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1、第5章 S3C2440的内部资源1-2课程安排课程安排5.1S3C2440微处理器微处理器5.2S3C2440存储器映射存储器映射5.3S3C2440内部内部资源源详解解5.4小结小结1-35.1S3C2440微处理器微处理器为了能了能让读者者对S3C2440有一个整体印象，下面首先介有一个整体印象，下面首先介绍S3C2440的主要的主要结构、片内构、片内资源以及体系源以及体系结构。在构。在对S3C2440的的总体有了初步的体有了初步的认识之后，之后，对S3C2440的内部的内部资源了解起来肯定会更加源了解起来肯定会更加顺利利。1-45.1.1主要结构主要结构S3C2440的的频率率是是最高达
2、最高达400MHz，其其ARM920T核由核由ARM9TDMI（软核）核）、存、存储管理管理单元（元（MMU）和高速）和高速Cache缓存存三部分三部分组成。其中，成。其中，MMU可以管理虚可以管理虚拟内存，内存，高速高速Cache缓存存由独立的由独立的16KB地址和地址和16KB数据高速数据高速Cache组成。成。ARM920T有两个内部有两个内部协处理器：理器：CP14和和CP15。CP14用于用于调试控制，控制，CP15用于存用于存储系系统控制以及控制以及测试控制控制。1-55.1.2片内资源片内资源S3C2440的片内的片内资源非常丰富，主要源非常丰富，主要包括包括：1个个LCD控制器
3、（支持控制器（支持STN和和TFT的液晶的液晶显示屏）。示屏）。SDRAM控制器控制器。3个通道的个通道的UART。4个通道的个通道的DMA。4个具有个具有PWM功能的功能的计定定时器和器和1个内部个内部时钟。触摸屏触摸屏接口接口。I2C总线接口接口。2个个USB主机接口，主机接口，1个个USB设备接口接口。2个个SPI接口接口。SD接口和接口和MMC卡卡接口接口。看看门狗狗计数器数器。117位通用位通用I/O口和口和24位外部中断位外部中断源源。8通道通道10位位AD控制器控制器。1-65.1.3体系结构体系结构S3C2440处理器理器为手持手持设备和通用嵌入式和通用嵌入式应用提供了丰富用提
4、供了丰富的片上集成系的片上集成系统解决方案，解决方案，包括包括：16/32位位RISC体系体系结构和构和ARM920T内核内核强大的大的指令集指令集。增增强型型ARM体系体系结构构MMU，用于支持，用于支持WinCE、EPOC32和和Linux。采用采用ARM920TCPU内核支持内核支持ARM调试体系体系结构构。内部高内部高级微控制微控制总线（AMBA）体系）体系结构（构（AMBA2.0，AHB/APB）。支持高速支持高速总线模式和异步模式和异步总线模式，支持外部等待信号延模式，支持外部等待信号延长总线周期周期。1-75.2S3C2440存存储器映射器映射S3C2440的存的存储器控制器提供
5、器控制器提供访问外部存外部存储器所需要的存器所需要的存储器控制信号，主要具有以下几个器控制信号，主要具有以下几个特性特性：支持大支持大/小端方式（通小端方式（通过软件件选择）。8个存个存储器器bank，寻址空址空间：每：每bank128MB（总共共1GB），），支持可支持可编程的每程的每bank(不包括不包括bank0：16/32位位)8/16/32位位数据数据总线带宽。从从bank0到到bank6都采用固定的都采用固定的bank起始起始寻址，址，bank7具有具有可可编程的程的bank的起始地址和大小，其中的起始地址和大小，其中6个适用于个适用于ROM、SRAM，另外，另外2个适用于个适用于
6、ROM/SRAM和同步和同步DRAM，所有的，所有的存存储器器bank都具有可都具有可编程的操作程的操作周期周期。支持休眠支持休眠模式下的模式下的SDRAM自自刷新刷新。支持各种型号的支持各种型号的ROM引引导（NOR/NANDFLASH、EEPROM或其他），支持从或其他），支持从NANDFLASH存存储器的启器的启动，采用采用4KB内部内部缓冲器冲器进行启行启动引引导，支持启，支持启动之后之后NAND存存储器仍然作器仍然作为外部存外部存储器器使用使用。1-85.2.1bank0总线宽度总线宽度bank0的数据的数据总线（nGCS0）必）必须首先首先设置成置成16位或位或32位。位。因因为b
