S3C44B0X体系结构及接口功能

S3C44B0X体系结构及接口功能本次报告主要介绍了S3C44B0X的体系结构及各种功能接口，主要包括以下内容：1.S3C44B0X简介2.S3C44B0X的体系结构3.存储器、UART、LCD、A/D、I2C、I2S、SOI等接口功能S3C44B0X体系结构及接口功能1.S3C44B0X简介2.S3C44B0X的体系结构3.存储器、UART、LCD、A/D、I2C、I2S、SOI等接口功能S3C44BOX简介SAMSUNG公司推出的16/32位RISC处理器S3C44BOX为手持设备和一般应用提供了高性价比和高性能的微控制器解决方案。S3C44BOX采用0.25umCMOS工艺，适合对成本敏感和功耗敏感的场合。其采用了ARM7TDMI（66Hz）内核和新的总线结构SAMBAII（Samsungarmcpu嵌入式控制器总线结构）S3C44BOX简介ARM7TDMI名称的具体含义：T：16位压缩指令集D：在片调试支持，允许处理器响应调试请求暂停M：增强型乘法器，可提供32位数相乘而直接产生64位结果I：嵌入式ICE硬件提供片上断点和调试点支持S3C44BOX通过提供全面的、通用的片上外设，大大减少了系统中除处理器以外的元器件配置，从而使系统的成本大为降低。S3C44BOX集成的各种片上功能如下：（1）2.5VARM7TDMI内核，带有8KBCache；（2）可选的内部SRAM；（3）LCD控制器（最大支持256色DSTN，LCD具有专用DMA）；（4）2通道UART带有握手协议（支持IrDA1.0，具有16-byteFIFO）；（5）1通道SIO；（6）2个通用DMA；（7）2个外设用DMA，具有外部请求引脚；（8）外部存储控制器（片选逻辑，FP/EDO/SDRAM控制器）；（9）5个PWM定时器和1通道内部定时器；（10）看门狗定时器；（11）71个通用I/O口；（12）8个外部中断源；（13）具有日历功能的RTC；（14）8通道10位ADC；（15）1个多主IIC总线控制器；（16）1个通道IIS总线控制器；（17）片上PLL时钟产生器。S3C44B0X体系结构及接口功能1.S3C44B0X简介2.S3C44B0X的体系结构3.存储器、UART、LCD、A/D、I2C、I2S、SOI等接口功能S3C44BOX的体系结构S3C44BOX的体系结构特性如下：①集成了手持设备和通用嵌入式系统应用的解决方案；②16/32位RISC体系结构和ARM7TDMI处理器内核强大的指令体系；③Thumb代码压缩机，最大化代码密度同时保持了32位指令的性能；④基于JTAG的片上集成ICE调方式支持解决方案；⑤32×8位硬件乘法器；⑥实现低功耗SAMBAII的新型总线结构。S3C44BOX的体系结构采用S3C44BOX开发通用的嵌入式系统，其系统框架图如图2.1所示。主要包括以下几个方面的内容：存储器系统系统接口用户接口――显示LCD与键盘S3C44BOX的体系结构基于S3C44BOX的嵌入式系统S3C44BOX把外部复位信号也作为一个中断源来处理。在系统复位的时候，程序（PC）指针被设置成0，使程序跳转到0x00000000开始运行。此空间对应的是Bank0，系统的1MB的线性Falsh和处理器的Bank0相连。在线性Flash里存储的是供系统初始化的程序，此程序负责配置处理器系统的结构、工作模式以及自动检测嵌入式控制器的各个硬件是否工作正常。系统经过初始化和硬件自检以后，此程序负责把存储在16MB的非线性处理器里面的sysytem.int文件复制到0xc0000000地址（此地址是系统8MB的SDRAM的首地址）。然后，引导程序把程序（PC）指针指向0xc0000000地址，系统开始运行。S3C44BOX的体系结构ARM7TDMI处理器内核强大的指令体系除了具有ARM核基本指令功能外，还增加了以下功能：符号化和非符号化半字及符号化字节的存/取指令增加了16位Thumb指令集完善了软件中断SWI指令的功能处理器系统模式引进特权方式时使用用户寄存器操作把一些未使用的指令空间捕获为未定义指令S3C44BOX的体系结构Thumb代码压缩机，最大化代码密度同时保持了32位指令的性能Thumb指令集(T)•32位ARM指令集的子集，按16位指令重新编码，如图2.2所示•在增加Thumb指令集后，ARM7T的指令流水线发生了变化，如图2.3所示•Thumb指令的解压缩和解码过程如图2.4所示S3C44BOX的体系结构Thumb代码压缩机这样ARM7TDMI就有两种工作状态:•ARM-32-bit,按字排列的ARM指令集•Thumb-16-bit,按半字排列的Thumb指令集可以通过将程序计数器R15（PC）的第0为置0或1，并调用BX指令(分支交换指令）是处理器在ARM状态和Thumb状态之间切换：S3C44BOX的体系结构基于JTAG的片上集成ICE调试支持解决方案JTAG仿真器，也称为JTAG的在线调试器ICD（In－CircuitDebugger），是通过ARM芯片的JTAG边界扫描口进行调试的设备。JTAG仿真器连接比较方便，实现价格也比较偏移，是通过现有的JTAG边界扫描口与ARMCPU核通信，实现了完全非插入式调试，不使用片上资源，不需要目标存储器，不占用目标系统的任何端口。基于JTAG的ARM内核调试通道，具有典型的ICE（In－CircuitEmulator）功能，包含有EmbeddedICE模块的基于ARM的SoC芯片通过JTAG调试端口与主计算机连接。通过配置，支持正常的断点、观察点以及处理器核系统状态的访问，完成调试。S3C44BOX的体系结构体系结构图S3C44BOX结构如图2.5所示。引脚介绍S3C44BOX引脚分布如图2.6所示。引脚信号描述如表2.1所示。S3C44B0X体系结构及接口功能1.S3C44B0X简介2.S3C44B0X的体系结构3.存储器、UART、LCD、A/D、I2C、I2S、SOI等接口功能S3C44B0X接口简介存储器接口S3C44BOX的存储系统具有以下一些主要特性：•支持数据存储的大、小端选择（通过外部引脚进行选择）；有大端模式和小端模式。