三星ARM开发流程及硬件设计课件

三星三星ARM ARM 开发流程与硬件设计开发流程与硬件设计引入引入现在带ARM核的CPU已经逐渐流行，三星公司的ARM芯片因为有优异的性价比而被广大用户使用，那么你知道：三星ARM7S3C4510CPU内部结构吗？该芯片的评估板SNDS100的工作原理吗？如何用ARM板进行调试开发吗？如何用S3C4510做设计自己的系统吗？学习目标学习目标l了解三星了解三星ARM7 S3C4510 CPU内部结构内部结构l根根据据外外围围芯芯片片和和硬硬件件，配配置置4510片片内内寄寄存存器器l了解了解SNDS100电路原理电路原理l用用ARM开发板调试自己的程序开发板调试自己的程序l初步设计自己的初步设计自己的ARM系统系统学习完本课程，您应该能够：学习完本课程，您应该能够：课程内容课程内容第一章第一章ARM简介简介第二章第二章三星三星ARM第三章第三章SNDS100评估板介绍及电评估板介绍及电路原理图分析路原理图分析第四章第四章ARM开发及软件调试方法开发及软件调试方法第五章第五章S3C4510硬件设计硬件设计参考资料参考资料lS3C4510B用户手册usersmanul-um_s3c4510b_rev1.pdflS3C4510B应用手册ApplicationNote-AN_S3C4510B.pdf第一章第一章ARM简介简介l第一节第一节 ARM公司简介公司简介l第二节第二节 ARM处理器系列处理器系列l第三节第三节 ARM开发工具开发工具l第四节第四节 ARM操作系统操作系统第一节第一节 ARM公司简介公司简介lARM(AdvancedRISCmachines)公司是全球领先的16/32位微处理器知识产权设计供应商。1990年正式成立。l它不介入芯片的生产销售，只向各大半导体制造商出售知识产权。l现在设计、生产ARM芯片的国际大公司已经超过50多家。l目前已经占有75%以上的32位RISC嵌入式产品市场。在低功耗、低成本的嵌入式应用领域确立了市场领导地位。lARM公司的网址http:/ ARM处理器系列处理器系列ARM芯片有多达十几种的芯核结构，70多家芯片生产厂家ARM处理器目前有5个产品系列1）ARM7：ARM7TDMI，ARM720T2）ARM9：ARM9TDMI，ARM922T，ARM920T，RM940T3）ARM9E：ARM966E-S,ARM946E-S,ARM926EJ-S4）ARM10：ARM1022E,ARM1020E5）SecureCore：SC100Intel的与ARM合作的两种ARM芯核StrongArmXScale在所有ARM处理器系列中，ARM7处理器得到了最广泛的应用，采用ARM7处理器作为内核生产新片的公司最多，ARM7系列最典型的两个处理器成员是ARM7TDMI和ARM720T。其中ARM7TDMI广泛用于嵌入式低端产品。如果希望使用WinCE或Linux等操作系统，就需要选择ARM720T以上带有MMU(memorymanagementunit)功能的ARM芯片，ARM720T、StrongARM、ARM920T、ARM922T、ARM946T都带有MMU功能。而ARM7TDMI没有MMU，不支持WindowsCE和大部分的Linux,但目前有uCLinux等少数几种Linux不需要MMU的支持。第二节第二节第二节第二节 ARMARM处理器系列处理器系列处理器系列处理器系列主要ARM芯片供应商及其代表性产品和主要应用领域供应商供应商芯片芯片1芯片芯片2芯片芯片3芯片芯片4主要应用主要应用IntelSA-110SA-1100SA-1110IXP1200PalmPC,NetworkTITMS320DSC21TMS320DSC24TMS320DSC25OMAP1510DigitalCameraSamsungS3C44B0XS3C2410S3C4510S5N8946ADSL,PDAMotorolaDragonballMX1BT,PDAPhilipsSAA7750VWS22100VCS94250VWS26001MP3,GSM,3G,BTCirrusLogicEP7209EP7212EP7312EP9312GP,MP3ATMELAT91R40XXXAT75C310AT76C901AT76C502GP,Wireless第二节第二节第二节第二节 ARMARM处理器系列处理器系列处理器系列处理器系列第三节第三节 ARM开发工具开发工具1)集成环境(编译,连接,调试)ARMSDTADSMULTI2000TRACE32-ICD国内的有1)HitoolforARM开发系统2)EmbestIDEforARM2）两种JTAG硬件仿真器EPI公司的JEENIARM公司的Multi-ICE国内的有1)西安傅立叶电子科技发展有限公司FFT-ICE2.2仿真器高性能的FFT-ICE,价格是原装产品的三分之一http:/ ARM开发工具开发工具2)复旦金海博科技有限公司复旦金海博科技有限公司ARM实时在线仿真器实时在线仿真器DRAGON-ICE支持的支持的ARM开发软件如下：开发软件如下：SDT2.50,SDT2.51ADS1.0-ADS1.2MULTI2000系列版本ARM实时在线仿真器DRAGON-ICE可仿真ARM7ARM9内核的控制器芯片3)初学者非商业用途，可自制JTAG调试头，用王云飞的jtag.exe程序+SDT2.51来调试ARM程序第三节第三节第三节第三节 ARMARM开发工具开发工具开发工具开发工具JTAG原理图原理图第三节第三节第三节第三节 ARMARM开发工具开发工具开发工具开发工具第四节第四节 ARM操作系统操作系统ARM芯片还获得了许多实时操作系统供应商的支持,比较知名的有：WindowsCE、Linux、pSOS、VxWorks,Mucleus、EPOC、uC/OS、BeOS等。第二章第二章三星三星ARMl第一节第一节 三星三星ARM简介简介l第二节第二节 S3C4510结构结构l第三节第三节 S3C4510 CPU状态与中断状态与中断l第四节第四节 寄存器与系统管理寄存器与系统管理第一节三星ARM简介三星公司带ARM核的芯片产品型号很多,国内常用的ARM7,ARM91)ARM7S3C44B0X WDT,16bitTimer,UART,IIC,DMA,IIS,SPI,Cache(8KB),10bitADC,FP/EDO/SDRAMControl,256colorSTNS3C4510B ARM7TDMI50MHz,EthernetMAC,HDLC,UART,IIC208QFPS3C4530ARM7TDMI50MHz,SDRAMBurstMode,EthernetMAC,HDLC,UART,IIC208QFP2)ARM9S3C2410X ARM920T,MMU,NANDFlashBootLoader,ROM/SRAM/SDRAMControl,STN/TFTLCDControl,TouchPanelControl,MMC/SDCard,USB,10bitADC272FBGAlS3C4510B是三星公司推出的针对嵌入式应用的16/32位嵌入式处理器，它的核心是基于ARM公司的ARM7TDMI实现的l它是32位精简指令的微控制器，针对网络应用而设计，较多地用在以太网通信系统的集线器和路由器方面。l它的原名：KS32C50100l市场定位：低成本，高性能l通过内置8K字节的cache/SRAM和以太网控制器来降低系统成本第二节第二节 S3C4510S3C4510简介简介l低功耗l208个管脚lQFP封装方式l操作频率达到50MHzl电源3.3伏第二节第二节 S3C4510S3C4510简介简介S3C4510结构第二节第二节 S3C4510S3C4510简介简介lRegister31个32bitregister6个Statusregisterl8KBCache/SRAMl一个10/100Mbps以太网控制器，提供MII接口l两个HDLC通道，每个通道可支持10Mbpsl两个UART通道l两个DMA通道l两个32位定时/计数器l18个可编程I/O口l中断控制器，支持21个中断源，包括4个外部中断l支持SDRAM，EDODRAM，SRAM，Flash等l具有扩展外部总线lJTAG逻辑测试部件，支持软/硬件开发第二节第二节 S3C4510S3C4510结构结构第三节第三节S3C4510CPU状态与中断状态与中断lARM有两种指令集:16位THUMB指令集和32位ARM指令集。使用16位的存储器可以降低成本，在这种情况下，Thumb指令集的整体执行速度比ARM32位指令集快，而且提高了代码密度，所以一般用Thumb编译器将C语言程序编译成16位的代码。处理器一开始总在arm状态，可使用BX指令转换到thumb状态呼叫C程序。l中断运作的一种方式lbootrom中的中断向量表，0 x18中装载的是irq_handler符号的地址;irq_handler开始放置了一小程序，其中有将handleirq给pc赋值的语句。Handleirq在memory.a中赋了dram_base+offset值，Handleirq指向bootrom中的systemirqhandler,systemirqhandler又是一段小程序，有跳转到c中断服务程序isr_irqhandler的语句.