7、ank0通常作通常作为引引导ROM区（映射到地址区（映射到地址0x0000-0000），在复位），在复位时，系，系统将将检测OM1:0上的上的逻辑电平，并平，并依据依据这个个电平来决定平来决定bank0区存区存储器的器的总线宽度度。1-95.2.2nWAIT引脚的作用引脚的作用如果如果对每个每个bank使能使能nWAIT功能功能位位，则当当对某个某个bank区区进行行访问时，nOE的低的低电平有效平有效时间就会在就会在nWAIT引脚的控引脚的控制下延制下延长。从。从tacc-1时刻开始刻开始检测nWAIT的状的状态。在采。在采样到到nWAIT为高高电平后的下一个平后的下一个时钟时，nOE将恢复
8、高将恢复高电平。平。nWAIT对nWE信号的作用与信号的作用与对nOE信号相同信号相同。1-105.2.3nXBREQ/nXBACK引脚操作引脚操作如果如果nXBREQ被拉低，被拉低，处理器理器S3C2440会通会通过拉低拉低nXBACK响响应。如果。如果nXBACKL，地址，地址/数据数据总线和存和存储器控制信号都器控制信号都处在高阻状在高阻状态，如如图所所示。如果示。如果nXBREQ没没被拉低，被拉低，nXBACK也将是高也将是高电平状平状态。1-115.3S3C2440内部内部资源源详解解S3C2440的内部的内部资源十分丰富，所集成的接口能使源十分丰富，所集成的接口能使S3C2440方
9、便地运用于各种方便地运用于各种场合，例如移合，例如移动设备，工，工业控控制制设备以及医以及医疗设备等。同等。同时，这些接口使用非常方便，硬些接口使用非常方便，硬件件连接接简单，操作上一般通，操作上一般通过软件控制寄存器的方式件控制寄存器的方式实现。相信相信读者看者看过下面的内容以后，能很快地下面的内容以后，能很快地进入入ARM的内部，的内部，为后后续的开的开发工作奠定良好的基工作奠定良好的基础。1-125.3.1Cache高速高速缓存存Cache高速高速缓存是存是64项全相全相连模式，采用模式，采用I-Cache（16KB）和）和D-Cache（16KB），而且每行），而且每行8字字长度，度，
10、其中每行其中每行带有一个有效位和两个有一个有效位和两个dirty位。位。伪随机数或随机数或轮转循循环替替换算法位，采用写穿式（算法位，采用写穿式（write-through）或写回式）或写回式（write-back）cache操作来更新主存操作来更新主存储器。写器。写缓冲器可以冲器可以保存保存16个字的数据和个字的数据和4个地址个地址。1-135.3.2时钟和和电源管理源管理时钟电源控制源控制块由三部分由三部分组成：成：时钟控制、控制、USB控制和控制和电源源控制。控制。S3C2440中的中的时钟控制控制逻辑能生成包括能生成包括CPU内部内部时钟（FCLK）在内的所需）在内的所需时钟信号。主信
11、号。主时钟脉冲（脉冲（HCLK）用于高用于高级高精度系高精度系统总线外外围设备。FCLK应用于用于CPU的的时钟，PCLK用于用于APBbus各种接口各种接口设备。关于关于电源控制源控制逻辑，S3C2440有多种有多种电源配置方案来保源配置方案来保证对假定任假定任务的最佳功耗。的最佳功耗。电源控制源控制块在在S3C2440中能被激中能被激活成四种活成四种模式模式：正常正常模式模式慢速慢速模式模式空空闲模式模式休眠模式休眠模式1-145.3.3中断中断控制器控制器S3C2440有有60个中断个中断源，源，分分别是：是：1个看个看门狗定狗定时器，器，5个个定定时器，器，9个个UART，24个个EI
