“嵌入式系统”课程结课论文-基于pxa270的嵌入式计算机的设计应用(编辑修改稿)

“嵌入式系统”课程结课论文-基于pxa270的嵌入式计算机的设计应用(编辑修改稿)内容摘要：

整个计算机系统集成到一块芯片中。 嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成 ROM/EPROM, RAM、总线、总线逻辑、定时 /计数器、 WatchDog, I/O、串行口、脉宽调制输出、 A/D, D/A, Flash RAM, EEPROM 等各种必要功能和外设。 为适应不同的应用需求，一般一个系列的单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品的处理器内核都是一样的，不同的是存储器和外设的配置及封装。 这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配，功能不多不少，从而减少功耗和成本。 与嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点式单片化、体积小，从而使功耗和成本下降，可靠性提高。 微控制器使目前嵌入式系统 1_业中的主流产品。 微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。 但随着对嵌入式系统功能上的要求越来越高，如能接入 Inter、支持触摸屏、能够管理数据等。 由于 8/16 位单片机的速度不够快以及内存不够大，较难满足嵌入式设备的这些要求。 现在，它的主流地位已经渐渐让位于 32 位的 RISC 嵌入式微处理器。 嵌入式 DSP 处 理 器 (Embedded Digital Signal Processor， EDSP) DSP 处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行 DSP 算法，编译效率较高，指令执行速度也较快。 在数字滤波、 FFT、频谱分析等方面， DSP 算法正在大量进入嵌入式领域， DSP 应用正从在通用单片机中以普通指令实现 DSP 功能， 过渡到采用嵌入式 DSP处理器。 嵌入式 DSP 处理器有两个发展来源，一是 DSP 处理器经过单片化、 EMC 改造、增加片上外设成为嵌入式 DSP 处理器， TI 的 TMS320C20xx/C5000 等属于此范畴；二是在通用单片机或 SOC 中增加 DSP 协处理器，例如 Intel的 MCS296和 Infrneon(Siemens)的 TriCore。 现在，嵌入式 DSP 处理器已得到快速的发展与应用，特别在嵌入式的智能化系统中，例如，各种带智能逻辑的消费类产品、生物信息识别终端、带加密解密算法的键盘、 ADSL接入、实时语音压缩解压系统、 虚拟现实显示等。 这类只能化算法一般运算量较大，特别是向量运算、指针线性寻址等较多，而这些正是 DSP 处理器的优势所在。 基于 PXA270 的嵌入式计算机的设计应用 4 3. 基于 PXA27x 的嵌入式硬件开发平台 基于 PXA27x 的嵌入式开发板 本论文中所用的开发环境由开发套件和开发主机组成。 开发套件是由 Intel 公司设计的基于 PXA27x 处理器的嵌入式开发套件。 开发主机为普通 PC，操作系统是 Windows XP。 所有程序都在主机上开发调试，经过交叉编译后再烧制到开发套件上试运行。 Intel PXA27x开发套件主要由核心主板、子卡、 CPU 卡、电源 卡和音频模块五大部分组成，核心主板上可以接插其它板卡，具有 32M FLASH，还提供了非常丰富的外设接口：两个 PCMCIA 接口、一个 MMC 接口、一个 LCD 接口、两个 USB 接口、一个 RS232 接口、一个记忆棒接口、一个键盘接口、一个以太网接口、一个红外接口等；子卡包含 2M SRAM、 JTAG、 CPLD 等； CPU 卡包含一颗 PXA270 芯片、 32M FLASH、 32M SDRAM 和系统时钟源；电源卡提供了系统所需的核心电压，其电平可由软件在 ~ 范围可调，构成一个完整的嵌入式开发系统。 SDRAM 用来运行操作系统、应用程序以及文件系统， FLASH 用来存储内核镜像文件和文件系统。 