第三章第三章 SNDS100评估板介绍及电路原理图分析评估板介绍及电路原理图分析l第一节第一节 SNDS100简介简介l第二节第二节 SNDS100诊断代码诊断代码l第三节第三节 SNDS100电路原理分析电路原理分析SNDS100外形外形第一节第一节 SNDS100SNDS100简介简介SNDS100方框图方框图第一节第一节 SNDS100SNDS100简介简介SNDS100诊断诊断代码在超级代码在超级终端显示终端显示波特率：波特率：3840038400串口串口1 1输出输出ll第二节第二节 SNDS100SNDS100诊断代码诊断代码第三节SNDS100电路原理分析第四章第四章 ARM开发及软件调试方法开发及软件调试方法l第一节第一节 进行进行ARM开发需要掌握的知识开发需要掌握的知识l第二节第二节 调试硬件环境调试硬件环境l第三节第三节 SDT的使用的使用第一节进行ARM开发需要掌握的知识搞嵌入系统开发不像搞纯软件或纯硬件开发，它是一门搞嵌入系统开发不像搞纯软件或纯硬件开发，它是一门综合性较强的技术，要有庞大的知识体系支撑才能深入综合性较强的技术，要有庞大的知识体系支撑才能深入下去，才能做出好的产品。下去，才能做出好的产品。一）硬件知识体系一）硬件知识体系1）至少掌握一门单片机的开发，中断，定时器等概念至少掌握一门单片机的开发，中断，定时器等概念的延续的延续2）至少掌握一种至少掌握一种EDA软件绘制原理图和软件绘制原理图和PCB如如protel,powerpcb,cadence等等,如果要开发如果要开发ARM9，还还要会布高速要会布高速PCB二）软件知识体系二）软件知识体系1）精通精通C语言，更加灵活的运用指针，如数组指针，函语言，更加灵活的运用指针，如数组指针，函数指针，结构指针数指针，结构指针2）操作系统知识，我们将要面对）操作系统知识，我们将要面对uc/os移植，移植，uclinux的的移植，移植，uclinux内核编译及设备驱动程序的编写内核编译及设备驱动程序的编写第一节第一节 进行进行ARMARM开发需要掌握的知识开发需要掌握的知识3)RTOS软件开发软件开发如如vxworks,psos等等4）网络协议及分析调试软件的使用）网络协议及分析调试软件的使用(TCP/IP,UDP,PING,RARP,PPP,IGMP,DCHP,TELNET)另外，另外，个人还要有较强的英语阅读能力和信息获取能力个人还要有较强的英语阅读能力和信息获取能力不断接受挑战，勇于获取新知识不断接受挑战，勇于获取新知识摩尔定律声称芯片上的晶体管数量每两年将翻一番。套用在嵌入摩尔定律声称芯片上的晶体管数量每两年将翻一番。套用在嵌入式式系统领域内，这就是说，不断地有功能更强，速度更快，价格更便宜系统领域内，这就是说，不断地有功能更强，速度更快，价格更便宜的芯片产生。与之相适应，不断的有更好的调试手段和软件产生。这的芯片产生。与之相适应，不断的有更好的调试手段和软件产生。这对嵌入对嵌入式系统工程师既是极大的挑战，也是更好的机遇，谁能快速式系统工程师既是极大的挑战，也是更好的机遇，谁能快速跟进，谁就赢得了未来。跟进，谁就赢得了未来。第二节调试硬件及软件环境首先，要有一块开发板或是学习板，目前市面上较多较便宜的是基于S3C4510B和S3C44B0X芯片的板子，这两种芯片便宜，功能也很完善，资源丰富。其次是有硬件调试器，有条件的可买在线仿真器。没有也可自制，目前较多使用14针JTAG和20针wiggler兼容JTAG。软件可使用SDT,ADS,或IAR公司的IARFORARM也可使用自由软件linux,在该环境下使用gdb调试，使用uclinux操作系统第三节SDT的使用SDT设置：在ARMDebugger内设置第三节第三节 SDTSDT的使用的使用设置成REMOTE_A方式第三节第三节 SDTSDT的使用的使用运行jtag.exe运行ADW第三节第三节 SDTSDT的使用的使用初始化系统初始化系统及及SDRAM第五章第五章 S3C4510S3C4510硬件设计硬件设计l第一节第一节 BOOT ROM的设计的设计l第二节第二节 FLASH ROM的设计的设计l第三节第三节 SDRAM的设计的设计l第四节第四节 如何使用自带网口如何使用自带网口l第五节第五节 如何扩展网口如何扩展网口l第六节第六节 如何扩展如何扩展LCD第一节BOOTROM的设计la)bootrom的作用l一般而言，bootrom中的程序主要作用是通过串口下载应用程序映象（例VxWorksimage）到ARMFlashROM,主要过程是初始化ARM硬件,初始化串口UART1,从串口接收应用程序映象到SDRAM,初始化FlashROM.最后将SDRAM中的应用程序映象写入FlashROM.ARM串口与PC机串口连接,由PC机下载应用程序映象目标板上的FlashROM.l如果应用程序较大，通过串口就可能要花好几分钟才能将程序从PC机下载到目标机里。通过网口下载应用程序，速度将大大提高。这时，bootrom还要初始化网口，并且包含FTP客户端程序。lb）bootrom的大小，用多大的比较合适？的大小，用多大的比较合适？用VXWORKS编译这样的bootrom为400多K字节。因此，bootrom可采用容量为512K字节的SST39vf040，该芯片的工作电压为3.3V,如果要选用工作电压为5v的芯片，可选择sst39sf040。lc)bootrom的数据线宽度设置的数据线宽度设置在S3C4510复位时，系统自动选择bank0作为boot程序。