典型的嵌入式系统处理器.ppt

第三章第三章典型的嵌入式系统典型的嵌入式系统处理器处理器 在本章中将会让读者了解几款典型的嵌入式系统，在介绍典型的处理器过程中会配合例子进行说明，以便让读者更好更深地掌握嵌入式硬件设计。3.1ARM处理器处理器ARMARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。作为知识产权供应商，设计技术的授权。作为知识产权供应商，ARMARM本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从体生产商从ARMARM公司购买其设计的公司购买其设计的ARMARM微处微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的的外围电路，从而形成自己的ARMARM微处理器芯微处理器芯片进入市场。片进入市场。ARM32ARM32位嵌入式位嵌入式RISCRISC处理器扩展到世界范处理器扩展到世界范围，占据了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系围，占据了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系统应用领域的领先地位。统应用领域的领先地位。ARMARM公司使用通用的基础体系结构，以极低公司使用通用的基础体系结构，以极低的成本和功耗提供了高性能、多系列的的成本和功耗提供了高性能、多系列的32RISC32RISC处理器核。处理器核。ARMARM处理器在耗电、数据传送、数处理器在耗电、数据传送、数据处理速度以及带据处理速度以及带DSPDSP功能方面业界领先，很快功能方面业界领先，很快成为移动通信、手持计算、多媒体数字消费和嵌成为移动通信、手持计算、多媒体数字消费和嵌入式解决市场的入式解决市场的RISCRISC标准。标准。RISCRISC体系结构具有如下特点：采用固定长体系结构具有如下特点：采用固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有式有2 23 3种；使用单周期指令，便于流水线操种；使用单周期指令，便于流水线操作执行；大量使用寄存器，数据处理指令只对作执行；大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载寄存器进行操作，只有加载/存储指令可以访存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。问存储器，以提高指令的执行效率。在在CISCCISC指令集的各种指令中，其使用频指令集的各种指令中，其使用频率却相差悬殊，大约有率却相差悬殊，大约有20%20%的指令会被反复使的指令会被反复使用，占整个程序代码的用，占整个程序代码的80%80%。而余下的。而余下的80%80%的的指令却不经常使用，在程序设计中只占指令却不经常使用，在程序设计中只占20%20%。ARMARM微处理器具微处理器具RISCRISC的典型特征，还具有以的典型特征，还具有以下特点：下特点：n n在每条数据处理指令当中，都控制算术逻辑单元（在每条数据处理指令当中，都控制算术逻辑单元（ALUALU）和移位器，）和移位器，以使以使ALUALU和移位器获得最大的利用率；和移位器获得最大的利用率；n n自动递增和自动递减的寻址模式，以优化程序中的循环；自动递增和自动递减的寻址模式，以优化程序中的循环；n n同时同时LoadLoad和和StoreStore多条指令，以增加数据吞吐量；多条指令，以增加数据吞吐量；n n所有指令都根据条件执行，以增大执行吞吐量。所有指令都根据条件执行，以增大执行吞吐量。ARMARM体系结构的字长为体系结构的字长为3232位，它们都支持位，它们都支持ByteByte（8 8位）、位）、HalfwordHalfword（1616位）和位）和WordWord（3232位）位）3 3种数据类型。种数据类型。ARMARM处理器支持处理器支持7 7种处理器模式种处理器模式：处理器模式处理器模式 描述描述 UserUser 普通程序执行模式普通程序执行模式 FRQFRQ 用于高速数据传输或通道处理用于高速数据传输或通道处理 IRQIRQ 用于通用中断处理用于通用中断处理 SupervisorSupervisor 操作系统的保护模式操作系统的保护模式 AbortAbort 用于实现虚拟或存储保护用于实现虚拟或存储保护 UndefinedUndefined 支持软件模拟或硬件协处理器支持软件模拟或硬件协处理器 SystemSystem 运行特权操作系统任务运行特权操作系统任务 ARMARM处理器共有处理器共有3737个寄存器，其中个寄存器，其中3131个是个是3232位的通用寄存器，包括一个程序计数器。