嵌入式_ARM9micro2440底板制作论文

1、ARM9嵌入式系统设计课程论文论文题目：嵌入式ARM9 micro2440底板制作论文一、摘要为适应嵌入式技术在现代工业及电子等更多领域的广泛应用 , 通过对 ARM 嵌入式微处理器芯片S3C2410 勺研究,设计出基于 S3C2410 核心板的嵌入式系统开发底板，更多的需求及功能可在其底板上矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。进行扩展与实现。首先对 ARM9 嵌入式微处理器 S3C2440 进行介绍，然后给出了基于 S3C2440 核心板的嵌入式系统开发底板的设计与功能扩展,包括开发板总体设计 ,电源模块设计 ,各种通信模块设计如串口、JTAG 接口、网络接口、CAN 总线通信接口等。该模板的设计实现了嵌

2、入式系统在更多更广泛领域应用的灵活性。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。关键词ARM9 S3C2440 嵌入式微处理器嵌入式系统AbstractToadaptingfortheembeddedtechnology sapplicationwidelyinthemodernindustry,electronandsoon,itisthedesignfortheembeddedsystemexploitationmotherboardbasedonS3C2410coreboardthroughtheresearchonARM9embeddedmicroprocessorS3C2440.M

3、oredemandandfunctioncanextendandcometrueonthemotherboard.Firstly,introduceARM9embeddedmicroprocessorS3C2440.ThenintroducethedesignfortheembeddedsystemexploitationmotherboardbasedonS3C2410coreboardandthefunctionextend,includingexploitationmotherboardscollectivitydesign,powersupplydesign,allkindsofcom

4、municationmoduledesign,suchasserialinterface,JTAGinterface,networkinterface,CANbuscommunicationinterfaceandsoon.Themotherbo ardsdesignhasrealizedtheembeddedsystemapplicationsflexibility.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。Keywords ARM9 S3C2440 Embeddedmicroprocessor Embeddedsystem彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。二、ARM 简介如果说， “嵌入式”是 2008 年电子工程师谈论

5、得最多的词之一，2009年谈论得最多的一个词就是“ ARM。究竟什么是 ARM 呢，他是 英国一家电子公司的名字， 全名的意思是 Advanced RISC Machine。 该公司成立于 1990 年 11 月，是苹果电脑， Acorn 电脑集团和 VLSI Technology 的合资企业。 Acorn 曾推出世界上首个商用单芯片 RISC 处理器，而苹果电脑当时希望将 RISC 技术应用于自身系统，ARM 微处理器新标准因此应运而生 。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。80 年代末 90 年代初半导体行业产业链刚刚出现分工，台积电， 联电等半导体代工厂正悄悄崛起， 美国硅谷中的一些 fabless

6、公司也 如雨后春笋一样涌现出来， 所谓的 fabless 公司自己设计芯片， 但是 生产过程则包给台积电等代工厂生产。 而 ARM 更是为天下先， 19 年 前首创了 chipless的生产模式，即该公司既不生产芯片，也不设计芯片，而是设计出高效的 IP 内核，授权给半导体公司使用，半导体 公司在ARM 技术的基础上添加自己的设计并推出芯片产品，最后由 OEM 客户米用这些芯片来构建基于 ARM 技术的系统产品。这种方式有 点象通信行业的高通和半导体行业的 RAMBUS 他们站在了半导体产 业链上游的上游。19 年前成立的 ARM 可能面临着很大风险，因为没 有人知道这条路能不能行得通，但是现

7、在的事实已经证明，ARM 走了一条没人走过，却是正确的道路。，作为附加产品，他还让中国的行 业人士从这个窗口认识到了英国的电子公司，ARM 的成功带动了英国的 chipless 公司的发展 。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。因为 ARM 的产品是 IP Core，没有任何物理意义上的硬件或者 软件实体，所以只能在中国注册成为“咨询”公司，尽管咨询只是其 业务中很小的一块。ARM 的核心业务是销售芯片核心技术 IP ,目前全 球有 103 家巨型IT 公司在采用 ARM 技术，20 家最大的半导体厂商中 有 19 家是 ARM 的用户，包括德州仪器，意法半导体，Philips, Intel 等。20 大巨

