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第三章S3C2410微处理器简介一、S3C2410A内部结构二、S3C2410A存储器控制器三、复位、时钟和电源管理四、S3C2410A的I/O口五、S3C2410A的中断控制六、S3C2410A的DMA控制一、S3C2410A内部结构S3C2410是Samsung公司推出的16/32位RISC处理器，主要面向高性价比、低功耗的手持设备应用。S3C2410有S3C2410X和S3C2410A两个型号，A型是X型的改进型，具有更好的性能和更低的功耗。一、S3C2410A内部结构为了降低系统的成本，S3C2410A在片上集成了单独的16KB指令Cache和16KB数据Cache、用于虚拟存储器管理的MMU、支持STN和TFT的LCD控制器、NANDFlashBootLoader、系统管理器（片选逻辑和SDRAM控制器）、3通道UART、4通道DMA、4通道PWM定时器、I/O口、RTC、8通道10位ADC和触摸屏接口、I2C总线接口、I2S总线接口、USB主设备、USB从设备、SD主卡和MMC（MultiMediaCard，多媒体卡）卡接口、2通道的SPI（SerialPeripheralInterface，串行外围设备接口）以及PLL时钟发生器。S3C2410A的CPU内核采用的是16/32位ARM920T内核，同时还采用了AMBA（AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture，先进的微控制器总线体系结构）新型总线结构。一、S3C2410A内部结构S3C2410A提供一组完整的系统外围设备接口，从而大大减少了整个系统的成本，省去了为系统配置额外器件的开销。S3C2410A集成的片上功能包括：●内核电压1.8V/2.0V，存储器电压3.3V，外部I/O电压3.3V；●具有16KB的I-Cache和16KB的D-Cache以及MMU；●外部存储器控制器（SDRAM控制和片选逻辑）；●LCD控制器（最大支持4K彩色STN和256K彩色TFT）提供1通道LCD专用DMA；●4通道DMA并有外部请求引脚端；●3通道UART（IrDAl.0，16字节TxFIFO和16字节RxFIFO）/2通道SPI；一、S3C2410A内部结构●1通道多主设I2C总线和1通道I2S总线控制器；●版本1.0SD主接口和2.11兼容版MMC卡协议；●2个USB主设接口/1个USB从设接口（版本1.1）；●4通道PWM定时器和1通道内部定时器；●看门狗定时器；●117位通用I/O口和24通道外部中断源；●电源控制模式有正常、慢速、空闲和电源关断4种；●8通道10位ADC和触摸屏接口；●具有日历功能的RTC;●使用PLL的片上时钟发生器。S3C2410A的内部结构方框图如图3-1所示。一、S3C2410内部结构一、S3C2410A内部结构ARM公司的技术规范芯片制造厂商的扩展S3C2410A在包括ARM920T内核的同时，还增加了丰富的外围资源。具备16KB的指令Cache和16KB的数据Cache和MMU高性能嵌入式系统的总线标准AMBA扩展高速总线AHB外部存储器管理桥接高速外设总线APB1个LCD控制器，支持STN和TFT液晶显示屏；4个通道的DMA，支持存储器和I/O口之间的传输；3个通道的UART；SD卡接口和MMC卡接口；2个USB主机接口，1个USB设备接口；时钟管理MPLL；16位看门狗定时器；2个SPI接口；APB总线总裁、译码控制；APB总线总裁、译码控制；1个中断控制器；电源管理，具有普通、空闲、掉电等模式；1个通道的IIC接口；1个通道IIS总线接口；117位通用I/O口；具有日历功能的RTC；8通道的10位ADC（触摸屏）4个有PWM功能的16位定时器二、S3C2410A存储器控制器S3C2410A的存储器控制器提供访问外部存储器所需要的存储器控制信号，具有以下特性：●支持小／大端（通过软件选择）。