位的通用寄存器，包括一个程序计数器。6 6个状态寄存器，用以标识个状态寄存器，用以标识CPUCPU的工作状态及程的工作状态及程序的运行状态，均为序的运行状态，均为3232位，目前只使用了其中位，目前只使用了其中的一部分。的一部分。在任何一种处理器模式下，其中的在任何一种处理器模式下，其中的1616个通个通用寄存器都是可见的。其他的寄存器用来加速用寄存器都是可见的。其他的寄存器用来加速异常处理。异常处理。ARMARM指令当中指定的所有寄存器都指令当中指定的所有寄存器都可以从这可以从这1616个可见的寄存器中寻址。个可见的寄存器中寻址。3131个通用寄存器分为几个相互重叠的组，个通用寄存器分为几个相互重叠的组，每一组寄存器用于一种特定的处理器状态。每一组寄存器用于一种特定的处理器状态。通常，一种状态下可见的寄存器为通常，一种状态下可见的寄存器为1515个通个通用寄存器（用寄存器（R0R0R14R14）、一个或两个状态寄存）、一个或两个状态寄存器和程序计数器器和程序计数器PCPC。R0R0R7R7被称为被称为unbankedregisterunbankedregister，表示在所，表示在所有处理器模式中，它们都代表相同的有处理器模式中，它们都代表相同的3232位物理位物理寄存器。它们没有特殊的功用，仅当作通用寄寄存器。它们没有特殊的功用，仅当作通用寄存器使用。存器使用。寄存器寄存器R8R8R14R14被称作被称作bankedregisterbankedregister，它们实际代，它们实际代表的表的3232位物理寄存器与当前的处理器状态有关。它们位物理寄存器与当前的处理器状态有关。它们可以在指令中用作通用寄存器，同时，可以在指令中用作通用寄存器，同时，ARMARM体系结构体系结构还为它们中的一部分赋予了特殊的作用：还为它们中的一部分赋予了特殊的作用：R13R13用作堆栈用作堆栈指针指针SPSP，R14R14用作链接寄存器用作链接寄存器LRLR。另外另外6 6个寄存器是程序状态寄存器，它们也是个寄存器是程序状态寄存器，它们也是3232位位宽的寄存器，但是只用到了宽的寄存器，但是只用到了3232位中的位中的1212位。这位。这6 6个寄存个寄存器也被称为程序状态寄存器。当前程序状态寄存器器也被称为程序状态寄存器。当前程序状态寄存器（CPSRCPSR）在所有的处理器模式下都可以访问。它包含）在所有的处理器模式下都可以访问。它包含了条件码、中断屏蔽码、当前处理器模式和其他的状了条件码、中断屏蔽码、当前处理器模式和其他的状态、控制信息。态、控制信息。ARMARM微处理器在较新的体系结构中支持两种指令集：微处理器在较新的体系结构中支持两种指令集：ARMARM指令集和指令集和ThumbThumb指令集。指令集。ARMARM指令为指令为3232位的长度，位的长度，ThumbThumb指令为指令为1616位长度。位长度。ThumbThumb指令集为指令集为ARMARM指令集的指令集的功能子集，但与等价的功能子集，但与等价的ARMARM代码相比较，可节省代码相比较，可节省30%30%40%40%以上的存储空间，同时具备以上的存储空间，同时具备3232位代码的所有优点。位代码的所有优点。ARMARM芯片还获得了许多实时操作系统（芯片还获得了许多实时操作系统（RealTimeRealTimeOperatingSystemOperatingSystem）供应商的支持，比较知名的有：）供应商的支持，比较知名的有：WindowsCEWindowsCE、LinuxLinux、pSOSpSOS、VxWorks,NucleusVxWorks,Nucleus、EPOCEPOC、uCOSuCOS、BeOSBeOS等。等。ARM7ARM7系列微处理器最适合用于对价位和功耗要求系列微处理器最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。较高的消费类应用。