基于arm嵌入式系统的硬件电路设计

基于arm嵌入式系统的硬件电路设计内容摘要：

和片外存储器技术支持快速突发 (Burst)访问模式的开发。 ARM7TDMI有 4种存储器周期的基本类型 :空闲周期、非顺序周期、顺序周期和协处理器寄存器传送周期。 4）嵌入式 ICERT逻辑： 嵌入式 ICERT逻辑为 ARM7TDMI核提供了集成的在片调试支持。 可以使用嵌入式 ICERT逻辑来编写断点或观察断点出现的条件。 嵌入式 ICERT逻辑包含调试通信通道 (DCC,DebugCommunicationChannel). DCC用于在目标和宿主调试器之间传送信息。 嵌入式 ICERT逻辑通过 JTAG (Joint Test Action Group)测试访问口进行控制。 ARM7TDMI有 2个指令集， 32位 ARM指令集和 16位 Thumb指令集[1920]。 3 硬件的设计 ARM模块核心电路设计 以 ARM 为核心处理器在加入 Flash、 SDRAM、时钟电路、复 位电路及启动方式选择电路等组成 [21]。 Flash芯片介绍及硬件连接 片外 FLASH是通过微处理器的片选 nGCSO通过一电阻与其相连的。 由于是16bit的 Flash，所以用微处理器的地址线 A0A20来分别与 Flash的地址线 AOA19连接。 Flash的地址空 El是从 0000000000002020000[22]。 如图 31所示： A ( 2 0 . 1 )D ( 1 5 . 0 )N G C S On O EN W EA ( 1 9 . 0 )D ( 1 5 . 0 )n C En O EN W ES 3 C 4 4 B O XS S T 3 9 V F 1 6 0 F L A S H 图 31FLASH连接电路图 SDRAM 芯片介绍及硬件连接 SDRAM 在系统中主要用作程序的运行空间、数据及堆栈区。 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。 该系统用两片 16B 的 SDRAM 构建 32 位的SDRAM 存储器系统。 HY57V561620 容量为 4Bank4M16Bit，兼容 LVTTL 电平。 S3C2410A 地址线从 A2～ A14 分别连接到 HY57V561620 的 A0～ A12。 控制线中写 使能 WE 接 LnWE，片选线 CS 接 S3C2410A 的 LnGCS6，基址为 0x0c00 0000。 段选引脚 BA0、 BA1 用 ADDR2 ADDR25 来控制。 另外它还需要行 /纵地址命令 RAS/CAS, S3C2410A 分别用 LnSRAS/LnSCAS 来控制它们。 HY57V561620 还有 LDQM 和 UDQM 两条控制线，它们分别控制读写的缓冲。 在读模式下， LDQM 和 UDQM 控制输出缓冲，当它们为低电平时，使能相应缓冲字节，为高电平时，输出呈高阻态；在写模式下， LDQM 和 UDQM 控制输入缓冲，低电平使能，数据能被写入存 储器，高电平时数据被屏蔽，不能被写入 [23]。 如图 32 所示： A ( 1 2 . 1 )D ( 1 5 . 0 )N S R A SN S C A SN S C S ON O ED O M 0D O M 1A ( 1 6 . 1 )A ( 1 6 . 1 )A ( 1 6 . 1 )A ( 1 1 . 0 )D 0 ( 1 5 . 0 )N R A SN C A SN C SN W EL D O MU D O MB A 0B A 1S 3 C 4 4 B O XS D R A M 图 32SDRAM 电路连接图 处理器启动方式选择 S3C44B0X 支持从 NAND Flash 启动， NAND Flash 具有容量大、比 NOR Flash价格低等特点。 S3C44B0X 具有三种启动方式，通过 OM[1:0]管脚进行选择： OM[1:0]=00 时处理器从 NAND Flash启动； OM[1:0]=01 时处理器从 16 位宽 ROM 启动； OM[1:0]=10 时处理器从 32 位宽 ROM 启动。 用户可以将引导代码和操作系统镜像存放在外部的 NAND Flash，并从NAND Flash启动。 当系统在这种模式下上电复位时，内置的 NAND Flash将访问控制接口，并将代码自动加载到内部 SRAM 并且运行，之后 SRAM 中的引导程序将操作系统镜像加载到 SDRAM 中运行。 启动完毕后， 4KB 的 SRAM 就可以用于其他用途。 如果从其他方式启动，启动 ROM 就要定位于内存的起始地址空间 0x00000000，处理器直接在 ROM 上运行启动程序，而 4KB 启动 SRAM 被定位于内存地址的 0x40000000 处。 本设计中将 OM1 直接接低电平，通过控制 OM0 的电平高低选择启动方式。 