五、基于ARM的嵌入式系统硬件结构设计

1、1嵌入式系统嵌入式系统第五讲第五讲 基于基于ARMARM的硬件系统结构设计的硬件系统结构设计2本节提要本节提要基于基于ARM的硬件系统体系结构的硬件系统体系结构存储器接口设计存储器接口设计网络接口设计网络接口设计I/OI/O接口设计接口设计人机交互接口设计人机交互接口设计其它通讯接口设计其它通讯接口设计3基于ARM的硬件设计主要介绍基于主要介绍基于ARM7ARM7的嵌入式硬件开发平台的设计方的嵌入式硬件开发平台的设计方法，包括结构、主要接口、存储器选用方案以及外设、显法，包括结构、主要接口、存储器选用方案以及外设、显示等方面的内容。示等方面的内容。 l嵌入式硬件开发平台的体系结构嵌入式硬件开发

2、平台的体系结构l外围存储器接口设计方法外围存储器接口设计方法l键盘、键盘、LCDLCD等人机交互接口的设计等人机交互接口的设计l触摸屏的设计触摸屏的设计l以太网设计以太网设计lCANCAN总线设计总线设计4Samsung S3C44B0XlSamsung S3C44B0XSamsung S3C44B0X微处理器是三星公司专为手持设备和微处理器是三星公司专为手持设备和一般应用提供的高性价比和高性能的微控制器解决方案一般应用提供的高性价比和高性能的微控制器解决方案，它使用，它使用ARM7TDMIARM7TDMI核，工作在核，工作在66MHZ66MHZ。为了降低系统总。为了降低系统总成本和减少外围器

3、件，这款芯片中还集成了下列部件：成本和减少外围器件，这款芯片中还集成了下列部件：l8KB Cache8KB Cache、外部存储器控制器、外部存储器控制器、LCDLCD控制器、控制器、4 4个个DMADMA通通道、道、2 2通道通道UARTUART、1 1个多主个多主I2CI2C总线控制器、总线控制器、1 1个个IISIIS总线总线控制器，控制器，5 5通道通道PWMPWM定时器及一个内部定时器、定时器及一个内部定时器、7171个通用个通用I/OI/O口、口、8 8个外部中断源、实时时钟、个外部中断源、实时时钟、8 8通道通道1010位位ADCADC等。等。5基于ARM的嵌入式硬件平台体系结构

4、6芯片体系结构7S3C44B0X存储系统的特征l支持数据存储的大支持数据存储的大/ /小端选择小端选择( (通过外部引脚进行选择通过外部引脚进行选择) )l地址空间：具有地址空间：具有8 8个存储体，每个存储体可达个存储体，每个存储体可达32Mb32Mb，总，总共可达共可达256Mb256Mb。l对所有存储体的访问大小均可进行改变（对所有存储体的访问大小均可进行改变（8 8位位1616位位3232位）位）l8 8个存储体中，个存储体中，Bank0Bank0Bank5Bank5可支持可支持ROMROM、SRAMSRAM；Bank6Bank6、Bank7Bank7可支持可支持ROMROM、SRAM

5、SRAM和和FPFPEDOEDOSDRAMSDRAM等。等。l7 7个存储体的起始地址固定，个存储体的起始地址固定，1 1个存储体的起始地址可个存储体的起始地址可变。变。 8复位后的S3C44B0X的存储器映射表 2MB/4MB/8MB/16MB/32MB 2MB/4MB/8MB/16MB/32MB 32MB 32MB 32MB 32MB 32MB 28MB 256MB SA27:0 可存取 区域 参 见 表 7-1 特殊功能 寄存器（4MB） SROM （nGCS1） SROM （nGCS1） SROM （nGCS2） SROM （nGCS3） SROM （nGCS4） SROM （nGCS

6、5） SROM/DRAM/SDRAM （nGCS6） SROM/DRAM/SDRAM （Ngcs7） 0 x1000_0000 0 x0e00_0000 0 x0c00_0000 0 x0e00_0000 0 x0800_0000 0 x0600_0000 0 x0400_0000 0 x0200_0000 0 x01c0_0000 0 x0000_0000 9系统的存储空间分配lBank0:Bank0:两片两片512KFlash512KFlash，放置系统引导程序，系统上电复位后，放置系统引导程序，系统上电复位后，PCPC指针自动指向指针自动指向Bank0Bank0的第一个单元，进行系统自举

7、。的第一个单元，进行系统自举。lBank1Bank1：K9F2808K9F2808（三星（三星 16Mbyte Flash16Mbyte Flash），非线性寻址。具体的），非线性寻址。具体的时序可以参考时序可以参考K9F2808K9F2808的的datasheetdatasheetlBank2Bank2：USBN9603USBN9603。USBUSB设备端接口芯片，占用系统外部中断设备端接口芯片，占用系统外部中断0 0。8 8位数据总线。位数据总线。lBank3Bank3、Bank4Bank4未接设备。可以供扩展使用未接设备。可以供扩展使用lBank5Bank5：RTL8019ASRTL80