8、头中唯一没有购买 ARMS 权的是 In tel 的老对头 AMD 因 为 Intel 便携式处理器采用的是StrongARM 而 AM则收购了 Alchemy 公司与之抗衡，采用的是 MIPS 结构 。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。Mrico2440 是一款用于学习和实践的一款 ARM 开发板，是目前 国内性价比最高的一款学习板；Micro2440 是一个双层电路底板，核 心板采用 6层板设计的开发板。为了方便用户学习开发参考使用，底 板引出了常见的各种接口，并且大部分都集中在电路板一侧，多余的 IO 口和系统总线则通过 2.0mm 间距的插针引出。可以组合固定，不会有很多电线“缠身”，运行时只要连

9、好 5V 电源，开机就可进入精彩 的嵌入式世界。本文讲的是在市场需求下制作 Mrico2440 底板的步 骤。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。三、基于 ARM9-S3C244 最小系统的需求分析在选择嵌入式系统硬件进行设计时，最重要的是先选择 ARM 处理器类 型进行相关的分析。因为 ARM 处理器不仅决定了整个系统的性能， 而 且影响其他硬件的选用，以及操作系统和软件代码的配置。 根据微处 理器芯片的内部结构图和外部引脚功能图可以对系统进行整体的功 能需求分析。如下图所示为系统的功能图 。籟丛妈羥为贍债蛏练淨。本核心板的设计正是以此基于 ARM9-S3C244 的系统功能图为基 础，根据课程设计预期仅

10、设计出最小系统，就整个嵌入式系统而言， 最小系统核心板是其核心灵魂，一般核心板都进行单独设计，以利于 其低噪声、低功耗、小体积等的要求，而不与其他功能部分在一起。 最小系统以外的各个功能部分可根据用户需求另行设计出用户底板。 实际应用中，只需要将此最小系统核心板的 J1、J2 口与用户底板进IRDAL.RT也LARI想逊0Lsa11IJ:MAXU32CMAJC323XitS3C2440SCON3:$ IfTTL)Ml翰入可词电奧CON 7:列卡匡USB HOSTlJS!B HOST3USBSLAVEUSB H0ST4USB H0ST2RJ 4弓网蜡唐2AI* D3WUIIIIIVUWIU!-

11、*iinii111fhrtwrtffJw| IzMicro2440USB HUBS JtCON5：系统总统RTC备份电池PWM控制舞呜器K1-K6：用户按謎* 1 个标准 SD 卡座* 2 个 LCD 接口座，其中 LCD1 为 41Pin 0.5mm 间距贴片接口，可直接连接本公司提供的真彩屏显示模块或者 VGA 转接板，另一个 LCD 接口适合直接连 接群创7” LCD* 2 个触摸屏接口，分别有 2.0mm 和 2.54 间距两种，实际它们的定 义都是相同的，* 1 个 CMOS 摄像头接口（CON4）,为 20Pin 2.0mm 间距插针，可直接连接本公司的CAM130 摄像头模块。*

12、在板 RTC 备份电池* 1 个电源输入口，+5V 供电主要接口定义：Micro2440SDK 参考底板除了常见的标准接口： 音频输入和输出、DB9串口 COM0,COM、COM2USBHost 和 USB Slave、RJ-45 网络接口、SD 卡座等，为了方便学习开发，还引出了其他 GPIO 系统总线接口等外设和接口，它们的名称及定义可以在用户手册中查询 。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。S3C2440A 包含了 130 个多功能输入/输出口引脚并且它们为如下显示的八个端口：-端口 A （GPA： 25 位输出端口-端口 B(GPB： 11 位输入/输出端口-端口 C( GPC： 16 位输入/输出

13、端口-端口 D(GPD： 16 位输入/输出端口-端口 E (GP 氐 16 位输入/输出端口-端口 F (GPF： 8 位输入/输出端口-端口 G(GPG： 16 位输入/输出端口-端口 H(GPH： 9 位输入/输出端口-端口 J (GPJ: 13 位输入/输出端口每个端口都可以简单的由软件配置为各种系统配置和设计要求。你必须在开始主程序前定义使用的每个引脚的功能。 如果没有使用某个引 脚的复用功能，这个引脚可以配置为 I/O 口。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。端口控制描述端口配置寄存器(GPACON 至 GPJCOS3C2440A 中，大多数端口为复用引脚。因此要决定每个引脚选择哪 项功能。Pn