该系统具操作方便、功耗低、处理能力强、网络功能强等特点，能够装载和运行 Windows CE、嵌入式 Linux 等操作系统。 用户可以在这个系统平台上进行专用的软硬件开发，并对 PXA27x芯片进行测试和评估，通过对底板的更改或缩减来设计自己的嵌入式应用系统。 PXA270 芯片 PXA27x 是 INTEL 于 20xx 年 4 月份在北京的英特尔春季信息技术峰会上发布的一款XScale 架构的处理器，内核采用 ARMV5TE，外围控制器众多，是 一款高集成度高性能的优秀嵌入式处理器。 PXA27x 处理器家族包含 3 种器件 PXA270、 PXA27 PXA272，其中 PXA270是单独的处理器芯片， PXA271比 PXA270增加了 32 MB FLASH和 32 MB SDRAM， PXA272比 PXA270增加了 64 MB FLASH。 PXA270 内置了 Intel 的无线 MMX 技术，能够显著的提升多媒体性能，此外 PXA270 也包含了 Intel 的 SpeedStep 技术，能够根据需要动态调节 CPU 的性能，同其他 XScale 处理器一样，支持多种嵌入式操作系统，如 Linux、 Windows、 WinCE、 Nucleus、Palm OS、 VxWorks、 Java 等，广泛应用于智能手机、 PDA、 Web 记事本、远程通信、医疗器械等领域。 Intel 同时还发表了配合 PXA270 使用的图形协处理器 —— 2700G 多媒体加速器。 这颗芯片可以以每秒 30 帧 ,的速度播放 MPEG4 或 WMV 的图像，使 PXA270 的多媒体性能达到极大提升。 PXA270 的系统框图如图 所示，主要由 时钟和电源管理模块、内部存贮器模块、 DMA控制器、中断控制器、 PWM 控制器、 LCD 控制器等部分组成。 基于 PXA270 的嵌入式计算机的设计应用 5 式计算机的硬件开发 嵌入式计算机原理图设计 嵌入式计算机的原理框图 嵌入式计算机的硬件由很多部分组成，主要分为核心电路和外围电路两大类，核心电路是由微处理器 PXA270 和 Flash/SDRAM 存储器构成的，加上必要的电源和时钟电路，就可以组成一个最小系统意义上的嵌入式计算机了，所以说，核心电路的设计是整个嵌入式计算机硬件设计的基础。 外围电路主要由电源、时钟、 LCD、 RS23 USB、 IRDA、 CF、音频及放大电路、 电平转换电路、 IC 卡电路、 SRAM 电路等。 SDRAM 的原理图设计 一 般的嵌入式应用中， SDRAM 是与 CPU 之间传输数据最快的外部芯片，处围与选用韩国Hynix 的 HY57V561620C，其组织形式为 4 Banks x 4M x 16Bit，单片容量为 32MB，采用 177。 单电源供电，封装形式为标准 54 引脚 TSOPII，属于 16 位的数据总线宽度，因为PXA270 是 32 位的，所以选用两片并联的方式，使 SDRAM 的总线宽度也达到 32 位，这样，SDRAM 的总容量就是 64MB。 如图 是其中一片 SDRAM 的原理图，另一片的连线把 16 条数据线连到 PXA270 的高 16 位地址上 ，其余的与这一片是一样的。 HY57V561620C 的时钟频率分了 100MHz~166MHz 四个档，这里选用 133MHz 这一档的芯片。 FLASH 电路的设计 嵌入式应用的程序一般不存在普通计算机的硬盘、电子盘等存贮部件上，而是直接存在板子上的 Flash 芯片中，根据应用的不同可选用不同容量和速度的芯片，在这里选用的是Intel 的同步 FLASH 28F256L18，单片容量为 32MB，采用 单电源供电，封装形式为标准 79 脚的 VF BGA，数据总线宽度为 16 位，每块的最小擦写次数为 10 万次。 为配合 PXA270的 32 位总线宽度，也选用两片并联的方式，使 FLASH 的总线宽度达到 32 位，这样， FLASH的总容量就是 64MB。 电源电路的设计 嵌入式系统的电源设计是一个较为复杂的事情，一方面，嵌入式系统中的各个部分工作电平不一致，比如有 、 、 3V、 、 5V 等；另一方面，嵌入式系统一般既能用外接交流适配器供电，也能用锂电池供电，二者都存。