8、19AS，ISAISA总线兼容的总线兼容的10M10M以太网（以太网（PHYPHYMACMAC层）控层）控制芯片。占用系统外部中断制芯片。占用系统外部中断1 1，1616位数据总线位数据总线10lBank6Bank6：SDRAMSDRAM，起始地址为，起始地址为0 xC0000000 xC000000。在。在SDRAMSDRAM中，前中，前512Kbyte512Kbyte的空间划分出来，作为系统的的空间划分出来，作为系统的LCDLCD显示缓冲区使用（更新其中的数显示缓冲区使用（更新其中的数据，就可以更新据，就可以更新LCDLCD的显示）。系统的程序存储空间从的显示）。系统的程序存储空间从0 x

9、C0800000 xC080000开始。也就是，引导系统的时候，需要把开始。也就是，引导系统的时候，需要把system.binsystem.bin文件复制到文件复制到0 xC0800000 xC080000开始的地址空间，把开始的地址空间，把PCPC指针指向指针指向0 xC0800000 xC080000。lBank7Bank7：未使用。可以扩展另一片：未使用。可以扩展另一片SDRAMSDRAM，或者其他的外设。，或者其他的外设。l系统的同步串行口（系统的同步串行口（SIOSIO），连接着触摸屏控制芯片），连接着触摸屏控制芯片FM7843FM7843（与（与ADS7843ADS7843完全兼容

10、）。在同步串行口上，还可以扩展其他的芯片。完全兼容）。在同步串行口上，还可以扩展其他的芯片。靠靠IOIO口控制设备的片选信号（口控制设备的片选信号（CSCS）来防止设备的冲突。）来防止设备的冲突。l注：系统的扩展接口上，注：系统的扩展接口上，A0A0的标号，连接在的标号，连接在S3C44B0XS3C44B0X的的ADDR1ADDR1上，上，后面的地址依次向后错位。后面的地址依次向后错位。11本节提要本节提要基于基于ARM的硬件系统体系结构的硬件系统体系结构存储器接口设计存储器接口设计网络接口设计网络接口设计I/OI/O接口设计接口设计人机交互接口设计人机交互接口设计其它通讯接口设计其它通讯接口

11、设计12S3C44B0X与FLASH的连接（Half Word方式）13l使用使用Bank0Bank0上的两片上的两片512Kb512Kb2 2来放置系统来放置系统BIOSBIOS，系统上电以后，系统上电以后，PCPC指针自动指向指针自动指向Bank0Bank0的第一个单元，开始进行系统自举。系统的第一个单元，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SDRAMSDRAM内存中执行。内存中执行。lBank1Bank1上接上接16M16M非线性非线性FlashFlash，当做系统硬盘使用，可以构造文件，当做系

12、统硬盘使用，可以构造文件系统，存放海量数据。系统，存放海量数据。l用用SDRAMSDRAM当作系统内存，只有当作系统内存，只有Bank6/Bank7Bank6/Bank7能支持能支持SDRAMSDRAM，所以将，所以将SDRAMSDRAM接在接在Bank6Bank6上。如果同时使用上。如果同时使用Bank6/Bank7Bank6/Bank7，则要求连接相，则要求连接相同容量的存储器，而且其地址空间在物理上是连续的。同容量的存储器，而且其地址空间在物理上是连续的。存储器接口设计14关于BOOT ROMlBank0Bank0：系统的启动：系统的启动ROMROM（Flash RomFlash Rom

13、）。在系统复位的时候，处理）。在系统复位的时候，处理器的器的PCPC（程序计数器）指针指向（程序计数器）指针指向0 x00 x0地址。在地址。在Bank0Bank0的起始地址的的起始地址的程序，就是系统的初始化程序。此程序的主要任务是：程序，就是系统的初始化程序。此程序的主要任务是：1 1、管理处理器的中断服务程序、管理处理器的中断服务程序l处理器的中断是从处理器的中断是从0 x00 x0地址开始，引导地址开始，引导ROMROM负责把这一部分的中断负责把这一部分的中断映射到另一个区域，以便系统处理。具体的做法，可以参考映射到另一个区域，以便系统处理。具体的做法，可以参考44binit.s44b

14、init.s里面的代码。（这部分代码是三星主页可以提供，它把里面的代码。（这部分代码是三星主页可以提供，它把系统的中断，映射到了不同的指针所指向的地址空间（主要就是系统的中断，映射到了不同的指针所指向的地址空间（主要就是系统系统RAMRAM的空间）。的空间）。152 2、初始化硬件平台，配置其他的、初始化硬件平台，配置其他的BankBanklS3C44B0XS3C44B0X的的Bank0Bank0是通过外部的一个管脚提供的上拉、下拉电阻来是通过外部的一个管脚提供的上拉、下拉电阻来配置的。主要包括：数据位数（配置的。主要包括：数据位数（8 8位、位、1616位、位、3232位），数据格式（位），

15、数据格式（大端、小端）。而其他的大端、小端）。而其他的BankBank的配置，以及读写周期等信息是靠的配置，以及读写周期等信息是靠Bank0Bank0内部的代码配置相应的寄存器来实现的。同时，系统的引导内部的代码配置相应的寄存器来实现的。同时，系统的引导RomRom也负责配置系统的其他的一些寄存器，比如，系统的也负责配置系统的其他的一些寄存器，比如，系统的PLLPLL（锁（锁频环）配置，系统的频环）配置，系统的IOIO口等一些端口功能的配置等等。口等一些端口功能的配置等等。163 3、系统自动检测、系统自动检测l引导引导RomRom负责检测系统的启动所必须的外设是否正常。主要是系统负责检测系统