14、CON 引脚控制寄存器)决定了每个引脚使用哪项功能。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。如果在掉电模式中 PE0 至 PE7 用于唤醒信号，这些端口必须配 置为输入模式。端口数据寄存器(GPADAT 至 GPJDA)如果端口配 置为输出端口，可以写入数据到 PnDAT 的相应位。如果端口配置为 输入端口，可以从PnDAT 的相应位读取数据。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。端口上拉寄存器(GPBUP至GPJUP 端口上拉寄存器控制每个端口组的使能/禁止上拉电阻。当相应位为0 时使能引脚的上拉电阻。当为 1 时禁止上拉电阻。凍鈹鋨劳臘错痫婦胫籴。如果使能了上拉电阻，那么上拉电阻与引脚的功能设置无关（输入、输出、DATAn

15、 EINTn 等等）杂项控制寄存器此寄存器控制睡眠模式，USB 引脚和 CLKOUT 选择的数据端口上拉 电阻。外部中断控制寄存器24 个外部中断由各种信号方式触发。EXTINT 寄存器为外部中断请 求配置信号触发方式为低电平触发、高电平触发、下降沿触发、上升 沿触发或双边沿触发。由于每个外部中断引脚包含一个数字滤波器， 中断控制可以确认请求信号是否长于 3 个时钟 。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。EINT15:0用于唤醒源下面是结合具体的程序（用的是 FL2440 开发板）：一般步骤：上拉寄存器和控制寄存器设置I/O 口上拉寄存器和控制寄存器设置比较简单， 首先确定 I/O 口 工作模式，如果是工作

16、在第二功能状态，则上拉电阻功能禁止，即GPBUPGPHU 中相应位置 1；如果工作在基本输入/输出状态，则上拉电阻功能允许，此时因上电或复位时 GPBUPGPHU 初值为 0,所以在程序中不用设置。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。I/O 口数据寄存器中每一位输入/输出功能大多由I/O 口控制寄 存器中两位控制，如 GPHDATAQ即 GPH0 的输入/输出功能，由 GPHCON10 控制，GPHCON10=0 0,该位作输入；GPHCON1 0=0 1 ，该位作输出；GPHCON10=1 0 ，该位作 nCTS0 GPHCON1 : 0=11,系统保留没用。其他各口与此相同，编写 I/O 程序时一定注意

17、 GPnCON 和 GPnDATA 中位的对应关系。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。I/O 口与外围设备连接一般要通过光电隔离或其他隔离器件，直 接相连一定要确认负载不能超过 4 个与非门。光电隔离一是可保护微 处理器；二是可进行电平转换；三是可对某些信号进行分配，所以在 一般情况下都要加。阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。#defi neGPBCON(*(volatileun sig ned*)0 x56000010)#defi neGPBDAT (*(volatileun sig ned*)0 x56000014)#defi neGPBUP (*(volatileun sig ned *)0 x56000018

18、)#defi neuchar un sig nedchar #defi neuintun sig ned int氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩。void Delay(i nt x);voidDelay(i ntx)for (k=0;kv=0 xff;k+)for(j=0;jv=Oxff;j+);x-;釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。int ledMai n(void)GPBCON二0 x1dd7fc;/ GPB5,GPB6,GPB8,GPB 设置为输出GPBDAT=(15)|(16)|(18)|(110);/使 LED 全灭GPBDAT&二Oxffe;/ 关闭蜂鸣器GPBUP=0 x00;/使能上拉寄存器，因为作

19、为输出口所以要使能上拉while (1)/死循环GPBDAT=(15);/LED0 亮Delay(500);GPBDAT=(16);/LED1 亮Delay(500);GPBDAT=(18);/LED2 亮Delay(500);GPBDAT=(110);/LED3 亮Delay(500);return 0;九、结论与展望本论文主要是围绕 ARM 微处理器 S3C244C 而开展的最小系统核心板的硬件设计以及硬件调试。通过本论文掌握了解ARM9-S3C244 的int k, j;while(x)结构与特点，掌握该类嵌入式微处理器的开发技术及软硬件初步的调 试方法。从而熟悉嵌入式微处理器类的系统硬

20、件开发流程，以及掌握开发过程和调试过程中相应问题的解决方案。最终，本设计的核心板通过测试分析，对核心板进行测试和修正，验证了核心板的性能。通 过对整个设计过程的分析，现总结几点结论：怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。(1) 基于嵌入式微处理器的最小系统核心板的硬件开发，首先要进 行系统需求及功能的分析，明确所要实现的功能要求；然后根据要求 进行器件的选型，搜集相关的器件资料。有效地利用核心处理器的内 部与外扩资源进行电路设计是非常重要的 。谚辞調担鈧谄动禪泻類。整个设计的实际制作过程是通过利用 EDA 软件来完成的，而 PCB 布局布线环节十分重要。它影响着设计结果的一些重要性能。 熟练并 良好的利用 E