ARM7ARM7性能特征表性能特征表 性能性能 类型类型 CacheCache大大小（指小（指令令/数据）数据）紧密耦紧密耦合存储合存储器器（TCMTCM）存储器存储器管理管理 AHBAHB接接口总线口总线 ThumbThumb DSPDSP JazelleJazelle ARM7TARM7TDMIDMI 无无 无无无无有有 有有 无无无无ARM7TARM7TDMI-SDMI-S 无无无无无无有有 有有 无无无无ARM7EARM7EJ J 无无无无无无有有 有有 有有 有有 ARM72ARM720T0T 8K8K 无无MMUMMU 有有 有有 无无无无ARM9ARM9系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等。字摄像机等。ARM9ARM9性能特征表性能特征表 性能性能 类型类型 CacheCache大小大小（指令（指令/数据）数据）紧密耦紧密耦合存储合存储器器（TCMTCM）存储器存储器管理管理 AHBAHB接接口总线口总线 ThumbThumb DSPDSP JazelleJazelle ARM92ARM920T0T 16K/1616K/16K K 无无 MMUMMU有有 有有 无无 无无 ARM92ARM922T2T 8K/8K8K/8K 无无 MMUMMU有有 有有 无无 无无 ARM94ARM940T0T 4K/4K4K/4K 无无 MMUMMU有有 有有 无无 无无 ARM9EARM9E系列微处理器提供了增强的系列微处理器提供了增强的DSPDSP处理能力，很处理能力，很适合于那些需要同时使用适合于那些需要同时使用DSPDSP和微控制器的应用场合。和微控制器的应用场合。ARM9EARM9E性能特征表性能特征表 性能性能 类型类型 CacheCache大大小（指令小（指令/数据）数据）紧密耦合紧密耦合存储器存储器（TCMTCM）存储器存储器管理管理 AHBAHB接接口总线口总线 ThumbThumb DSPDSP JazelleJazelle ARM92ARM926EJ-S6EJ-S 4-128K/4-4-128K/4-128K128K 有有 MMUMMU 双双AHBAHB 有有 有有 有有 ARM94ARM946E-S6E-S 4-1MB/4-4-1MB/4-1MB1MB 有有 MMUMMU AHBAHB 有有 有有 有有 ARM96ARM966E-S6E-S 无无 有有 MMUMMU AHBAHB 有有 有有 有有 ARM10EARM10E系列微处理器由于采用了新的体系结构，系列微处理器由于采用了新的体系结构，与同等的与同等的ARM9ARM9器件相比较，在同样的时钟频率下，性器件相比较，在同样的时钟频率下，性能提高了近能提高了近50%50%，同时，同时，ARM10EARM10E系列微处理器采用了系列微处理器采用了两种先进的节能方式，使其功耗极低。两种先进的节能方式，使其功耗极低。ARM10EARM10E性能特征性能特征 性能性能类型类型 CacheCache大大小（指小（指令令/数据）数据）紧密耦紧密耦合存储合存储器器（TCMTCM）存储器存储器管理管理 AHBAHB接接口总线口总线 ThumbThumb DSPDSP JazelleJazelle ARM1ARM1020E020E 32K/32K32K/32K 无无 MMUMMU 双双AHBAHB 有有 有有 有有 ARM1ARM1022E022E 16K/16K16K/16K 无无 MMUMMU 双双AHBAHB 有有 有有 有有 ARM1ARM1026EJ-026EJ-S S 可变可变 有有 MMU+MMU+MMUMMU 双双AHBAHB 有有 有有 有有 SecurCoreSecurCore系列微处理器专为安全需要而设计，提系列微处理器专为安全需要而设计，提供了完善的供了完善的3232位位RISCRISC技术的安全解决方案。技术的安全解决方案。SecurCore SecurCore 系列微处理器除了具有系列微处理器除了具有ARMARM体系结构各体系结构各种主要特点外，还在系统安全方面具有如下的特点：种主要特点外，还在系统安全方面具有如下的特点：带有灵活的保护单元，以确保操作系统和应用数据的带有灵活的保护单元，以确保操作系统和应用数据的安全；采用软内核技术，防止外部对其进行扫描探测；安全；采用软内核技术，防止外部对其进行扫描探测；可集成用户自己的安全特性和其他协处理器。可集成用户自己的安全特性和其他协处理器。