16、的启动所必须的外设是否正常。主要是系统的的SDRAMSDRAM的检测。的检测。4 4、系统的软件设置，更新系统（、系统的软件设置，更新系统（system.binsystem.bin）l用户可以在系统启动的时候，按任意键，进入系统的软件设置状用户可以在系统启动的时候，按任意键，进入系统的软件设置状态。通过引导态。通过引导RomRom设置或者查看系统的一些软件信息。包括：通过设置或者查看系统的一些软件信息。包括：通过开启开启USBUSB端口；更新系统文件端口；更新系统文件system.binsystem.bin；LCDLCD显示测试；演示程显示测试；演示程序的装载测试；键盘测试；触摸屏的坐标校准；

17、触摸屏测试；以序的装载测试；键盘测试；触摸屏的坐标校准；触摸屏测试；以太网地址的设置等太网地址的设置等17本节提要本节提要基于基于ARM的硬件系统体系结构的硬件系统体系结构存储器接口设计存储器接口设计网络接口设计网络接口设计I/O接口设计接口设计人机交互接口设计人机交互接口设计其它通讯接口设计其它通讯接口设计18嵌入式开发板与PC机的串行通讯嵌入式开发板和嵌入式开发板和PC机的通讯电缆可以按照如图所示的方式机的通讯电缆可以按照如图所示的方式连接。连接。19I/O接口设计 I/OI/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间交换信息接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间交换信息的连

18、接部件（电路）。它在主机和外围设备之间的信息交换中起的连接部件（电路）。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。设置接口电路的必要性：着桥梁和纽带作用。设置接口电路的必要性：a)a)解决解决CPUCPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题。和外围设备之间的时序配合和通信联络问题。b)b)解决解决CPUCPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题。和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题。c)c)解决解决CPUCPU的负载能力和外围设备端口选择问题。的负载能力和外围设备端口选择问题。20I/O接口的编址方式1 1）I/OI/O接口独立编址：接口独立编址：l这种编址方式是将存储器地址

19、空间和这种编址方式是将存储器地址空间和I/OI/O接口地址空间分开设置，接口地址空间分开设置，互不影响。设有专门的输入指令（互不影响。设有专门的输入指令（ININ）和输出指令（）和输出指令（OUTOUT）来完成）来完成I/OI/O操作。操作。2 2）I/OI/O接口与存储器统一编址方式：接口与存储器统一编址方式：l这种编址方式不区分存储器地址空间和这种编址方式不区分存储器地址空间和I/OI/O接口地址空间，把所有接口地址空间，把所有的的I/OI/O接口的端口都当作是存储器的一个单元对待，每个接口芯片接口的端口都当作是存储器的一个单元对待，每个接口芯片都安排一个或几个与存储器统一编号的地址号。也

20、不设专门的输都安排一个或几个与存储器统一编号的地址号。也不设专门的输入入/ /输出指令，所有传送和访问存储器的指令都可用来对输出指令，所有传送和访问存储器的指令都可用来对I/OI/O接口接口操作。操作。21两种编址方式有各自的优缺点1 1）独立编址方式：）独立编址方式：l主要优点：内存地址空间与主要优点：内存地址空间与I/OI/O接口地址空间分开，互不影响，译接口地址空间分开，互不影响，译码电路较简单，并设有专门的码电路较简单，并设有专门的I/OI/O指令，所以编程序易于区分，且指令，所以编程序易于区分，且执行时间短，快速性好。执行时间短，快速性好。l缺点：只用缺点：只用I/OI/O指令访问指

21、令访问I/OI/O端口，功能有限且要采用专用端口，功能有限且要采用专用I/OI/O周期周期和专用和专用I/OI/O控制线，使微处理器复杂化。控制线，使微处理器复杂化。2 2）统一编址方式）统一编址方式l主要优点：访问内存的指令都可用于主要优点：访问内存的指令都可用于I/OI/O操作，数据处理功能强；操作，数据处理功能强；同时同时I/OI/O接口可与存储器部分共用译码和控制电路。接口可与存储器部分共用译码和控制电路。l缺点：一是缺点：一是I/OI/O接口要占用存储器地址空间的一部分；二是因不用接口要占用存储器地址空间的一部分；二是因不用专门的专门的I/OI/O指令，程序中较难区分指令，程序中较难

22、区分I/OI/O操作。操作。 22S3C44B0X的I/O接口lARMARM系统完成系统完成I/OI/O功能的标准方法是使用存储器映射功能的标准方法是使用存储器映射I/OI/O。这种方法。这种方法使用特定的存储器地址。当从这些地址加载或向这些地址存储时使用特定的存储器地址。当从这些地址加载或向这些地址存储时，它们提供，它们提供I/OI/O功能。典型情况下，从存储器映射功能。典型情况下，从存储器映射I/OI/O地址加载用地址加载用于输入，而向存储器映射于输入，而向存储器映射I/OI/O地址存储用于输出。地址存储用于输出。lS3C44B0XS3C44B0X有有71 71 个多功能输入个多功能输入