●地址空间：每个bank有128MB（总共有8个bank，共1GB）。●除bank0只能是16/32位宽之外，其他bank都具有可编程的访问位宽（8/16/32位）。●总共有8个存储器bank（bank0～bank7）：一其中6个用于ROM，SRAM等；一剩下2个用于ROM，SRAM，SDRAM等。二、S3C2410A存储器控制器●7个固定存储器bank（bank0～bank6）起始地址。●最后一个bank（bank7）的起始地址是可调整的。●最后两个bank（bank6和bank7）的大小是可编程的。●所有存储器bank的访问周期都是可编程的。●总线访问周期可以通过插入外部等待来扩展。●支持SDRAM的自刷新和掉电模式。S3C2410A复位后，存储器的映射情况如图3-2所示，bank6和bank7对应不同大小存储器时的地址范围参见表3-1。二、S3C2410A存储器控制器[不使用NANDFlash作为启动ROM][使用NANDFlash]作为启动ROM]注意：①SROM表示是ROM或SRAM类型的存储器；②SFR指特殊功能寄存器。图3-2S3C2410A复位后的存储器映射二、S3C2410A存储器控制器表3-1bank6和bank7地址注：bank6和bank7必须具有相同的存储器大小。三、复位、时钟和电源管理1．复位电路在系统中，复位电路主要完成系统的上电复位和系统在运行时用户的按键复位功能。复位电路可由简单的RC电路构成，也可以使用其他的相对较复杂，但功能更完善的电路。为了提供高效的电源监视性能，选取了专门的系统监视复位芯片IMP811S。该芯片性能优良，可以通过手动控制系统的复位，同时还可以实时监控系统的电源。一旦系统电源低于系统复位的阀值（2.9V），IMP811S将会对系统进行复位。系统复位电路如图3-3所示。三、复位、时钟和电源管理图3-3系统复位电路三、复位、时钟和电源管理也可以采用如图3-4所示较简单的RC复位电路，经使用证明，其复位逻辑是可靠的。图3-4系统的复位电路三、复位、时钟和电源管理2．时钟电路在S3C2410A中的时钟控制逻辑能够产生CPU所需的FCLK时钟信号。AHB总线外围设备所需的HCLK时钟信号，以及APB总线外围设备所需的PCLK时钟信号。S3C2410A有两个锁相环（PhaseLockedLoops，PLL），一个用于FCLK，HCLK和PCLK，另一个专门用于USB模块（48MHz）。由于片内的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，从而降低因高速开关时钟所造成的高频噪声。时钟控制逻辑可以在不需要PLL的情况下产生慢速时钟，并且可以通过软件来控制时钟与每个外围模块是连接还是断开，从而降低功耗。三、复位、时钟和电源管理S3C2410A微处理器的主时钟可以由外部时钟源提供，也可以由外部振荡器提供，如图3-5所示，采用哪种方式通过引脚OM[3:2]来进行选择。●OM[3:2]=00时，MPLL和UPLL的时钟均选择外部晶体振荡器；●OM[3:2]=0l时，MPLL的时钟选择外部晶体振荡器；UPLL选择外部时钟源；●OM[3:2]=10时，MPLL的时钟选择外部时钟源；UPLL选择外部晶体振荡器；●OM[3:2]=11时，MPLL和UPLL的时钟均选择外部时钟源。图3-5S3C2410X微处理器外部时钟电路三、复位、时钟和电源管理三、复位、时钟和电源管理3．电源电路对于电源控制逻辑，S3C2410A具有多种电源管理方案，对于每个给定的任务都具有最优的功耗。在S3C2410A中的电源管理模块具有正常模式、慢速模式、空闲模式和掉电模式4种有效模式。在正常模式，电源管理模块为CPU和S3C2410A中的所有外围设备提供时钟。在这个模式，由于所有外围设备都处于开启状态，因此功耗达到最大。用户可以通过软件来控制外围设备的操作。例如，如果不需要定时器，那么用户可以断开定时器的时钟，以降低功耗。