21、DA 软件对技术人员来说十分重要。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。(3)在设计和调试过程中，要充分地了解和掌握各模块的基本原理，只有较好地掌握了相关原理，才能灵活地做好设计和调试工作。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。(4)电源是核心板设计的灵魂部分，在设计过程中要注意多考虑其 影响；(5)在原理图设计中要认真核对每一部分的每一引脚，以免因为某一局部的问题的对整个核心板造成无法挽回的影响；鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。(6)在最小系统的规划中，考虑到核心板体积和局部对整体的影响，要将不必要在核心板上进行的设计安排在底板上 。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。另外，在设计开发过程中一定要注意问题的分析与总结，最好是 做好笔记，出现问题后

22、要从根本上查找原因，寻找解决方案，问题解 决后及时总结，记录原因及相应解决方案，以备后用。颖刍莖峽饽亿顿裊赔泷。由于设计时间和个人能力的限制，本课题虽然有了一定的成果，但在 某些方面仍存在一定的问题，需要继续改进：(1) 核心板的 PCB 设计中可以将一些器件放置在 PCB 板背面以利于 布线而达到良好的稳定性以及实现更低的制造成本， 同时也使核心板 的体积更小；濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。在核心板规划中应考虑到总线驱动部分的安排，这对于整个核 心板的信号稳定性有很大的影响；(3) 本课题只是对核心板的硬件做了设计。 基于 ARM9 勺嵌入式系统 的开发还需要根据用户的需求进行底板和软件的开发 。銚

23、銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。附录测试程序如下:#i nclude def.h#i ncludeoptio n.h#i nclude2410addr.h#i nclude2410lib.h#i nclude2410slib.h#i nclude#i nclude#i nclude#i nclude#i ncludeexter nchar lmage$RW$Limit;void *mallocPt=lmage$RW$Limit; / 系统延时 void Delay(i nt time)int i,adjust=O;if(time=0)time= 200;=1;delayLoopCou nt = 400;P

24、CLK/1M,Watch-dogdisable,1/64,i nterruptdisable,resetisable挤貼綬电麥结鈺贖哓类。rWTCON = (PCLK/1000000-1)8)|(23);rWTDAT = 0 xffff;adjustd/for first updaterWTCNT=Oxffff;/resolution=64us any PCLKrWTCON = (PCLK/1000000-1)vv8)|(2vv3)|(1v0;time-)for(i=0;idelayLoopCo un t;i+);if(adjust=1)rWTCON = (PCLK/1000000-1)8)|

25、(264us,200*400cyclerun time=64*i usdelayLoopCou nt=8000000/(i*64);/200*400:64*i=1*x:100-x=80000*100/(64*i) /端口初始化voidPort_I nit(void)rGPACON = 0 x7fffff;rGPBCON =0 x044555;rGPBUP = 0 x7ff;赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。/ The pull up functionis disabled GPB10:0rGPCCON = Oxaaaaaaaa;穩賽釙冊庫。rGPCUP = Oxffff;/ The pullup fun

26、cti onisdisabledGPC15:0rGPDCON = 0 xaaaaaaaa;rGPDUP= 0 xffff;裊樣祕廬廂颤谚鍘芈蔺。/ The pullup fun cti onisdisabledGPD15:0rGPECON=0 xaaaaaaaa;rGPEUP=0 xffff;仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驚。/ The pullup fun cti onisdisabledGPE15:0rGPFCON=0 x55aa;rGPFUP=0 xff;绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。/ The pullup fun cti onisdisabledGPF7:0rGPGCON二0 xff95ffba;骁顾燁

27、鶚巯瀆蕪領鲡赙。rGPGUP =0 x0;/ The pullup fun cti onis En abled GPG15:0rGPHCON =0 x2afaaa;瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。rGPHUP =0 x7ff;/The pullup fun cti onis disabledGPH10:0/Exter nalin terruptwillbe fallingedge triggered.rEXTINT0 =0 x22222222;/EINT7:0rEXTINT1 = 0 x22222222;/EINT15:8rEXTINT2 = 0 x22222/EINT23:16鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。塤礙籟馐决222;/Led 延时void Led_Display(i ntdata) /Active is low.(LED On)/GPF7 GPF6 GPF5 GPF4/nLED_8 nLED4 nLED_2 nLED_1栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。/rGPFDAT = (rGPFDAT & Oxf) | !