23、输出管脚，构成了输出管脚，构成了7 7个个I/OI/O接口：接口：l两个两个9 9位的输入位的输入/ /输出接口（输出接口（E E和和F F）l两个两个8 8位的输入位的输入/ /输出接口（输出接口（D D和和G G）l一个一个1616位的输入位的输入/ /输出接口（输出接口（C C）l一个一个1010位的输出接口（位的输出接口（A A）l一个一个1111位的输出接口（位的输出接口（B B）23本节提要本节提要基于基于ARM的硬件系统体系结构的硬件系统体系结构存储器接口设计存储器接口设计网络接口设计网络接口设计I/OI/O接口设计接口设计人机交互接口设计人机交互接口设计其它通讯接口设计其它通讯

24、接口设计24键盘接口设计l键盘模块键盘可能用来输入数字型数据或者选择控制设备的操作键盘模块键盘可能用来输入数字型数据或者选择控制设备的操作模式。模式。l键盘有两种方案：一是采用现有的一些芯片实现键盘扫描；再就键盘有两种方案：一是采用现有的一些芯片实现键盘扫描；再就是用软件实现键盘扫描。嵌入式控制器的功能很强，可能允分利是用软件实现键盘扫描。嵌入式控制器的功能很强，可能允分利用这一资源。用这一资源。25一个瞬时接触开关一个瞬时接触开关（按钮）放置在每一行与（按钮）放置在每一行与线一列的交叉点。矩阵所线一列的交叉点。矩阵所需的键的数目显然根据应需的键的数目显然根据应用程序而不同。每一行由用程序而不

25、同。每一行由一个输出端口的一位驱动一个输出端口的一位驱动，而每一列由一个电阻器，而每一列由一个电阻器上拉且供给输入端口一位上拉且供给输入端口一位。键盘扫描阵列26键盘扫描过程就是让微处理器按有规律的时间间隔查看键键盘扫描过程就是让微处理器按有规律的时间间隔查看键盘矩阵，以确定是否有键被按下。每个键被分配一个称为扫描码盘矩阵，以确定是否有键被按下。每个键被分配一个称为扫描码的唯一标识符。应用程序利用该扫描码，根据按下的键来判定应的唯一标识符。应用程序利用该扫描码，根据按下的键来判定应该采取什么行动。该采取什么行动。 l消抖算法：消抖算法：l组合键处理组合键处理键盘扫描方法27/得到按键的扫描码，

26、格式为得到按键的扫描码，格式为0 xXYZWU16 GetScanKey()U16 key;U8 i,temp;for(i=1;i0 x10;i=1) /I/O口送出数据口送出数据rPDATD|=0 xf;rPDATD&=i;key4);return key;键盘扫描程序28LCD接口设计LCDLCD显示模块显示模块液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，只能使用周围环液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，只能使用周围环境的光。它显示图案或字符只需很小能量。液晶显示所用的液晶材境的光。它显示图案或字符只需很小能量。液晶显示所用的液晶材料是一种兼有液态和固体双重性质的有机物，它的棒状结构在

27、液晶料是一种兼有液态和固体双重性质的有机物，它的棒状结构在液晶盒内一般平行排列，但在电场作用下能改变其排列方向。盒内一般平行排列，但在电场作用下能改变其排列方向。LCDLCD的背光：的背光：lELEL（场致发光）：（场致发光）：2000-30002000-3000小时小时l和和LEDLED光源：字符模式，光源：字符模式，5000050000小时小时29LCD的显示方式l反射型反射型LCDLCD：底偏光片后面加了一块反射板，它一般在户外和光线：底偏光片后面加了一块反射板，它一般在户外和光线良好的办公室使用。良好的办公室使用。l透射型透射型LCDLCD：底偏光片是透射偏光片，它需要连续使用背光源，

28、一：底偏光片是透射偏光片，它需要连续使用背光源，一般在光线差的环境使用。般在光线差的环境使用。l透反射型透反射型LCDLCD：是处于以上两者之间，底偏光片能部分反光，一般：是处于以上两者之间，底偏光片能部分反光，一般也带背光源，光线好的时候，可关掉背光源；光线差时，可点亮也带背光源，光线好的时候，可关掉背光源；光线差时，可点亮背光源使用背光源使用LCDLCD。30反射型LCD的结构31lLCDLCD通常由两种方式，一种是带有驱动芯片的通常由两种方式，一种是带有驱动芯片的LCDLCD模块，基本上属模块，基本上属于半成品于半成品l如果有需要，也可以直接使用芯片上的内置如果有需要，也可以直接使用芯片

29、上的内置LCDLCD控制器来构造显示控制器来构造显示模块，它可以支持彩色模块，它可以支持彩色/ /灰度灰度/ /单色三种模式，灰度模式下可支持单色三种模式，灰度模式下可支持4 4级灰度和级灰度和1616级灰度，彩色模式下最多支持级灰度，彩色模式下最多支持256256色，色，LCDLCD的实际尺寸的实际尺寸可支持到可支持到320X240320X240。LCD的驱动方式32嵌入式处理器与LCD的连接嵌入嵌入式处式处理器理器LCD模块模块数据数据总线总线寄存器选择寄存器选择使能信号使能信号33 从系统结构上来讲，由于显示器模块中已经有显示存从系统结构上来讲，由于显示器模块中已经有显示存储器。显存中的