三、复位、时钟和电源管理慢速模式又称无PLL模式。与正常模式不同，在慢速模式不使用PLL，而使用外部时钟（XTIPLL或EXTCLK）直接作为S3C2410A中的FCLK。在这种模式下，功耗大小仅取决外部时钟的频率，功耗与PLL无关。在空闲模式下，电源管理模块只断开CPU内核的时钟（FCLK），但仍为所有其他外围设备提供时钟。空闲模式降低了由CPU内核产生的功耗。任何中断请求可以从空闲模式唤醒CPU。在掉电模式，电源管理模块断开内部电源。除唤醒逻辑以外，CPU和内部逻辑都不会产生功耗。激活掉电模式需要两个独立的电源，一个电源为唤醒逻辑供电；另一个为包括CPU在内的其他内部逻辑供电，并且这个电源开／关可以控制。三、复位、时钟和电源管理系统需要使用3.3V和1.8V的直流稳压电源。为简化系统电源电路的设计，要求整个系统的输入电压为高质量的5V直流稳压电源。5V输入电压经过DC-DC转换器可完成5V到3.3V和1.8V的电压转换。系统中RTC所需电压由1.8V电源和后备电源共同提供，在系统工作时1.8V电压有效，系统掉电时后备电池开始工作，以供RTC电路所需的电源，同时使用发光二极管指示电源状态。四、S3C2410A的I/O口1．S3C2410I/O口配置介绍S3C2410A共有117个多功能复用输入／输出端口（I/O口），分为端口A～端口H8组，其中8组I/O口按照其位数的不同又可分为：端口A（GPA）是1个23位输出口；端口B（GPB）和端口H（GPH）是2个11位I/O口；端口C（GPC）、端口D（GPD）、端口E（GPE）和端口G（GPG）是4个16位I/O口；端口F（GPF）是1个8位I/O口。为了满足不同系统设计的需要，每个I/O口可以很容易地通过软件对进行配置。每个引脚的功能必须在启动主程序之前进行定义。如果一个引脚没有使用复用功能，那么它可以配置为I/O口。注意：端口A除了作为功能口外，只能够作为输出口使用。S3C2410A的I/O口配置情况如表3-2～3-8所列。表3-2S3C2410A的端口AI/O口配置情况端口A可选择的引脚端功能GPA22输出nFCE–GPA21输出nRSTOUT–GPA20输出nFRE–GPA19输出nFWE–GPA18输出ALE–GPA17输出CLE–GPA16～GPA12输出nGCS5～nGCS1–GPA11～GPA1输出ADDR26～ADDR16–GPA0输出ADDR0–四、S3C2410A的I/O口端口B可选择的引脚端功能GPB10输入/输出nXDREQ0–GPB9输入/输出nXDACK0–GPB8输入/输出nXDREQ1–GPB7输入/输出nXDACK1–GPB6输入/输出nXBREQ–GPB5输入/输出nXBACK–GPB4输入/输出TCLK0–GPB3～GPB0输入/输出TOUT3～TOUT0–表3-3S3C2410A的端口BI/O口配置情况四、S3C2410A的I/O口端口C可选择的引脚端功能GPC15～GPC8输入/输出VD7～VD0–GPC7～GPC5输入/输出LCDVF2～LCDVF0–GPC4输入/输出VM–GPC3输入/输出VFRAME–GPC2输入/输出VLINE–GPC1输入/输出VCLK–GPC0输入/输出LEND–表3-4S3C2410A的端口CI/O口配置情况四、S3C2410A的I/O口端口D可选择的引脚端功能GPD15输入/输出VD23nSS0GPD14输入/输出VD22nSS1GPD13～GPD0输入/输出VD21～VD8–表3-5S3C2410A的端口DI/O口配置情况四、S3C2410A的I/O口端口E可选择的引脚端功能GPE15输入/输出IICSDA–GPE14输入/输出IICSCL–GPE13输入/输出SPICLK0–GPE12输入/输出SPIMOSI0–GPE11输入/输出SPIMISO0–GPE10～GPE7输入/输出SDDAT3～SDDAT0–GPE6输入/输出SDCMD–GPE5输入/输出SD