SecurCore SecurCore系列微处理器主要应用于一些对安全性系列微处理器主要应用于一些对安全性要求较高的应用产品及应用系统，如电子商务、电子要求较高的应用产品及应用系统，如电子商务、电子政务、电子银行业务、网络和认证系统等领域。政务、电子银行业务、网络和认证系统等领域。InterStrongARMSA-1100InterStrongARMSA-1100处理器融合了处理器融合了InterInter公司的设计和公司的设计和处理技术以及处理技术以及ARMARM体系结构的电源效率，采用在软件上兼容体系结构的电源效率，采用在软件上兼容ARMv4ARMv4体系结构、同时采用具有体系结构、同时采用具有IntelIntel技术优点的体系结构。技术优点的体系结构。IntelStrongARMIntelStrongARM处理器是便携式通讯产品和消费类电子产品的处理器是便携式通讯产品和消费类电子产品的理想选择。理想选择。基于基于ARMARM的的IntelIntel微处理器微处理器 性能性能 类型类型 CacheCache大小大小（指令（指令/数据）数据）紧密耦紧密耦合存储合存储器器（TCMTCM）存储器存储器管理管理 AHBAHB接接口总线口总线 ThumbThumb DSPDSP JazelleJazelle StrongAStrongARMRM 16K/1616K/16K K 无无 MMUMMU N/AN/A 无无 无无 无无 XscaleXscale 32K/3232K/32K K 无无 MMUMMU N/AN/A 有有有有无无 ARMARM处理器的选择要注意以下方面：处理器的选择要注意以下方面：n n用户如果希望使用用户如果希望使用Windows CEWindows CE或标准或标准LinuxLinux等操作系统等操作系统以减少软件开发时间，就需要选择以减少软件开发时间，就需要选择ARM720TARM720T以上带有以上带有MMUMMU功能的功能的ARMARM芯片，目前有芯片，目前有uCLinuxuCLinux等不需要等不需要MMUMMU支持支持的操作系统可运行于的操作系统可运行于ARM7TDMIARM7TDMI硬件平台之上。硬件平台之上。n n系统时钟决定了系统时钟决定了ARMARM芯片的处理速度，不同芯片对时钟芯片的处理速度，不同芯片对时钟的处理不同，有的芯片只有一个主时钟频率，这样的的处理不同，有的芯片只有一个主时钟频率，这样的芯片可能不能同时顾及芯片可能不能同时顾及UARTUART和音频时钟的准确性，如和音频时钟的准确性，如CirrusLogicCirrusLogic的的EP7312EP7312等；有的芯片内部时钟控制器可等；有的芯片内部时钟控制器可以分别为以分别为CPUCPU核和核和USBUSB、UARTUART、DSPDSP、音频等功能部、音频等功能部件提供不同频率的时钟，如件提供不同频率的时钟，如PHILIPSPHILIPS公司的公司的SAA7750SAA7750等等芯片。芯片。除除ARMARM微处理器核以外，几乎所有的微处理器核以外，几乎所有的ARMARM芯片均芯片均根据各自不同的应用领域，扩展了相关功能模块，并根据各自不同的应用领域，扩展了相关功能模块，并集成在芯片之中，如集成在芯片之中，如USBUSB接口、接口、IISIIS接口、接口、LCDLCD控制器、控制器、键盘接口、键盘接口、RTCRTC、ADCADC和和DACDAC、DSPDSP协处理器等片内协处理器等片内外围电路。外围电路。大多数的大多数的ARMARM微处理器片内存储器的容量都不太大，微处理器片内存储器的容量都不太大，需要用户在设计系统时外扩存储器，但也有部分芯片需要用户在设计系统时外扩存储器，但也有部分芯片具有相对较大的片内存储空间，如具有相对较大的片内存储空间，如ATMELATMEL的的AT91F40162AT91F40162就具有高达就具有高达2MB2MB的片内程序存储空间，用户在设计时可的片内程序存储空间，用户在设计时可考虑选用这种类型，以简化系统的设计。考虑选用这种类型，以简化系统的设计。nWAITnWAIT信号即外部总线速度控制信号。不是每个信号即外部总线速度控制信号。不是每个ARMARM芯芯片都提供这个信号引脚，利用这个信号与廉价的片都提供这个信号引脚，利用这个信号与廉价的GALGAL芯片就芯片就可以实现与符合可以实现与符合PCMCIAPCMCIA标准的标准的WLANWLAN卡和卡和BluetoothBluetooth卡的接卡的接口，而不需要外加高成本的口，而不需要外加高成本的PCMCIAPCMCIA专用控制芯片。