30、每一个单元对应储器。显存中的每一个单元对应LCDLCD上的一个点，只上的一个点，只要显存中的内容改变，显示结果便进行刷新。于是便要显存中的内容改变，显示结果便进行刷新。于是便存在两种刷新：存在两种刷新：1 1直接根据系统要求对显存进行修改，一种是只需修改相应的局直接根据系统要求对显存进行修改，一种是只需修改相应的局部就可以，不需要判断覆盖等；另一种就是有覆盖问题，计算起部就可以，不需要判断覆盖等；另一种就是有覆盖问题，计算起来比较复杂，而且每做一点小的屏幕改变就进行刷新，将增加系来比较复杂，而且每做一点小的屏幕改变就进行刷新，将增加系统负担。统负担。2 2 专门开辟显示内存，在需要刷新时候由程

31、序进行显示更新。这专门开辟显示内存，在需要刷新时候由程序进行显示更新。这样，不但可以减轻总线负荷，而且也比较合理，在有需要的时候样，不但可以减轻总线负荷，而且也比较合理，在有需要的时候进行统一的显示更新，界面也可以比较美观，不致由于无法预料进行统一的显示更新，界面也可以比较美观，不致由于无法预料的刷新动作导致显示界面闪烁。的刷新动作导致显示界面闪烁。LCD的显示控制34触摸屏接口设计触摸屏的分类触摸屏的分类l电阻式触摸屏电阻式触摸屏 l表面声波触摸屏表面声波触摸屏 l红外式触摸屏红外式触摸屏 l电容式触摸屏电容式触摸屏35电阻式触摸屏l分为四线电阻和五线电阻触摸屏分为四线电阻和五线电阻触摸屏l

32、电阻技术触摸屏是一种对外界完全隔离的工作环境，故不怕灰尘电阻技术触摸屏是一种对外界完全隔离的工作环境，故不怕灰尘、水汽和油污，可以用任何物体来触摸，比较适合工业控制领域、水汽和油污，可以用任何物体来触摸，比较适合工业控制领域及办公室内有限人的使用。及办公室内有限人的使用。 36四线电阻触摸屏原理37测量原理l在触摸点在触摸点X X、Y Y坐标的测量过程中，测量电压与测量点的等效电路图所坐标的测量过程中，测量电压与测量点的等效电路图所示，图中示，图中P P为测量点为测量点 XVYY38触摸屏芯片39FM(ADS)7843的特点l实现触摸屏的驱动选择控制（实现触摸屏的驱动选择控制（X X、Y Y通

33、道）通道）l对于输入电压或附加电压进行对于输入电压或附加电压进行ADAD转换转换l同步串行接口同步串行接口l最大转换速率最大转换速率125KHz125KHzl可编程控制可编程控制8 8位或者位或者1212位转换模式位转换模式l工作电压工作电压2.7V-5.0V2.7V-5.0Vl两个附加的输入端口两个附加的输入端口40FM7843与ARM的连接41AD7843的工作时序lArmArm同步串口（同步串口（SIOSIO）向）向ADS7843ADS7843发送控制字发送控制字l转换完成后从转换完成后从ADS7843ADS7843串口读出电压转换值串口读出电压转换值 A/DA/D转换时序（每次转换需要

34、转换时序（每次转换需要2424个时钟周期）个时钟周期）42触摸屏的驱动#define ADS7843_CTRL_START0 x80#define ADS7843_GET_X0 x50#define ADS7843_GET_Y0 x10#define ADS7843_CTRL_12MODE0 x0#define ADS7843_CTRL_8MODE0 x8#define ADS7843_CTRL_SER0 x4#define ADS7843_CTRL_DFR0 x0#define ADS7843_CTRL_DISPWD0 x3/ Disable power down#define ADS784

35、3_CTRL_ENPWD0 x0/ enable power down#define ADS7843_PIN_CS(16)/GPF6#define ADS7843_PIN_PEN (15)/GPG5/#define ADS7843_PIN_BUSY(16)/触摸屏动作触摸屏动作/#define TCHSCR_ACTION_NULL0#define TCHSCR_ACTION_CLICK1/触摸屏单击触摸屏单击#define TCHSCR_ACTION_DBCLICK2/触摸屏双击触摸屏双击#define TCHSCR_ACTION_DOWN3/触摸屏按下触摸屏按下#define TCHSCR_

36、ACTION_UP4/触摸屏抬起触摸屏抬起#define TCHSCR_ACTION_MOVE5/触摸屏移动触摸屏移动#define TCHSCR_IsPenNotDown()(rPDATG&ADS7843_PIN_PEN)void TchScr_init(void);void TchScr_GetScrXY(int *x, int *y);43函数TchScrGetScrXY(int *x, int *y)的结构44本节提要本节提要基于基于ARM的硬件系统体系结构的硬件系统体系结构存储器接口设计存储器接口设计网络接口设计网络接口设计I/OI/O接口设计接口设计人机交互接口设计人机交互

