S3C44B0X硬件结构及功能

第4章S3C44B0X硬件结构及功能本章主要介绍了S3C44B0X的体系结构及各种功能接口，主要包括以下内容：1.存储器管理2.系统总线及时钟3.中断管理4.DMA、I/O口、定时器、A/D、I2C、SPI等接口结构4.1S3C44BOX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。为了降低成本，S3C44BOX提供了丰富的内置部件，包括：8KBCache和内部SRAM，LCD控制器，带自动握手的2通道UART，4通道DMA，系统管理器（片选逻辑，FP/EDO/SDRAM控制器），带PWM功能的5通道定时器和一个内部定时器，I/O端口，RTC，8通道10位ADC，ІІC—BUS接口，ІІS—BUS接口，同步SIO接口和PLL倍频器。S3C44BOX是使用ARM7TDMI内核，采用0.25μmCMOS工艺制造。它的低功耗和全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。同样地，S3C44BOX还采用了一种新的总线结构，即SAMBAII（三星ARMCPU嵌入式微处理器总线结构）。S3C44BOX的杰出特性是它的CPU核，是由ARM公司设计的16/32位ARM7TDMIRISC处理器（66MHz）。它包括了Thumb代码压缩器，一个片上的ICE断点调试支持和一个32位的硬件乘法器。S3C44BOX通过提供全面的、通用的焉上外设，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。1.S3C44BOX的特性（1）体系结构。S3C44BOXR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。（2）系统管理器。S3C44BOX系统管理器特性如下：①支持大/小方式；②寻址空间：每Bank32MB（共256MB）；③支持每Bank可编程8/16/32位数据总线宽度；④7个Bank具有固定的Bank起始地址和可编程Bank大小;⑤1个Bank具有可编程的Bank起始地址和Bank大小。⑥8个存储器Bank，包括6个ROM，SRAM存储器Bank和2个ROM/SRAM/DRAM（快速页面，EDO和同步DRAM）存储器Bank；⑦所有的存储器Bank具有可编程的操作周期；⑧支持外部等待信号延长总线周期；⑨支持掉电时DRAM/SDRAM的自刷新模式；⑩支持均匀/非均匀的DRAM地址。（3）Cache存储器和内部SRAM。S3C44BOX的Cache存储器和内部SRAM特性如下:①一体化的8KBCache；②未用的Cache空间用来作为0/4/8KB的SRAM存储空间；③支持LRU（近期最少使用）替换算法；④采用保持主存储器与Cache内容一致性的策略；⑤写存储器具有4线深度；⑥当Cache错误发生时，采用“请求数据优先填充”技术。（4）时钟和电源管理。S3C44BOS的时钟和电源管理特性如下。①低功耗。②片上PLL使处理器工作时钟最大达到66MHz。③可以通过软件设置各功能模块的输入时钟。④电源模式：正常、慢、空闲和停止模式。•正常模式：正常、慢、空闲和停止模式。•慢模式：不加PLL的低时钟频率模式；•空闲模式：只停止CPU的时钟；•停止模式：停止所有的时钟。⑤通过EINT[7:0]或RTC报警中断从停止模式唤醒。(5)中断控制器。S3C44BOX的中断控制器特性如下：①30个中断源（看门狗定时器，6个定时器，6个定时器，6个UART，8个外部中断，4个DMA，2WHRTC，1个ADC，1个IIC，1个SIO）；②采用向量化的IRQ中断模式以减少中断的延迟;③电平/边沿模式触发外部中断；④电平/边沿模式具有可编程的优先级；⑤支持FIQ为紧急的中断请求进行服务。（6）定时器和PWM（脉宽调制）。S3C44BOX定时器和PWM特性如下：①通道16位具有PWM功能的定时器，1通道16位内部定时器（可进行基于DMA或中断的操作）；②可编程的占空比周期，频率，和优先级；③产生死区；④支持外部时钟源。(7)PTC（实时时钟）。S3C44BOXRTC特性如下：①充分的时钟特性：毫秒、秒、分钟、小时、日、星期、月、年；②32.768kHz时钟；③定时警报，可用于唤醒CPU；④时钟节拍中断。(8)通用I/O口。S3C44BOX通用I/O口特性如下：①8个外部中断口；②71个多功能输入输出口。(9)UART（通用异步串行通信）。S3C44BOXUART特性如下：①2通道UART，可进行基于DMA可中断的操作；②支持5位，6位，7位或8位串行数据传输/接收;③支持硬件握手功能；④可编程的波特率；⑤支持IrDA1.0（115.2Kb/s）；⑥支持用于测试的回馈模式；⑦每个通道具有2个内部32B的FIFO分别用于输入输出。（10）DMA（直接存储器操作）控制器。S3C44BOXDMA控制器特性如下①2通道通用DMA控制器（不需要CPU干预）。②2通道DMA桥（外设DMA）控制器。③支持I/O到存储器，存储器到I/O，I/O到I/O的6种DMA请求：软件，4个内部功能模块（UART，SIO，定时器，IIS）和外部引脚。④在同时发生的多个DMA之间具有可编程的优先级顺序。⑤采用触发式的传输模式以提高FPDAM，EDODRAM和SDRAM的数据传输速率。⑥支持在外部设备到存储器和存储器到外部设备之间采用fly-by模式。