另外，专用控制芯片。另外，当需要扩展外部当需要扩展外部DSPDSP协处理器时，此信号也是必需的。协处理器时，此信号也是必需的。ARM ARM内核只提供快速中断（内核只提供快速中断（FIQFIQ）和标准中断（）和标准中断（IRQIRQ）两）两个中断向量，但各个半导体厂家在设计芯片时加入了自己不个中断向量，但各个半导体厂家在设计芯片时加入了自己不同的中断控制器，以便支持诸如串行口、外部中断、时钟中同的中断控制器，以便支持诸如串行口、外部中断、时钟中断等硬件中断。断等硬件中断。为了增强多任务处理能力、数学运算能力、多媒体以及为了增强多任务处理能力、数学运算能力、多媒体以及网络处理能力，某些供应商提供的网络处理能力，某些供应商提供的ARMARM芯片内置多个芯核，芯片内置多个芯核，目前常见的有目前常见的有ARM+DSPARM+DSP、ARM+FPGAARM+FPGA、ARM+ARMARM+ARM等结构。等结构。3.1.1ATMELARM芯片芯片ATMELARMATMELARM芯片的特点是以芯片的特点是以ARM7TDMI32ARM7TDMI32位位RISCRISC为内核，内置大小适宜的为内核，内置大小适宜的SRAMSRAM、ROMROM和和FlashFlash，具有丰，具有丰富的片内外围设备，先进的电源管理提供空闲模式及外富的片内外围设备，先进的电源管理提供空闲模式及外围禁止，具有快速先进向量中断控制器，段寄存器提供围禁止，具有快速先进向量中断控制器，段寄存器提供分离的栈和中断模式返回。分离的栈和中断模式返回。AT91AT91系列是工业级应用，缺点是没有集成系列是工业级应用，缺点是没有集成LCDLCD控制控制器。器。AT75/76AT75/76系列内置系列内置ARM7/DSPARM7/DSP双内核，有双内核，有ARM+2DSPARM+2DSP、ARM+DSP+MACARM+DSP+MAC两种配置，加上两种配置，加上PHYPHY就可实现就可实现voipvoip终终端。端。AT91FR40162AT91FR40162是美国是美国AtmelAtmel公司生产的公司生产的AT91AT91系列微系列微控制器中的一员，具有控制器中的一员，具有ARM7TDMIARM7TDMI核、大容量核、大容量FlashFlash存存储器以及片内储器以及片内SRAMSRAM和外围。和外围。图图3-13-1AT91FR40162AT91FR40162系统结构系统结构 AT91FR40162AT91FR40162的主要特点是：的主要特点是：ARM7TDMIARM7TDMI处理器核、处理器核、256KB256KB的片内的片内SRAMSRAM和和1024K1024K字的字的1616位位FlashFlash存储器、完全存储器、完全可编程的外部总线接口可编程的外部总线接口EBIEBI、具有、具有8 8个优先级且可以独立个优先级且可以独立屏蔽的向量中断控制器、屏蔽的向量中断控制器、3232个可编程的个可编程的I/OI/O口线、口线、3 3通道通道的的1616位定时器位定时器/计数器、计数器、2 2个通用同步个通用同步/异步收发器异步收发器USARTUSART、可编程的看门狗定时器、先进的省电特性、完全静态、可编程的看门狗定时器、先进的省电特性、完全静态的操作、的操作、2.72.73.6V3.6V的的I/OI/O工作范围和工作范围和1.651.651.95V1.95V的内核的内核工作范围、工作范围、-40-408585的运行温度范围以及的运行温度范围以及121-ball10121-ball10mm10mm1.2mmBGAmm10mm1.2mmBGA封装（球的直径为封装（球的直径为0.8mm0.8mm）。）。1.存储器存储器AT91FR40162AT91FR40162嵌入了嵌入了256KB256KB的内部的内部SRAMSRAM。这个内。这个内部存储器是单周期访问的，它直接与部存储器是单周期访问的，它直接与3232位数据总线相位数据总线相连。连。T91FR40162T91FR40162以拥有以拥有1 1个外部总线接口个外部总线接口EBIEBI为特性，它为特性，它用于连接外部存储器和专用外围设备。用于连接外部存储器和专用外围设备。EBIEBI支持支持8 8或或1616位器件并且可以使用位器件并且可以使用2 2个个8 8位器件来仿真位器件来仿真1 1个个1616位器件。位器件。T91FR40162T91FR40162嵌入了嵌入了1 1个由个由1024K1024K个个1616位字组成的位字组成的FlashFlash存储器，通过存储器，通过EBIEBI可以访问它。