37、接口设计其它通讯接口设计其它通讯接口设计45以太网接口的基本知识1、传输编码、传输编码l曼彻斯特编码曼彻斯特编码l曼彻斯特编码，常用于局域网传输。在曼彻斯特编码中，曼彻斯特编码，常用于局域网传输。在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作“时钟信号时钟信号”，又作，又作“数据信号数据信号”；从低到高跳变表示从低到高跳变表示“0”，从高到低从高到低跳变表示跳变表示“1”。l差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码:l每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳开始时有无跳变变表示表示0或或1“l有跳变为有跳变

38、为0，无跳变为无跳变为1。 46以太网接口的基本知识 1、传输编码、传输编码l曼彻斯特编码：曼彻斯特编码：从高到低跳变表示从高到低跳变表示“0”，从低到高跳变表示从低到高跳变表示“1”。l差分曼彻斯特编码：差分曼彻斯特编码：开始时有无跳变开始时有无跳变，有跳变为有跳变为“0”，无跳变为无跳变为“1”47以太网协议 l以太网MAC层物理传输帧 （IEEE802.3 ）PRSDDASATYPEDATAPADFCS56位位8位位48位位48位位16位位不超过不超过1500字节字节可选可选32位位PRPR：同步位，收发双方的时钟同步，也指明传输的速率（同步位，收发双方的时钟同步，也指明传输的速率（10

39、M10M、100M100M）SDSD：分隔位分隔位, ,表示下面跟着的是真正的数据表示下面跟着的是真正的数据, ,而不是同步时钟而不是同步时钟DADA：目目的地址的地址, ,以太网的地址为以太网的地址为4848位地址。如果为都为位地址。如果为都为F,F,则是广播地址则是广播地址SASA：源地址源地址,48,48位位, ,表明该帧的数据是哪个网卡发的表明该帧的数据是哪个网卡发的, ,即发送端网卡地址即发送端网卡地址TYPETYPE：类型字段，表明该帧的数据是什么类型。如：类型字段，表明该帧的数据是什么类型。如：0800H 0800H 表示数据为表示数据为IPIP 包，包，0806H0806H表示

40、数据为表示数据为ARPARP包，包，814CH814CH是是SNMPSNMP包，包，8137H8137H为为IPX/SPXIPX/SPX包包 DATADATA：数据段，该段数据不能超过：数据段，该段数据不能超过15001500字节。字节。PADPAD： 填充位。以太网帧传输的数据包最小不能小于填充位。以太网帧传输的数据包最小不能小于6060字节字节, , 当数据段不当数据段不 足足4646字节时，后面补字节时，后面补000000.(000000.(当然也可以补其它值当然也可以补其它值) )FCS: 32FCS: 32位位CRCCRC数据校验位。该校验由网卡自动完成数据校验位。该校验由网卡自动完

41、成48以太网的数据传输特点lPR,SD,PAD,FCSPR,SD,PAD,FCS这几个数据段是由网卡自动产生的；只需要理解这几个数据段是由网卡自动产生的；只需要理解DA、SA、TYPE、DATA四个段的内容四个段的内容l所有数据位的传输由低位开始所有数据位的传输由低位开始( (传输的位流使用曼彻斯特编码传输的位流使用曼彻斯特编码) ) l以太网的冲突退避算法是由硬件自动执行的以太网的冲突退避算法是由硬件自动执行的lDA+SA+TYPE+DATA+PADDA+SA+TYPE+DATA+PAD最小为最小为6060字节字节, ,最大为最大为15141514字节字节l以太网卡可以接收三种地址的数据，一

42、个是广播地位，一个是多以太网卡可以接收三种地址的数据，一个是广播地位，一个是多播地址播地址( (在嵌入式的环境中一般不用在嵌入式的环境中一般不用) )，一个是它自已的地址，一个是它自已的地址l任何两个网卡的物理地址都是不一样的，是世界上唯一的，网卡任何两个网卡的物理地址都是不一样的，是世界上唯一的，网卡地址由专门机构分配。地址由专门机构分配。49嵌入式的以太网方案l嵌入式处理器网卡芯片（嵌入式处理器网卡芯片（RTL8019RTL8019）l对嵌入式处理器没有特殊要求，通用性强对嵌入式处理器没有特殊要求，通用性强l处理器和网络数据交换通过外部总线，速度慢，不适合于处理器和网络数据交换通过外部总线

43、，速度慢，不适合于100M100M网络网络l带有以太网络接口的嵌入式处理器带有以太网络接口的嵌入式处理器l处理器面向网络应用处理器面向网络应用l处理器和网络数据交换通过内部总线，速度快处理器和网络数据交换通过内部总线，速度快50RTL8019的原理框图51嵌入式网络接口的特点l与常规的网卡设计思路不同的是，在嵌入式系统中，系统的精简与常规的网卡设计思路不同的是，在嵌入式系统中，系统的精简一直是个主要的原则。一直是个主要的原则。RTL8019ASRTL8019AS作为网卡，时需要一片作为网卡，时需要一片EEPROMEEPROM作作为配置存储器，来确定通讯的端口地址，中断地址，网卡的物理为配置存储