12、NT（外部中断），（外部中断），4个个DMA，2个个RTC，2个个ADC，1个个IIC，2个个SPI，1个个SDI，2个个USB，1个个LCD和和1个个电池故障，池故障，1个个NAND和和2个个CAMERA，1个个AC97音音频。外部中断源都是。外部中断源都是电平平/边沿触沿触发模式，同模式，同时还具具有可有可编程的程的边沿沿/电平触平触发极性。极性。S3C2440中断控制器支持中断控制器支持为紧急中断急中断请求提供快速中断服求提供快速中断服务。1-155.3.4脉冲脉冲带宽调制（制（PWM）定）定时器器S3C2440有有5个个16位的定位的定时器。定器。定时器器0、1、2、3具有具有脉冲脉冲
13、宽度度调制制（PWM）功能。定）功能。定时器器4是没有是没有输出管脚的内部定出管脚的内部定时器。定器。定时器器0有一个死区有一个死区发生器，可以和一个大生器，可以和一个大电流装置流装置一起使用一起使用。定定时器器0和和1共用一个共用一个8位的分位的分频器，而定器，而定时器器2、3、4共用共用一个一个8位的分位的分频器。每个定器。每个定时器有一个器有一个时钟分分频器，能器，能产生生5个个种不同的分种不同的分频信号（信号（1/2，1/4，1/8，1/16和和TCLK）。每）。每个定个定时器器块接收它自己的来自接收它自己的来自时钟分分频器的器的时钟信号，而信号，而这个个时钟分分频信号来自相信号来自相
14、应的的8位分位分频器。器。8位分位分频器是可器是可编程程的，根据寄存器的，根据寄存器TCFG0和和TCFG1的的值对PCLK分分频。1-165.3.5实时时钟（RTC）实时时钟（RTC）单元在系元在系统电源关源关闭以后，能以后，能够依靠后依靠后备电池运行。池运行。RTC能能够使用使用STRB/LDRB指令指令来操作来操作，以二，以二进制制编码的十的十进制（就是制（就是BCD码）向）向CPU发送送8位的位的数据。数据。RTC单元的特点包括以下几元的特点包括以下几个个：BCD编码：秒、分、：秒、分、时、日期、星期、月和、日期、星期、月和年年。闰年年发生器生器。报警功能：警功能：报警中断，警中断，或
15、者休眠或者休眠模式下的模式下的唤醒醒功能功能。千年虫千年虫问题已已经解决解决。独立的独立的电源引脚源引脚（RTCVDD）。支持毫秒支持毫秒节拍中断，用于拍中断，用于实时操作系操作系统内核的内核的时钟节拍拍。1-175.3.6通用通用I/O端口端口S3C2440有有130个多功能个多功能输入入/输出端口，具体出端口，具体如下如下：端口端口A（GPA）：）：25个个输出出端口端口。端口端口B（GPB）：）：11个个输入入/输出出端口端口。端口端口C（GPC）：）：16个个输入入/输出端口。出端口。端口端口D（GPD）：）：16个个输入入/输出端口。出端口。端口端口E（GPE）：）：16个个输入入/
16、输出端口。出端口。端口端口F（GPF）：）：8个个输入入/输出端口。出端口。端口端口G（GPG）：）：16个个输入入/输出端口。出端口。端口端口H（GPH）：）：9个个输入入/输出端口。出端口。端口端口J（GPJ）：）：13个个输入入/输出出端口端口。1-185.3.7LCD控制器控制器S3C2440的的LCD控制器主要完成控制器主要完成这样的功能：将的功能：将视频缓冲冲中的中的图像数据像数据发送到外部的送到外部的LCD中中。LCD控制器有一个控制器有一个专用用DMA通道，用于通道，用于获取系取系统内存的内存的视频缓冲中的冲中的图像数据，然后像数据，然后发送到外部的送到外部的LCD屏幕。屏幕。
17、LCD控控制器有以下几个制器有以下几个特点特点：专用中断功能（用中断功能（INT_FrSyn和和INT_FiCnt）。）。系系统内存用做内存用做显示示内存。内存。支持多种虚支持多种虚拟显示（支持硬件水平示（支持硬件水平/垂直垂直滚动）。）。可可编程的程的时序控制以适序控制以适应不同的不同的显示面示面板。板。支持小端和大端字支持小端和大端字节排列，也支持排列，也支持WinCE的的数据格式。数据格式。1-195.3.8UART控制器控制器每个每个UART控制器包含有一个波特率控制器包含有一个波特率发生器、生器、发送器、接收送器、接收器和控制器和控制单元。波特率元。波特率发生器能生器能够从从PCLK