•地址空间具有8个存储体，每个存储体可达32MB，总共可达到256MB；•对所有存储体的访问大小均可进行改变（8位/16位/32位），总线宽度可编程；•8个存储器中，Bank0~Bank5可支持ROM、SRAM；Bank6、Bank7可支持ROM、SRAM和FP/EDO/SDRAM等，Bank6和Bank7存贮容量大小相同；•7个存储器的起始地址固定，1个存储器的起始地址可变。（即第8个可变）S3C44B0X接口简介存储器接口S3C44B0X具有一个输入引脚ENDIAN，处理器通过它的输入逻辑电平来确定数据类型是小端还是大端：0:小端1:大端，逻辑电平在复位期间由该管脚的上拉或下拉电阻确定。存储器接口下面以BootROM设计为例介绍S3C44BOX存储器的接口设计：•BOOTROM在地址上位于ARM处理器的Bank0区，当系统复位时，S3C44B0X访问地址0x00000000，在复位后S3C44B0X必须做一些系统变量的配置，因此这段特殊的代码（BOOTROM映像）应当位于地址为0x00000000处，启动ROM可以由不同宽度的数据总线，总线宽度是受OM[1：0]引脚控制的。如图3.1所示存储器接口单字节的BootROM设计：存储器接口用字节EEPROM/FLASH设计半字BootROM：存储器接口用半字EEPROM/FLASH设计半字BOOTROM：存储器接口用字节EEPROM/FLASH设计的字BootROM存储器接口编译和烧写用字节EEPROM/Flash设计的字ROM映像时，可以分成四个映像文件：S3C44B0X接口简介UART接口URAT（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）通用异步收发器是用于控制计算机与串行设备的接口。它提供RS－232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其他使用RS－232C接口的串行设备通信了。作为接口的一部分，UART还提供以下功能：•将计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的的串行数据流；•将计算机外部传送过来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用；•在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验；•在输出数据流中加入启/停标记，并从接收数据流中删除启/停标记；•处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠标也是串行设备）；•处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。如图3.2所示:每个UART包含一个波特率产生器,发送器,接收器和控制单元。波特率发生器以MCLK作为时钟源。发送器和接收器包含16字节的FIFOs和移位寄存器。被发送的数据，首先被写入FIFO，再拷贝到发送移位寄存器，然后它从数据输出端口（TxDn）依次被移位输出。被接收的数据也同样从数据接收端口（RxDn）移位输入到移位寄存器，然后拷贝到FIFO中。特性：RxD0，TxD0，RxD1，TxD1可以以中断模式或DMA模式工作；UART通道0符合IrDA1.0要求，且具有16字节的FIFO；UART通道1符合IrDA1.0要求，且具有16字节的FIFO；支持收发时握手模式。S3C44B0X接口简介LCD接口LCD是S3C44B0X和用户的交互接口。S3C44B0X内置LCD控制器可以支持规格为每像素2位（4级灰度）或每像素4位（16级灰度）的黑白LCD。也可以支持每像素8位（256级颜色）的彩色LCD屏。LCD控制器可以通过编程支持不同LCD屏的要求，例如行和列像素数，数据总线宽度，接口时序和刷新频率等。LCD控制器的主要的工作，是将定位在系统存储器中的显示缓冲区中的LCD图像数据传送到外部LCD驱动器。LCD接口LCD控制器的主要特性：－支持彩色/灰度/黑白LCD屏；－支持3种显示类型LCD屏：4位双扫描，4位单扫描，8位单扫描显示类型；－支持多种虚拟显示屏。（支持硬件方式的水平/垂直滚动）；－采用系统存储器作为显示缓冲区存储器；－专门的DMA操作用于支持图像数据的获取；－支持多种屏幕大小：典型的屏幕尺寸：640×480，320×240，2048×2048，1024×4096，等等最大虚拟屏幕大小（彩色模式）：4096×1024，2048×2048，1024×4069等－支持黑白，4级灰度和16级灰度；－支持STN型256级色彩LCD显示屏；－支持低功耗模式（SL_IDLE模式）。LCD接口LCD控制器框图VMVFRAMEVLINEVCLKREGBANKLCDCDMATIMEGENVIDPRCSSystemBUsVD[3:0]VD[7:4]S3C44B0X接口简介A/D接口A/D转换器是模拟信号和CPU之间联系的接口，它的任务就是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机和数字系统进行处理，存储，控制和显示。S3C44B0X具有8路模拟信号输入的10位模/数转换器（ADC），它是一个逐次逼近型的ADC，内部结构中包括模拟输入多路复用器，自动调零比较器，时钟产生器，10位逐次逼近寄存器（SAR），输出寄存器。这个ADC还提供可编程选择的睡眠模式，以节省功耗。A/D接口S3C44B0X内部ADC结构图A/D接口主要特性是：－分辨率：10位；－微分线性度误差：±1LSB－积分线性度误差：±2LSB（最大±3LSB）－最大转换速率：100KSPS－输入电压范围：0－2.5V－输入带宽：0－100Hz（不具备采样保持(S/H)电路）－低功耗S3C44B0X接口简介IIC总线接口IIC是一种串行数据传输的标准总线，可将支持串行通信的外围设备连接在一起。S3C44B0X处理器支持多