44、器，来确定通讯的端口地址，中断地址，网卡的物理地址，工作模式，制造厂商等信息；地址，工作模式，制造厂商等信息；l而在嵌入式系统中，可以使用而在嵌入式系统中，可以使用RTL8019ASRTL8019AS的默认配置和一些管脚作的默认配置和一些管脚作为网卡的初始化方法。这样可以节省配置存储器，减小嵌入式硬为网卡的初始化方法。这样可以节省配置存储器，减小嵌入式硬件平台的体积。件平台的体积。52基于RTL8019在嵌入式以太网设计1 RTL8019AS的初始化 RTL8019RTL8019支持即插即用模式和非即插即用模式。在嵌入式系统中支持即插即用模式和非即插即用模式。在嵌入式系统中，网卡的外设通常是不

45、经常插拔的，所以，为了系统的精简，配，网卡的外设通常是不经常插拔的，所以，为了系统的精简，配置置RTL8019RTL8019为非即插即用模式。有着固定的中断，有着固定的端口为非即插即用模式。有着固定的中断，有着固定的端口地址，假设是端口是地址，假设是端口是0 x3000 x300（这里的端口是相对于（这里的端口是相对于ISAISA总线来说的总线来说的端口，对于端口，对于ARMARM的总线，需要重新计算地址）。这些配置可以通过的总线，需要重新计算地址）。这些配置可以通过RTL8019RTL8019的外部管脚，在系统上电复位的时候，自动配置起来。的外部管脚，在系统上电复位的时候，自动配置起来。 5

46、3关于RTL8019的RAMlRTL8019RTL8019含有含有16K16K字节的字节的RAMRAM，地址为，地址为0 x4000-0 x7fff(0 x4000-0 x7fff(指的是指的是RTL8019RTL8019内部的存储地址，是内部的存储地址，是RTL8019RTL8019工作用的存储器，可以通过工作用的存储器，可以通过远程远程DMADMA访问），每访问），每256256个字节称为一页，共有个字节称为一页，共有6464页。页的地址就页。页的地址就是地址的高是地址的高8 8位，页地址为位，页地址为0 x40-0 x7f0 x40-0 x7f。这。这16k16k的的ramram的一部分

47、用来的一部分用来存放接收的数据包，一部分用来存储待发送的数据包存放接收的数据包，一部分用来存储待发送的数据包 542 通过RTL8019AS发送数据 作为一个集成的以太网芯片，数据的发送校验，总线数据包的作为一个集成的以太网芯片，数据的发送校验，总线数据包的碰撞检测与避免是由芯片自己完成的。我们只需要配置发送数据碰撞检测与避免是由芯片自己完成的。我们只需要配置发送数据的物理层地址的源地址、目的地址、数据包类型以及发送的数据的物理层地址的源地址、目的地址、数据包类型以及发送的数据就可以了。就可以了。553、通过RTL8019AS接收数据l在在RTL8019RTL8019的初始化程序中已经设置好了

48、接收缓冲区的位置，并且的初始化程序中已经设置好了接收缓冲区的位置，并且配置好了中断的模式。当有一个正确的数据包到达的时候，配置好了中断的模式。当有一个正确的数据包到达的时候，RTL8019RTL8019会产生一个中断信号，在会产生一个中断信号，在ARMARM中断处理程序中，接收数据中断处理程序中，接收数据。l数据的接收比较简单，即通过远端数据的接收比较简单，即通过远端DMADMA把数据从把数据从RTL8019RTL8019的的RAMRAM空间空间读回读回ARMARM中处理。中处理。56TCP/IP 协议的层次应用层应用层(Application) BSD套接字套接字(BSD Sockets)

49、传输层传输层 (Transport) TCP、UDP网络层网络层 (Network) IP、ARP、ICMP、IGMP数据链路层数据链路层(Data Link) IEEE802.3 Ethernet MAC物理层物理层 (Physical) 57l* 应用层应用层应用层是所有用户所面向的应用程序的统称。应用层是所有用户所面向的应用程序的统称。ICP/IP协协议族在这一层面有着很多协议来支持不同的应用，许多大家所熟议族在这一层面有着很多协议来支持不同的应用，许多大家所熟悉的基于悉的基于Internet的应用的实现就离不开这些协议。如我们进行万的应用的实现就离不开这些协议。如我们进行万维网（维网（

50、WWW）访问用到了）访问用到了HTTP协议、文件传输用协议、文件传输用FTP协议、电协议、电子邮件发送用子邮件发送用SMTP、域名的解析用、域名的解析用DNS协议、协议、 远程登录用远程登录用Telnet协议等等，都是属于协议等等，都是属于TCP/IP应用层的；就用户而言，看到应用层的；就用户而言，看到的是由一个个软件所构筑的大多为图形化的操作界面，而实际后的是由一个个软件所构筑的大多为图形化的操作界面，而实际后台运行的便是上述协议。台运行的便是上述协议。l * 传输层传输层这一层的的功能主要是提供应用程序间的通信，这一层的的功能主要是提供应用程序间的通信，TCP/IP协议族在这一层的协议有协