可以访问它。FlashFlash的主要功能的主要功能是作为程序存储器。是作为程序存储器。2.外外围围AT91FR40162AT91FR40162集成了多个外围，它们被分成集成了多个外围，它们被分成2 2类：系统类：系统外围和用户外围。外围和用户外围。所有的片内外围都可以通过所有的片内外围都可以通过AMBAAMBA桥接受桥接受3232位的访问。位的访问。外围寄存器由控制寄存器、模式寄存器、数据寄存器、状外围寄存器由控制寄存器、模式寄存器、数据寄存器、状态寄存器和使能态寄存器和使能/禁止禁止/状态寄存器组成。状态寄存器组成。外围数据控制器外围数据控制器PDCPDC在片内在片内USARTUSART和片内或片外的存储器和片内或片外的存储器之间传输数据，并且无需处理器的介入。之间传输数据，并且无需处理器的介入。PDC PDC消除了数据传输中断的额外开销，从而在不需要重消除了数据传输中断的额外开销，从而在不需要重新编程起始地址的情况下可以连续传输高达新编程起始地址的情况下可以连续传输高达64 KB64 KB的数据。的数据。这样不仅增加了微控制器的性能，而且降低了功耗。这样不仅增加了微控制器的性能，而且降低了功耗。1）系统外围系统外围 外部总线接口（外部总线接口（EBIEBI）通过）通过1 1条条8 8位或位或1616位数据总线控制位数据总线控制外部存储器或外部设备，它通过外部存储器或外部设备，它通过APBAPB被编程。每一条芯片被编程。每一条芯片选择口线有它自己的编程寄存器。选择口线有它自己的编程寄存器。省电模块（省电模块（PSPS）实现空闲模式，）实现空闲模式，先进的中断控制器先进的中断控制器AICAIC控制来自内部外围的中断源和控制来自内部外围的中断源和4 4个外部中断口线（包括个外部中断口线（包括FIQFIQ），从而为），从而为ARM7TDMIARM7TDMI提供中断或提供中断或/和外部中断请求。和外部中断请求。并行输入并行输入/输出控制器输出控制器PIOPIO控制高达控制高达3232条条I/OI/O口线。口线。看门狗定时器看门狗定时器WDWD用于防止当软件进入死锁陷阱时产生用于防止当软件进入死锁陷阱时产生系统锁定。特殊功能系统锁定。特殊功能SFSF模块集成了芯片模块集成了芯片IDID、复位状态和保、复位状态和保护寄存器。护寄存器。2）用户外围用户外围22个独立配置的个独立配置的USARTUSART可以高波特率进行同步或异可以高波特率进行同步或异步通信。每一个步通信。每一个USARTUSART还包含还包含1 1个超时寄存器和个超时寄存器和1 1个时间个时间确保（确保（Time GuardTime Guard）寄存器）寄存器 3 3通道通道1616位的定时器位的定时器/计数计数器器TCTC是高度可编程的，它支持捕获或波形模式。每一是高度可编程的，它支持捕获或波形模式。每一个个TCTC通道可以被编程为测量或生成不同类型的波形，通道可以被编程为测量或生成不同类型的波形，并且可以检测和控制并且可以检测和控制2 2个输入个输入/输出信号。输出信号。TCTC有有3 3个外部个外部时钟信号。时钟信号。n n芯片功能介绍：芯片功能介绍：n n电源电源 n n输入输入/输出输出 n n主时钟主时钟 n n复位复位 n nNRSTNRST引脚引脚 n n看门狗定时器复位看门狗定时器复位 n n仿真功能仿真功能 n nFlashFlash存储器存储器 所有基于所有基于FlashFlash的的AT91AT91器件都配备一个叫作器件都配备一个叫作AT91AT91FlashUploaderFlashUploader的预编程软件，它驻留在嵌入的的预编程软件，它驻留在嵌入的FlashFlash存存储器的第储器的第1 1个扇区。个扇区。FlashUploaderFlashUploader允许通过串口向嵌入允许通过串口向嵌入的的FlashFlash编程。编程。FlashUploaderFlashUploader可以使用任一个片内可以使用任一个片内USARTUSART。图图3-23-2FlashUploaderFlashUploader运行环境运行环境 3.1.2CirruslogicARM系列芯片系列芯片CirruslogicARMCirruslogicARM系列芯片主要应用领域为：手持系列芯片主要应用领域为：手持计算、个人数字音频播放器和计算、个人数字音频播放器和InternetInternet电器设备。