(11)A/D转换器。S3C44BOX的A/D转换器特性如下：①8通道的ADC；②最大100KSPS/10位。(12)LCD控制器。S3C44BOX的LCD控制器特性如下：①支持彩色/黑白/灰度LCD屏；②支持单路扫描和双路扫描；③支持虚拟显示屏功能；④系统存储器用来作为显示存储器；⑤用专门的DMA从系统存储器中获得图像数据；⑥可编程的屏幕大小；⑦灰度等级：16级灰度；⑧256种颜色。(13)看门狗定时器。S3C44BOX的看门狗定时器特性如下：①16位的看门狗定时器；②在定时器溢出时发出中断请求或系统复位；(14)IIC总线接口。S3C44BOX的IIC总线接口特性如下：①1通道多主IIC总线，可进行基于中断的操作模式；②可进行串行，8位，双向数据传输，标准模式速度达到100Kb/s，快速模式达到400kb。(15)IIS总线接口。S3C44BOX的IIS总线接口特性如下：①1通道章频IIS总线接口，可进行基于DMA的操作；②串行，每通道8/16位数据传输；③支持MSB-justified数据格式。(16)SIO（同步串行I/O）。S3C44BOX的SIO特性如下：①1通道SIO，可进行基于DMA或中断的操作；②可编程的波特率；③支持8位串行数据的传输和接收操作。(17)工作电压范围。S3C44BOX的工作电压范围如下：内核2.5V，I/O口：3.0~3.6V。(18)工作频率。S3C44BOX的最大工作频率为：66MHz。(19)封装。S3C44BOX的封装形式为：160LQFP/160FBGA。2.体系结构图体系结构图S3C44BOX结构如图表4—1所示。图4—1S3C44BOX结构图引脚介绍S3C44BOX引脚分布如图4—2所示。图4—2S3C44BOX策处理器管脚定义图引脚信号描述如表4—1所示。4.2存储器管理4.2.1S3C44BOX存储系统的特征S3C44BOX的存储系统具有以下一些主要特性：①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。②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；③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；④8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；⑤7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）图4—3所示是复位后的存储器映射表，Bank6/Bank7存储器的地址表如表4—2所示。1、存储器的大/小端模式ENDIAN第一存储器的大/小端模式，当ENDIAN为L时则使用大端模式，大/小端模式之所以存在是因为当在存储器中存储不同字长的数据时，大/小端模式定义了不同长度的数据类型的对齐方式。因为Bank0是系统自举ROM存储体，所以必须在访问ROM之前定义Bank0的总线宽度见表4—3。其他存储体的总线宽度只能在系统复位后由程序进行设定，由地址为0x01c8000的特殊寄存器BWSCON的相应位决定。2、存储器（SROM，DRAM，SDRAM）地址引脚连接存储器地址引脚连接如表4—4所示。由于作用16位数据总线，所以将存储器的A0与S3C44BOX的A1对应连接在一起。存储地址引脚8位数据总线下的S3C44B0X地址16位数据总线下的S3C44B0X地址32位数据总线下的S3C44B0X地址A0A0A1A2A1A1A2A3A2A2A3A4A3A3A4A5┇┇┇┇3、典型系统中存储器的分配情况典型系统中存储器分配情况如表4—5所示。只要将CPU上的相应Bank连线接到外设芯片的片选引脚上，便可以根据相应的地址进行存储器或外设操作了。在本系统中，存储器的配置依照PC的结构：使用Bank0上的两片512KB×2存储器来放置系统BIOS，系统上电以后，PC指针自动指向Bank0的第一个单元，开始进行系统自举。系统自举完成以后，便从硬盘中将系统文件和用户应用程序复制到SDRAM内存中执行。Bank1上接16MB非线性Flash，当作系统硬盘使用，可以构造文件系统，存放海量数据。用SDRAM当作系统内存，只有Bank6/Bank7能支持SDRAM，所以将SDRAM接在Bank6H。如果同时使用Bank6/Bank7，则要求连接相同容量的存储器，而且其地地址空间在物理上是连续的。4.2.2寄存器定义(1)BWSCON总线宽度和等待状态寄存器。BWSCON寄存器主要用来设置外接存储器的总线宽度和等待状态。在BWXCON中，除了Bank0，对其他7个Bank都各对应有4个相关位的设置，分别为STx，WSx，DWx。①STx位决定SRAM映射在Bankx时是否采用UB/LB。②0：不采用，1：采用。③WSx位决定Bank上等待的状态。0：禁止等待，1：使能等待。④DWx中的确位决定Bankx上的总线宽度。00：8位，01：16位，10：32位。⑤DW0位对应Bank0的总线宽度，但这里它是只读的，其中00=8位，01=16位，10=32位。设置是通过OM[0：1]脚电平决定总线宽度。(2)BANKCON。S3C44BOX具有8个BANKCONn寄存器，分别对应着Bank—BANCONn寄存器针对操作时序进行设置，如表4—6所示。由于Bank6Bank7可以作为FP/EDO/SDRAM等类型存储器的映射空间，因此B