共有8个存储器banks（bank0bank7） 其中6个banks用于ROM，SRAM等 剩下2个banks用于ROM，SRAM，SDRAM等 7个固定的存储器bank（bank0bank6）起始地址 最后一个b
5、ank（bank7）的起始地址是可调整的 最后两个bank（bank6bank7）的大小是可编程的 所有存储器bank的访问周期都是可编程的 总线访问周期可以通过插入外部等待来延长 支持SDRAM的自刷新和掉电模式 特性 7第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计 存储器映射 8第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计NAND FlashNAND Flash和和NOR FlashNOR FlashNor flash特点：容量小，价格贵，可靠性高，寿命短，读速快。 Nand flash特点：容量大，价格低，容易出现坏区，寿命长，写速快。 最重要的区别：Nor flash: 拥有SRAM接口，
6、即数据和地址线是分开的，可以直接接系统总线，应用程序可以直 接在flash闪存内运行,不必再把代码读到系统RAM中。这种称为芯片内执行(XIP,eXecute In Place)。Nand flash: 使用复杂的I/O口来串行地存取数据，8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。所 以不能直接执行程序。9第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计NAND FlashNAND Flash和和NOR FlashNOR Flash（continuedcontinued）Nor flash: 主要用于存放启动代码。（相当于PC的Rom） Nand flash：主要用于存放数据和程序。（相当于PC机的硬盘
7、） 除了SAMSUNG处理器,其他用在掌上电脑的主流处理器还不支持直接由NAND FLASH 启动程序。10第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计NAND FlashNAND Flash和和NOR FlashNOR Flash1、NOR的特点是芯片内执行(XIP,eXecute In Place),这样应用程序可以直接在flash闪存内 运行,不必再把代码读到系统RAM中。优点是可以直接从FLASH中运行程序,但是工艺复杂, 价格比较贵,NOR的传输效率很高,在14MB的小容量时具有很高的成本效益,但是很低的写 入和擦除速度大大影响了它的性能。NAND结构能提供极高的单元密度,可以达到高存
8、储密度,并且写入和擦除的速度也很快 。应用NAND的困难在于flash的管理和需要特殊的系统接口。优点：大存储容量,而且便宜 。缺点,就是无法寻址直接运行程序,只能存储数据。另外NAND FLASH 非常容易出现坏区, 所以需要有校验的算法。11第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计2、当选择存储解决方案时,设计师必须权衡以下的各项因素。 NOR的读速度比NAND稍快一些。 NAND的写入速度比NOR快很多。 NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。 大多数写入操作需要先进行擦除操作。 NAND的擦除单元更小,相应的擦除电路更少。 12第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计3、接口
9、差别NORflash带有SRAM接口,有足够的地址引脚来寻址,可以很容易地存取其内部的每 一个字节。NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据,各个产品或厂商的方法可能各不相 同。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。NAND读和写操作采用512字节的块,这 一点有点像硬盘管理此类操作,因此,基于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他块设备 。13第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计4、在掌上电脑里要使用NAND FLASH 存储数据和程序,但是必须有NOR FLASH来启 动。除了SAMSUNG处理器,其他用在掌上电脑的主流处理器还不支持直接由NAND FLASH 启动程序。因此,必
10、须先用一片小的NOR FLASH 启动机器,在把OS等软件从 NAND FLASH 载入SDRAM中运行才行14第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计NAND FLASH不能够执行程序， 1.NAND FLASH本身是连接到了控制器上而不是系统总线上。CPU启动后是要取指令 执行的，如果是SROM、NOR FLASH 等之类的，CPU 发个地址就可以取得指令并 执行，NAND FLASH不行，因为NAND FLASH 是管脚复用，它有自己的一套时序 ，这样CPU无法取得可以执行的代码，也就不能初始化系统了。 2.NAND FLASH是顺序存取设备，不能够被随机访问，程序就不能够分支或跳转，
11、这 样你如何去设计程序。 15第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计5.1.3 NAND Flash控制器 特性 NAND Flash模式：支持读/擦除/编程NAND Flash存储器。 自动启动模式：复位后，启动代码被传送到Steppingstone中。传送完毕后，启动代码在 Steppingstone中执行。 具备硬件ECC（校验码，Error Correction Code）生成模块（硬件生成校验码，通过软件 校验）。 NAND Flash启动以后，4KB的内部SRAM缓冲器Steppingstone可以作为其他用途使用。 NAND Flash控制器不能通过DMA访问，可以使用LDM
12、/STM指令来代替DMA操作。 16第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计v NAND Flash控制器的结构框图 17第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计v NAND Flash的工作方式 18第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计5.1.4 时钟和电源管理 时钟和电源管理模块包括三部分：时钟控制：CPU所需的FCLK时钟信号、AHB总线外围设备所需的HCLK时钟信号，以及 APB总线外围设备所需的PCLK时钟信号 。 USB控制 电源控制 正常模式：电源管理模块为CPU和所有外设提供电源 慢速模式：使用外部时钟为CPU提供电源 空闲模式：电源管理模块只为外设提供时钟 掉电模式
13、：电源管理模块断开内部电源19第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计主要内容1 13 32 24 4S3C2410简介 I/O口中断DMA5 5A/D接口6 6UART触摸屏7 78 89 910101111LCDUSB设备的数据收发音频录放键盘和LED控制20第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计 5.2.1 S3C2410A的I/O口工作原理 接口：是微处理器（CPU）与外界的连接部分（电路），是CPU与外界世界进行信息 交换的中转站。接口技术研究的是CPU如何与外部世界进行最佳耦合与匹配，以实现双 方高效、可靠地进行信息交换的技术。 端口：在接口电路中通常包含若干个寄存器，数据传
14、送时，不同的信息送入不同的寄存 器，能够用IN/OUT指令对其进行读/写操作的寄存器称为端口寄存器，简称“端口” 端口分类：数据端口、状态端口和控制端口21第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计CPU接口外设数据数据控制信号控制信号状态信号状态信号可能是单向的接口在计算机系统中的位置和作用22第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计接口电路基本结构框图这就是端口 ，接口的核 心部分23第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计5.2.1 S3C2410A的I/O口工作原理 S3C2410A共有117个多功能复用输入输出口（I/O口），分为8组PORT APORT H。PORT A除了 作
15、为功能口外，它只作为输出口使用；其余的PORT BPORT H都可以作为输入输出口使用。8组 I/O口按照其位数的不同，可分为： 1个23位的输出口（PORT A） 2个11位的I/O口（PORT B 和PORT H） 4个16位的I/O口（PORT C、PORT D、PORT E、PORT G） 1个8位的I/O口（PORT F）为了满足不同的系统设计需要，可以很容易通过软件对这些I/O口进行配置。每个引脚的 功能必须在启动主程序之前进行定义。S3C2410A的I/O口配置情况如表5.4（P224）其实是一根引脚24第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计S3C2410A的I/O口工作原理
16、与配置I/O口相关的寄存器包括： 端口控制寄存器（GPACONGPHCON） 端口数据寄存器（GPADATGPHDAT） 端口上拉寄存器（GPBUPGPHUP） 杂项控制寄存器 外部中断控制寄存器（EXTINTN） 在S3C2410A中，大部分引脚都是复用的，所以需要对每一个引脚定义其功能， 为了使用I/O口，首先也要定义引脚的功能。配置这些端口，是通过设置一系列 寄存器来实现的。25第5章 基于S3C2410的系统 硬件设计5.2.2 I/O口编程实例 举例:通过对G口的操作控制CPU板左下角的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口的初始化操作fo