电器设备。CirrusCirrusLogicLogic发布的发布的EP7312EP7312芯片因具有芯片因具有ARMARM内核、内核、MP3MP3解码、解码、LCDLCD接口、闪存接口等众多功能而被应用在各种数码接口、闪存接口等众多功能而被应用在各种数码产品中。产品中。iRiveriRiver公司经典的公司经典的iMP400iMP400型型CD/MP3CD/MP3播放器就播放器就采用了此款芯片。采用了此款芯片。CirruslogicARMCirruslogicARM系列芯片系列芯片型号型号 ARMARM核核 用途用途 备注备注 EP7212EP7212 ARM720TARM720T 手持计算、数字手持计算、数字音频音频 带带LCDLCD控制、控制、DIADIA EP7312EP7312 ARM720TARM720T 手持计算、数字手持计算、数字音频音频 带带SDRAMSDRAM，音频，音频片上系统片上系统 EP7339EP7339 ARM720TARM720T 安全音频解码安全音频解码 EP9312EP9312 ARM920TARM920T 数字音频处理器数字音频处理器 InternetInternet音频音频JukeboxJukebox处理器处理器 CL-PS7111CL-PS7111 ARM710AARM710A 手持计算手持计算 带带LCDLCD控制器、控制器、超低功耗超低功耗 CL-PS7500EFCL-PS7500EF ARM710AARM710A InternetInternet电器设备电器设备 带带CRT/LCDCRT/LCD控制控制器的片上系统器的片上系统 CS89712CS89712 ARM720TARM720T 通信处理器通信处理器 图图3-33-3P7312P7312的最大系统图的最大系统图 EP7312EP7312的整体结构如下：的整体结构如下：n n ARM720TARM720T处理器处理器 n n256256色彩色液晶显示器（色彩色液晶显示器（LCDLCD）控制器）控制器 n n集成外围设备接口集成外围设备接口 n n内部外围设备：具备两个内部外围设备：具备两个1665016650兼容通用异步收发信机（兼容通用异步收发信机（UARTUART）、）、IrDAIrDA接口、两个脉宽调制（接口、两个脉宽调制（PWMPWM）接口、一个）接口、一个3232位位RTCRTC、两个、两个1616位通用位通用定时计数器、中断控制器、内部起用定时计数器、中断控制器、内部起用ROMROM（128128字节）。字节）。n n完全的完全的JTAGJTAG边界扫描和嵌入式边界扫描和嵌入式ICEICE EP7312EP7312主要功能介绍如下：主要功能介绍如下：（1 1）CPUCPU内核内核：ARM720TARM720T由一个由一个3232位位ARM7DMIRISCARM7DMIRISC处理器、一个单一的超高速缓冲存储器（处理器、一个单一的超高速缓冲存储器（cachecache）和一）和一个个MMUMMU构成。构成。（2 2）状态控制和复位）状态控制和复位：EP7312EP7312具有三种电源管理状态：具有三种电源管理状态：运行、空闲和待机。运行、空闲和待机。EP7312EP7312有三种异步复位方式：有三种异步复位方式：nPORnPOR（上电复位），（上电复位），nPWRELnPWREL（电源失败）和（电源失败）和nURESETnURESET（用户复位）。（用户复位）。（3 3）启动发生：）启动发生：EP7312EP7312有内部和外部启动两种方式。内有内部和外部启动两种方式。内部启动是通过片内固化的部启动是通过片内固化的128128字节的程序实现的。外部字节的程序实现的。外部启动方式直接从外部的启动方式直接从外部的ROM/FlashROM/Flash存储器上运行程序。存储器上运行程序。选择启动方式是由选择启动方式是由nMEDCHGnMEDCHG管脚在电源上电复位时的状管脚在电源上电复位时的状态决定的。态决定的。（4 4）存储器和）存储器和I/OI/O扩展扩展：EP7312EP7312有两个主要外部存储器有两个主要外部存储器接口：静态存储器接口和接口：静态存储器接口和SDRAMSDRAM型存储器接口。静态型存储器接口。静态存储器接口为存储器接口为8/32/168/32/16位位ROM/SRAM/FlashROM/SRAM/Flash存储器控制存储器控制接口，有接口，有6 6个独立的扩展接口线，每个地址段可以访问个独立的扩展接口线，每个地址段可以访问256MB256MB地址空间，存放程序和数据，支持页模式存放。