18、，FCLK或者或者UEXTCLK（外部（外部输入入时钟）得到）得到时钟。下面下面是是S3C2440的的串口控制器的串口控制器的特点特点：基于基于DMA或者中断模式运行的或者中断模式运行的RxD0、TxD0、RxD1、TxD1、RxD2和和TxD2。UART通道通道0和和1有有nRTS0、nCTS0、nRTS1和和nCTS1。支持支持发送和接收握手送和接收握手协议。支持外部支持外部时钟作作为UART的运行的运行时钟（UEXTCLK）。）。可可编程的波特率。程的波特率。支持支持IrDA1.0。具有具有测试用的用的还回模式。回模式。每个通道都具有内部每个通道都具有内部64字字节的的发送送FIFO和和
19、64字字节的接的接收收FIFO。1-205.3.9A/D转换和触摸屏接口和触摸屏接口S3C2440的的A/D转换是是10位位CMOS的的8通道多路复用通道多路复用ADC，它能它能够将模将模拟输入入转化化为10位的数字信号，在位的数字信号，在2.5MHz的的A/D转换时钟下，其最大能下，其最大能够达到达到500KSPS/10位的精度位的精度。S3C2440的的A/D转换器和触摸屏器和触摸屏接口具有接口具有如下几个特点如下几个特点：分辨率：分辨率：10位。位。微分微分线性性误差：差：1.0LSB。积分分线性性误差：差：2.0LSB。最高最高转换率：率：500KSPS。低低功率消耗。功率消耗。电源源
20、电压：3.3V。模模拟输入入电压：03.3V。单晶片采晶片采样保持保持功能。功能。正常正常转换模式。模式。独立的独立的X/Y位置位置转换模式。模式。自自动（顺序）序）X/Y位置位置转换模式。模式。等待中断模式。等待中断模式。1-215.3.10看看门狗定狗定时器器每当被外部噪声或者系每当被外部噪声或者系统错误干干扰时，S3C2440的看的看门狗狗定定时器将用来恢复控制操作。它能器将用来恢复控制操作。它能够用来作用来作为一个一个16位步位步长的定的定时器，来器，来请求中断服求中断服务。其在定。其在定时器溢出器溢出时发生中断生中断请求或系求或系统复位信号，复位信号，时长是是128个个PCLK。看。
21、看门狗狗计时器有器有以下以下两个两个个特点个特点：正常步正常步长的的计时器模式，器模式，带有有中断中断请求求。当当计数器的数器的值达到达到0的的时候（候（时间用完），激活内部用完），激活内部128个个PCLK时长的复位的复位信号信号。1-225.3.11IIC总线接口接口S3C2440微微处理器能理器能够提供提供1通道多主通道多主IIC总线接口。一个特接口。一个特定的串行数据定的串行数据线（SDA）和串行）和串行时钟线（SCL），在），在总线的的主端和从主端和从设备端之端之间传送信息。送信息。SDA和和SCL都是双向的都是双向的。在多主在多主IIC总线模式中，多个模式中，多个S3C2440微微
22、处理器能理器能够接收来接收来自或者自或者发送到从送到从设备的串行的串行数据。主数据。主设备S3C2440能能够发起或者起或者终止一个通止一个通过IIC总线的数据的数据传输。S3C2440的的IIC总线使用使用标准的准的总线仲裁仲裁协议。并具有以下。并具有以下四种操作模式四种操作模式：主主发送送模式。模式。主接收主接收模式。模式。从从发送送模式。模式。从接收模式。从接收模式。1-235.3.12AC97音音频解解码器接口器接口S3C2440的的AC97控制器控制器单元支持元支持2.0版本的版本的AC97，AC97控制器和控制器和AC97编解解码器通器通过音音频线（AC-link）通信，支持）通信
23、，支持16位采位采样。并具并具有有如下几个如下几个特点特点：支持支持1个通道的立体声个通道的立体声PCM输入，入，1个通道的立体声个通道的立体声PCM输出和出和1个通道的个通道的MIC输入。入。基于基于DMA和中断的工作和中断的工作模式。模式。所有的通道支持所有的通道支持16位位采采样。具有可具有可变采采样率的率的AC97编解解码接口（接口（48kHz以下以下）。）。每个通道都具有每个通道都具有16位，位，16个个输入入FIFO。只有主只有主编解解码支持。支持。1-245.3.13USB设备控制器控制器S3C2440有两个有两个USB主主设备接口和接口和1个个USB从从设备接口接口。2个主个主