51、议族在这一层的协议有TCP和和UDP。l*网络层网络层是是TCP/IP协议族中非常关键的一层，主要定义了协议族中非常关键的一层，主要定义了IP地址地址格式，从而能够使得不同应用类型的数据在格式，从而能够使得不同应用类型的数据在Internet上通畅地传输上通畅地传输，IP协议就是一个网络层协议。协议就是一个网络层协议。 58l*数据链路层数据链路层这是这是TCP/IP软件的最低层，负责接收软件的最低层，负责接收IP数据包并通数据包并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给数据报，交给IP层。对实际的网络媒体的管理，提供可靠的传输。该

52、层的作用层。对实际的网络媒体的管理，提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量 控制、数据的检错、重控制、数据的检错、重发等。发等。 在这一层，数据的单位称为帧（在这一层，数据的单位称为帧（frame）。）。 数据链路层协数据链路层协议的代表包括：议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等、帧中继等 l*物理层物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上特性、功能特性以及过程特性。该层为上 层协议提供了一个传输层协议提供了一个

53、传输数据的物理媒体。数据的物理媒体。 59lIP协议协议(Internet Protocol)又称互联网协议，是支持网间互连的数又称互联网协议，是支持网间互连的数据报协议，它与据报协议，它与TCP协议（传输控制协议）一起构成了协议（传输控制协议）一起构成了TCP/IP协协议族的核心。它提供网间连接的完善功能，议族的核心。它提供网间连接的完善功能， 包括包括IP数据报规定互数据报规定互连网络范围内的连网络范围内的IP地址格式。地址格式。 Internet 上，为了实现连接到互联上，为了实现连接到互联网上的结点之间的通信，必须为每个结点（入网计算机）分配一网上的结点之间的通信，必须为每个结点（入网

54、计算机）分配一个地址，并且应当保证这个地址是全网唯一的，这便是个地址，并且应当保证这个地址是全网唯一的，这便是IP地址。地址。 l目前的目前的IP地址（地址（IPv4）由）由32个二进制位表示，每个二进制位表示，每8位二进制数为一位二进制数为一个整数，中间由小数点间隔，如个整数，中间由小数点间隔，如8，整个，整个IP地址空间地址空间有有4组组8位二进制数，由表示主机所在的网络的地址。位二进制数，由表示主机所在的网络的地址。lIP分为分为A、B、C等几类。等几类。60嵌入式以太网中主要处理的协议lARP(Address Resolation Protocol)ARP(Ad

55、dress Resolation Protocol)地址解析协议地址解析协议 lICMP (Internet Control Messages Protocol) (Internet Control Messages Protocol)网络控制报文协议网络控制报文协议lIP(Internet Protocol) Internet Protocol) 网际协议网际协议lTCP(Transfer Control Protocol) TCP(Transfer Control Protocol) 传输控制协议传输控制协议lUDP(User Datagram Protocol)UDP(User Data

56、gram Protocol)用户数据包协议用户数据包协议61ARP地址解析协议l网络层用网络层用32 bit32 bit的的IPIP地址来标识不同的主机，而链路层使用地址来标识不同的主机，而链路层使用48 bit48 bit的的物理（物理（MACMAC）地址来标识不同的以太网接口。只知道目的主机的）地址来标识不同的以太网接口。只知道目的主机的IPIP地地址并不能发送数据帧给它，必须知道目的主机网络接口的址并不能发送数据帧给它，必须知道目的主机网络接口的MACMAC地址才地址才能发送数据帧。能发送数据帧。lARPARP的功能是实现从的功能是实现从IPIP地址到对应物理地址的转换。地址到对应物理地

57、址的转换。 源主机发送一份包含目的主机源主机发送一份包含目的主机IPIP地址的地址的ARPARP请求数据帧给网上的每个请求数据帧给网上的每个主机主机, ,称作称作ARPARP广播，目的主机的广播，目的主机的ARPARP收到这份广播报文后，识别出这收到这份广播报文后，识别出这是发送端在寻问它的是发送端在寻问它的IPIP地址，于是发送一个包含目的主机地址，于是发送一个包含目的主机IPIP地址及对地址及对应的应的MACMAC地址的地址的ARPARP回答给源主机。回答给源主机。l每台主机上都有一个每台主机上都有一个ARPARP高速缓存，存放最近的高速缓存，存放最近的IPIP地址到硬件地址之地址到硬件地

58、址之间的映射记录。通常每一项的生存时间为间的映射记录。通常每一项的生存时间为2020分钟分钟62TCP传输控制协议 TCP TCP是一个面向连接的可靠的传输层协议。是一个面向连接的可靠的传输层协议。TCPTCP为为两台主机提供高可靠性的端到端数据通信。主要包括主机提供高可靠性的端到端数据通信。主要包括: :l发送方把应用程序交给它的数据分成合适的小块，并添加附发送方把应用程序交给它的数据分成合适的小块，并添加附加信息（加信息（TCPTCP头），包括顺序号，源、目的端口，控制、纠错头），包括顺序号，源、目的端口，控制、纠错信息等字段，称为信息等字段，称为TCPTCP数据包。并将数据包。并将TCPTCP数据包交给下面的网数据包交给下面的网络层处理。络层处理