地址空间，存放程序和数据，支持页模式存放。16/3216/32位同步动态随机存取存储器（位同步动态随机存取存储器（SDRAMSDRAM）型存储器）型存储器接口可以控制两个库的接口可以控制两个库的SDRAMSDRAM，地址空间可以扩展到，地址空间可以扩展到512MB512MB。EP7312EP7312有有3 3个个8 8位和位和1 1个个3 3位通用输入位通用输入/输出接口，输出接口，另外还有一个专用另外还有一个专用8 8位驱动器，输出产生选通每一键列位驱动器，输出产生选通每一键列信号的脉冲，可以方便读取矩阵键盘和小键盘。信号的脉冲，可以方便读取矩阵键盘和小键盘。（5 5）LCDLCD控制器：控制器：LCDLCD控制器提供了所有需要的控制信号，控制器提供了所有需要的控制信号，可以直接与单扫描面板式单色可以直接与单扫描面板式单色STN LCDSTN LCD直接接口。直接接口。图图3-43-4EP7312EP7312通用控制显示系统图通用控制显示系统图 根据根据EP7312EP7312芯片和芯片和LCDLCD显示部分的需要，电源部分显示部分的需要，电源部分需要提供需要提供5V5V、3.3V3.3V、2.5V2.5V三组电源。其中三组电源。其中3.3V3.3V供供EP7312EP7312内部和外部的外围设备使用，内部和外部的外围设备使用，2.5V2.5V供供EP7312CPUEP7312CPU核和两核和两个晶振使用，个晶振使用，5V5V供供LCDLCD显示使用。显示使用。由于由于LCDLCD对比度调节需要负电压偏置，因此利用一片对比度调节需要负电压偏置，因此利用一片MAX686MAX686芯片提供负压偏置。芯片提供负压偏置。键盘部分可以采用键盘部分可以采用8888阵列键盘，利用阵列键盘，利用EP7312EP7312专用专用驱动和通用驱动和通用IOIO口口PAPA口可以简单地构成。口可以简单地构成。EP7312 EP7312控制显示系统的数据存储器可以采用市场上控制显示系统的数据存储器可以采用市场上主流的主流的SDRAMSDRAM芯片。芯片。LCD LCD显示器可以采用单扫描面板式灰度显示器可以采用单扫描面板式灰度STN LCDSTN LCD，可，可编程面板最大可到编程面板最大可到10242561024256点阵。点阵。图图3-53-5EP7312EP7312连接单扫描面板式彩色连接单扫描面板式彩色STNLCDSTNLCD扩张电路图扩张电路图 3.1.3SamsungARM系列芯片系列芯片 目前目前SamsungSamsung的的ARMARM处理器主推的有四大类：手处理器主推的有四大类：手持设备持设备/PDA/PDA方案，适合低功耗产品；网络通讯处理方案，适合低功耗产品；网络通讯处理器方案；器方案；ADSLADSL应用解决方案；应用解决方案；FlashMEMORYFlashMEMORY控制器。控制器。n n手持设备手持设备 n nS3C44B0S3C44B0芯片芯片 n nS3C2410S3C2410芯片芯片 n n网络设备网络设备 n nS3C4510BS3C4510B芯片芯片n nS3C2510S3C2510芯片芯片ADSLADSL应用应用:n nS5N8947S5N8947芯片芯片 n nS5N8950S5N8950芯片芯片 n nS5N8951S5N8951芯片芯片 n nS5N8957S5N8957芯片芯片 n nFlashCONTROLLERFlashCONTROLLERn nS3C49F9XS3C49F9X n nS3F49FAXS3F49FAX S3C4510BS3C4510B是为以太网通信系统的集线器和路由器是为以太网通信系统的集线器和路由器而设计，主要有：而设计，主要有：8KB8KB的的Cache/SRAMCache/SRAM；一个；一个10/100Mbps10/100Mbps以太网控制器，提供以太网控制器，提供MIIMII接口接口；两个；两个HDLCHDLC通道，每个通道可支持通道，每个通道可支持10Mbps10Mbps，两个，两个UARTUART通道通道；两个；两个DMADMA通道通道；两个；两个3232位定时位定时/计数器；计数器；1818个可个可编程编程I/OI/O口口；中断控制器，支持；中断控制器，支持2121个中断源，包括个中断源，包括4 4个外部中断个外部中断；