Bank0的数据线宽度，由4510的73,74脚的逻辑电平来设定。B0SIZE1:0为01byte10-halfword11-word。ld)ROM的硬件连线的硬件连线片选：nRCS0写允许:nWEB(notWRITEBYEENABLE)第一节第一节第一节第一节 BOOTROMBOOTROM的设计的设计的设计的设计第二节FLASHROM的设计l如果跑上操作系统，应用程序将大于512K字节。la)flash rom总容量总容量l4510最多允许6个bankrom/sram,总容量为4Mwords。lb)选用选用flash rom的例子的例子l可选用sst39vf16016M位(1Mx16-Bit)Am29LV320D32M位(2Mx16-Bit)lc）设计案例一则设计案例一则l在设计时可将flash通过纽子开关同时挂到bank0和bank1上。当PC机下载应用程序到目标机时，将flash拨到bank1，下载完后在关电，拨回bank0。第三节SDRAM的设计la)S3C4510支持两种内存支持两种内存lEDO(Extended Data Out)RAM扩展数据输出随机存储器扩展数据输出随机存储器：EDO内存取消了主板与内存两个存储周期之间的时间间隔，它每隔2个时钟脉冲周期传输一次数据，大大地缩短了存取时间，使存取速度提高30，达到60ns。EDO一般是72脚，目前已经被SDRAM所取代。llS(Synchronous)DRAM同步动态随机存储器：同步动态随机存储器：这是目前Pentium机普遍使用的内存。SDRAM将CPU与RAM通过一个相同的时钟锁在一起，使RAM和CPU能够共享一个时钟周期，以相同的速度同步工作，每一个时钟脉冲的上升沿便开始传递数据，速度比EDO内存提高50。目前产品的最高速度可达5ns。它与CPU使用相同的时钟频率进行数据交换，它的工作频率是与CPU的外频同步的，不存在延迟或等待时间。lb)SDRAM硬件连线硬件连线片选：nSDCS写允许:nDWE(DRAMWRITEENABLE),nnot低电平有效LDQM,UDQM数据输入输出屏蔽,选通ROM或SRAM时ba0ba1BankAddressCLKClock系统时钟输入，其它输入在时钟的上升沿输入SDRAM的寄存器第三节第三节第三节第三节 SDRAMSDRAM的设计的设计的设计的设计lc c）一种常见的内存。一种常见的内存。HY57V281620A 4 Banks x 2M x 16bits Synchronous DRAM128Mbits-16M byte 两片HY57V281620A可扩展成 8M 32bit(one word)内存HY57V641620HG4 Banks x 1M x 16Bit Synchronous DRAM64Mbits-8M byte 两片HY57V641620A可扩展成 4M 32bit(one word)内存第三节第三节第三节第三节 SDRAMSDRAM的设计的设计的设计的设计第四节如何使用自带网口lS3C4510B自带一个10/100Mbps以太网控制器（MAC），外接一个物理层芯片PHY，加上隔离变压器和RJ45头，就lPHY可考虑REALTEK的RTL8201BL或者是levelone的LTX970l不同的PHY与S3C4510B的接法是一样的lPHY的两种工作方式的两种工作方式1）100MbpsMII2）SNI(SerialNetworkInterface):10MbpsonlylPHYAddress地址设置地址设置第四节第四节第四节第四节 如何使用自带的网口如何使用自带的网口如何使用自带的网口如何使用自带的网口第五节如何扩展第二路网口l如果要做路由器等产品，就要扩展一路以太网控制器。l目前RTL8019AS芯片的技术资料很丰富，网上的资源很多，还有源程序可供下载。我们可以选用该芯片。l4510和8019具体的接法如下：4510-8019片选信号：nECS(外部I/O片选)-AEN(寻址允许)外部等待：nWAIT-IOCHRDY在当前的主机读写命令里插入等待周期第五节第五节第五节第五节 如何扩展第二路网口如何扩展第二路网口如何扩展第二路网口如何扩展第二路网口l4510和8019具体的接法如下：(续)4510-8019复位信号：RST-RSTDRV(复位信号必须是脉宽大于800ns的高电平信号)写信号：nWBE-IOWB(主机I/O写命令）读信号：nOE-IORB(主机I/O读命令）中断请求：XINTREQ-INT1(IRQ3)数据线D0D15-SD0SD15地址线A0A4-SA0SA4第五节第五节第五节第五节 如何扩展第二路网口如何扩展第二路网口如何扩展第二路网口如何扩展第二路网口第六节如何扩展LCD片选：nECS-E寄存器选择：ADDR0-RS读写选择：ADDR1-R/W数据线：XDATA0XDATA7-DB0DB7