基于S3C4510B的ARM開發(fā)平臺(tái)

1 引言

嵌入式系統(tǒng)的高速發(fā)展極大地推動(dòng)了ARM嵌入式微處理器的發(fā)展。以前的嵌入式系統(tǒng)大多采用CISC架構(gòu)，該體系由于指令集龐大，指令長(zhǎng)度不固定，指令執(zhí)行周期有長(zhǎng)有短，使指令譯碼和流水線的實(shí)現(xiàn)在硬件上非常復(fù)雜，給芯片的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的麻煩。跟CISC相比，RISC則很好地解決了這些弱點(diǎn)。 RISC 以其硬件結(jié)構(gòu)單純，成本低，省電良好的優(yōu)良特性受到了嵌入式系統(tǒng)的青睞，尤其是 32 位 RISC 處理器，而ARM正是32位RISC微處理器。本文主要從芯片級(jí)硬件設(shè)計(jì)開發(fā)進(jìn)行介紹，采用一種比較流行的，在手持式以及便攜式設(shè)備應(yīng)用廣泛的ARM芯片 — Samsung 公司推出的S3C4510B，以及基于S3C4510B芯片的ARM開發(fā)平臺(tái)。

2 嵌入式處理器S3C4510B

S3C2410B 芯片基于ARM7TDMI內(nèi)核，三級(jí)流水線的16/32位RISC處理器，S3C4510B 提供了一套比較完整的通用系統(tǒng)的外圍設(shè)備，并且使得整個(gè)系統(tǒng)消耗最小。正是因?yàn)樗哂泻芏喑Ｓ玫墓δ苣K，所以也免去了添加配置附加設(shè)備的麻煩。芯片上集成的功能主要包括以下幾個(gè)方面：

·3.3V ARM 內(nèi)核和3.3V外部I/O，具有50MHz時(shí)鐘頻率的微處理器；

·8KB的Cache/SRAM；

·LCD 控制器；

·一個(gè)10/100Mbps 以太網(wǎng)控制器，MII接口；

·2個(gè)HDLC通道，每個(gè)通道可支持10Mbps；

·2個(gè)UART通道，2個(gè)DMA通道；2個(gè)32位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；；

·1通道IIC接口，18個(gè)可編程I/O口；

·中斷控制器，支持21個(gè)中斷源，包括4個(gè)外部中斷；

·支持SDRAM，EDO DRAM，SRAM，F(xiàn)lash等；

·具有擴(kuò)展外部總線，JTAG接口，支持軟件開發(fā)，硬件調(diào)試。

3 ARM開發(fā)平臺(tái)S3C4510B開發(fā)板

Samsung 公司推出的這款 ARM芯片S3C4510B內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強(qiáng)大，如前文所述片上已經(jīng)集成了很多功能，因此我們能很方便地在片外添加外部設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。在此將介紹一個(gè)基于S3C4510B 芯片的 ARM 開發(fā)平臺(tái)，通過(guò)這個(gè)平臺(tái)我們可以對(duì) S3C4510B 進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的硬件、軟件設(shè)計(jì)，并且能夠很方便地在該平臺(tái)上進(jìn)行相關(guān)的功能擴(kuò)展，進(jìn)行所需的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。該平臺(tái)的具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖 1 開發(fā)板結(jié)構(gòu)框圖

S3C4510B開發(fā)板以S3C4510B為主芯片CPU，內(nèi)存由SDRAM（16Mbyte）,FLASH等構(gòu)成。以下主要針對(duì)此硬件開發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器擴(kuò)展、主要接口及其外設(shè)方面設(shè)計(jì)的介紹。

3.1 晶振電路與復(fù)位電路

晶振電路用于向CPU及其它電路提供工作時(shí)鐘。為了獲得穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，將S3C4510B的CLKSEL置為高電平，即外部時(shí)鐘輸入直接作為系統(tǒng)時(shí)鐘。根據(jù)S3C4510B的最高工作頻率選擇50MHz的有源晶振，不同常用的無(wú)源晶振，有源晶振的接法略有不同。有源晶振的1腳接3.3V電源，2腳懸空，3腳接地，4腳為晶振的輸出，晶振的輸出端接一個(gè)小電阻(22歐姆)，對(duì)時(shí)鐘信號(hào)去尖峰。

復(fù)位電路可由簡(jiǎn)單的RC電路構(gòu)成，也可使用其它的相對(duì)復(fù)雜，但功能更完善的電路。圖2是一種較簡(jiǎn)單的RC復(fù)位電路。

圖2 系統(tǒng)的復(fù)位電路

3.2 Flash存儲(chǔ)器接口電路

本平臺(tái)使用SST39VF160 Flash存儲(chǔ)器，SST39VF160是16M位的Flash存儲(chǔ)器。工作電壓為2.7V～3.6V，采用48腳TSOP封裝或48腳FBGA封裝，16位數(shù)據(jù)寬度，可以以8位（字節(jié)模式）或16位（字模式）數(shù)據(jù)寬度的方式工作。SST39VF160僅需3V電壓即可完成在系統(tǒng)的編程與擦除操作，通過(guò)對(duì)其內(nèi)部的命令寄存器寫入標(biāo)準(zhǔn)的命令序列，可對(duì)Flash進(jìn)行編程、整片擦除、按扇區(qū)擦除以及其它操作。