24、设备接口的特点接口的特点是是：兼容兼容OHCIver1.0协议。兼容兼容USBver1.1协议。两个两个下行端口。下行端口。支持低速和全速支持低速和全速USB设备。1个个USB从从设备的特点的特点是是：全速全速USB设备控制器兼容控制器兼容USBver1.1协议规格格。支持控制、中断和支持控制、中断和块传输。全速模式下能全速模式下能够达到达到12Mbps。5个个带有有FIFO的的Endpoint。其中一个是双向控制。其中一个是双向控制endpoint，带有有16字字节FIFO的的（EP0）；另外四个是双向的）；另外四个是双向的块endpoint，带有有128个字个字节的的FIFO（EP1、EP
25、2、EP3和和EP4）。）。支持支持DMA接口，用于接口，用于发送和接收送和接收块数据（数据（EP1、EP2、EP3和和EP4）。）。集成的集成的USB发送送接收器。接收器。接收和接收和发送的送的缓冲是独立的冲是独立的128字字节的的FIFO存存储器，以达到最大的器，以达到最大的吞吐量。吞吐量。支持休眠和支持休眠和远程程唤醒功能。醒功能。1-255.3.14SD接口接口S3C2440的的SD控制器的特点控制器的特点有有：兼容兼容SD存存储卡卡协议1.0版和版和MMC卡卡协议2.11版。版。SDIO卡卡协议1.0版。版。发送和接收具有送和接收具有64字字节FIFO。40位的位的控制控制命令命令寄
26、存器。寄存器。136位的响位的响应寄存器。寄存器。8位的分位的分频逻辑（频率率=系系统时钟/（P+1）。）。正常和正常和DMA数据数据发送模式（字送模式（字节，半字和全字，半字和全字发送送）。）。DMA突突发4个个通道存取支持（只有字通道存取支持（只有字传输）。）。1位或者位或者4位模式（位模式（总线宽度），度），块或者流模式或者流模式选择。1-265.3.15SPI接口接口S3C2440串行外串行外设接口（接口（SPI）能）能够和串行数据和串行数据传输器器连接接，有有两个两个SPI。有有4个个I/O引脚引脚信号，和信号，和SPI发送有关：送有关：SCK（SPICLK0，1），），MISO（S
27、PIMISO0，1）数据）数据线，MOSI（SPIMOSI0，1）数据）数据线和有源低和有源低电平平/SS（nSS0，1）引脚）引脚（输入入），并具有如下特点：，并具有如下特点：支持双通道支持双通道SPI。兼容兼容SPI协议2.11版。版。用于用于发送的送的8位位移位寄存器。移位寄存器。用于接收的用于接收的8位位移位寄存器。移位寄存器。8位分位分频逻辑。基于基于DMA或中断模式工作。或中断模式工作。1-275.3.16相机相机接口接口S3C2440的相机接口又叫的相机接口又叫CAMIF接口，包括接口，包括7个部分，分个部分，分别是模式混合，捕捉是模式混合，捕捉单元，元，预览缩放，放，编解解码缩
28、放，放，预览DMA，编解解码DMA和和SFR。CAMIF支持支持ITU-RBT.601/6568b模式，具有极性可模式，具有极性可编程程视频同步信号。最大同步信号。最大值支持支持4096x4096像素像素输入（支持入（支持2048 2048像素像素输入入缩放），放），而且存在有两个而且存在有两个缩放功能放功能。1-285.3.17工作工作电压S3C2440的内核工作在的内核工作在300MHz时，核心，核心电压为1.2V；工作；工作在在400MHz时，核心，核心电压是是1.3V。内存支持。内存支持1.8V/2.5V/3.0V/3.3V，输入入/输出出为3.3V。1-295.4小结小结本章本章对S3C2440嵌入式嵌入式处理器片内理器片内资源的基本特性及功能源的基本特性及功能进行了行了简单的描述，希望的描述，希望读者通者通过对本章的本章的阅读，能，能对S3C2440嵌入式嵌入式处理器的片内理器的片内资源有一个比源有一个比较全面的了解全面的了解和掌握，但在此和掌握，但在此处不不过于深入每一个功能模于深入每一个功能模块的具体的具体细节。如果如果读者有者有兴趣趣对S3C2440的各个功能模的各个功能模块进行行详细的了的了解，可以参考相关用解，可以参考相关用户手册手册。