复位及时钟电路 各个单元要进入正常工作状态，需要可靠的复位，一般有上电复位和手动复 位。 如果电源电压出现波动，系统会非正常复位，这时候会发生复位时间不够从而造成一些错误甚至死机，所以复位监控电路也是必要的。 复位电路如图 33 所示。 时钟电路用于向 CPU及其它电路提供工作时钟。 CPU部分需要两路时钟输入，一路是 CPU工作时钟输入，另一路提供给 RTC 电路。 根据 S3C2410A 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。 晶振频率经过RAM 片内的 PLL电路倍频后，可以达到要求的频率。 片内的 PLL电路兼有频率放大和信号提纯的功能，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。 +n R E S E TR E S E T2１7146543U 2 0 B U 2 0 CRESET10KIN4148U 2 0 A1243P 5 2 1V D D 3 . 3 VP 1 . 0V D D 3 . 3 V7 4 H C 0 47 4 H C 0 47 4 H C 0 4V D D 3 . 3 V10181。 F/16V5 6 0 Ω 图 33 复位电路 嵌入式系统外围电路设计 按键电路设计 随着嵌入式系统的飞速发展，在嵌入式手持设备中，人机交互设备是与用户接触最多的部分，最能够直接快速地体现出该设备的性能。 所以，是否有一个友好的、快速的、可 靠的人机交互设备已经成为衡量一款手持设备的重要指标。 在嵌入式人机交互设备中，键盘由于其具有很高的准确性和可靠性，能够适应各种恶劣的工作环境，并且具有很长的使用寿命，而得到广泛应用。 E IN T 1E IN T 2E IN T 3E IN T 4R 1 R 2 R 3 R 4G N D3 .3 V 图 34 按键电路 SD 卡接口电路设计 基于本设计中对测量数据存储以及更新的需要，考虑到 S3C2410A 内部集成的 SD 卡控制器，因此决定用 SD 卡作为存储器，硬件连接如图 35 所示。 D A T A 1P A D 1P A D 2D A T A 08765432191 01 1V S S 2C L KV D DV S S 1C M DC D / D A T 3n C DW PS D C A R DD A T 21 21 3S D D A T A 1S D D A T A 0S D D A T A 3S D D A T A 2123456781 0 K * 4123456781 0 K * 40 . 1 181。 FV D D 3 . 3 VU C L KE I N T 1 8S D C M DS D C L K 图 35 SD 卡接 口电路 LCD 与触摸屏设计 电路如图所示。 电压的测量使用是 ARM 内部 10 位 ADC AIN7 和 AIN5。 液晶显示 LCD(Liquid Crystal Display)，是利用液晶材料在电场作用下发生位置变化而遮蔽 /通透光线的性能制作成为一种重要平板显示器件。 通常使用的LCD 器件有 TN型 (Twist Nematic，扭曲向列型液晶 )、 STN 型 (Super TN，超扭曲向列型液晶 )和 TFT 型 (Thin Film Transistor，薄膜晶体管型液晶 )。 TN， STN， TFT型液晶，性能依次增强，制作 成本也随之增加。 TN 和 STN 型常用作单色 LCD。 STN型可以设计成单色多级灰度 LCD和伪彩色 LCD， TFT型常用作真彩色 LCD。 TN 和 STN 型 LCD 不能做成大面积 LCD，其颜色数在 218 种以下。 218 种颜色以下的称为伪色彩， 218 种及其以上颜色的称为真彩色。 TFT 型可以实现大面积LCD 真彩显示，其像素点可以做成 [25]。 本设计选用的是 SHARP 公司的 寸 TFT 真彩触摸屏。 触摸屏选用四线电阻式，四线电阻式触摸屏是电阻式家族中应用最广、最普及的一种。 其结构由下线路（玻璃或薄膜材料）导电 ITO 层和上线路（薄膜材料）导电 ITO 层组成。 中间有细微绝缘点隔开，当触摸屏表面无压力时，上下线路成开路状态，一旦有压力施加到触摸屏上，上下线路导通， ARM 内部触摸屏控制器通过下线路导电ITO 层在 X 坐标方向上施加驱动电压，通过上线路导电 ITO 层上的探针，侦测X 方向上的电压，由此推算出触点的 X 坐标。 通过控制器改变施加电压的方向，同理可测出触点的 Y 坐标，从而明确触点的位置。 如图 36 所示： V D D 3 . 3 VY D O W NX R I G H Tn Y P O Nn X P O NA I N 7A I N 5M O S F E T P4 . 7 KQ 1Q 24 . 7 K。