高原宇毕业论文

1、目录1 绪论11.1 课题来源及研究意义11.2 论文工作和内容安排12 主控板总体方案设计32.1 主控板硬件方案需求32.2 主控板总体结构设计33 主控板硬件平台的构建43.1 微处理器 S3C2410描述43.2 NAND FLASH电路83.3 SDRAM电路93.4 电源电路113.5 复位电路123.6 系统时钟电路123.7 A/D 转换电路133.8 LED数码管驱动电路163.9 JTAG接口电路173.10 串行接口电路183.11 本章小结194 ADS 集成开发环境简述204.1 ADS集成开发环境简述204.2 ADS软件组成20工作总结与展望23参考资料25致谢2

2、71 绪论1.1 课题来源及研究意义本论文研究的课题是基于ARM9数字信道仿真器的主控板设计，信道是通信系统中不可缺少的重要组成部分, 信道特性直接影响着通信系统的性能。同样在通信仿真系统及各种通信对抗模拟仿真系中, 信道的模拟仿真也是一个重要的环节, 可以说 , 信道模拟仿真的好坏 , 同样直接影响着整个模拟仿真系统的性能, 而在信道的模拟仿真中, 短波信道最为困难和复杂 , 因为短波信道是一个随机变参信道 , 它具有信道衰落信道传输延时及多径传播均随时间而变三大特点 , 信道中的信号、噪声和干扰都随昼夜、频率、地点而不断地变化着 , 很难确定一个能较为全面地反映短波信道特性的数学模型，但是

3、 , 根据短波通信信道的一些统计规律 , 有所侧重地建立近似的信道模型 , 采用硬件与软件相结合的办法实现短波信道的模拟仿真是可以做到的。以往对通信系统设计及通信装备的鉴定、验收试验工作主要靠外场试验系统完成。外场试验系统的优点在于试验环境的真实性， 信号环境虽然是人工制造的， 但也是相对逼真的。 但外场试验系统的局限性也非常明显， 它的真实信道环境只限于试验场区环境，而在试验场区营造各种不同的信道环境几乎不可能。 另外它还存在受气候条件限制、机动性差、试验成本高等一系列缺点。与之相比，仿真试验系统具有很多优点，它可以很容易地制造各种典型信道特性环境和电磁环境， 能够模拟的地域跨度非常广阔，不

4、受气候条件限制， 可以随时进行多次重复试验。 显然要建立仿真试验系统，信号环境和信道环境的仿真问题是需要解决的核心技术问题。1.2 论文工作和内容安排本论文所研究的是对信道环境的模拟问题。由于仿真仿真系统所具有的优越性，因此也出现了各种信道仿真器， 其中大部分是对中频模拟信道的模拟。 在这种情况下，基本上是对某一信道进行模拟，如卫星信道、短波信道等等。数字信道仿真器由配置计算机和实时硬件仿真器构成， 硬件仿真器是整个信道仿真器系统的核心， 系统采用模块化设计的方式， 每一路双向数字信道作为硬件仿真器的一个基本子模块 （以下简称“收发”通道） ，整个信道仿真器由 8 个“收发”通道、背板、电源板

5、和主控板构成，能提供 16 个以太网口、 E1 接口和 RS-530 接口，每个子模块中相同类型的两个接口组成一个双向数字信道，用户选择使用某种接口。系统一般流程为：配置计算机提供用户界面，输入各路的延时、误码率、突发误码时间、突发误码方式等参数， 主控板通过 RS232接口与配置计算机相连接， 接收并分发配置计算机发送的各通道仿真参数及其它控制命令， 完成硬件仿真器仿真参数配置，再由子模块根据用户当前所使用的接口和配置参数，完成信道延时和插入误码。另外，主控板提供了必要的人机界面， 当系统中没有配置计算机的时候， 主控板可以代替配置计算机，即主控板提供用户界面，输入各路的延时、误码率、突发误

6、码时间、突发误码方式等参数， 各通道仿真参数由主控板配置给子模块， 子模块根据用户当前所使用的接口和配置参数， 完成信道延时和插入误码。 这种双重控制设计提高了整个系统的灵活性，也便于成本控制（如去掉配置计算机可节省一笔开支） 。本论文主要是设计基于 ARM9数字信道模拟器的主控板。 根据主控板的功能需求，选择了合适的方案，使用以高速的 ARM9处理器 S3C2410为核心的信道仿真器的主控板，软件开发环境是 ARM公司推出的 ARM核微控制器集成开发工具 ADS（ ARMDeveloper Suite ）集成开发环境，版本为 ADS1.2，采用 EasyJTAG仿真器调试。论文的内容安排如下

7、：第一章 介绍数字信道模拟器的用途、 基本构架和系统流程。 重点说明主控板在系统中的作用。第二章 简单了解主控板的功能需求， 提出主控板的硬件设计方案， 描述主控板的各个功能模块。第三章 详细介绍主控板的硬件设计工作， 分析各模块电路的功能和组成并做工作小结。第四章 简单介绍 ADS（ARM Developer Suite ）集成开发环境和 ARM在未来发展中的展望。2 主控板总体方案设计2.1 主控板硬件方案需求主控板硬件需要有：1）可供系统运行的电源电路；2）能提供性能优越的电源监视功能的复位电路；3）向 CPU及其他电路提供的工作时钟电路；4）采集和输出模拟量的A/D、D/A 转换电路；

8、5）数码显示的LED电路；6）用于存放程序代码等在系统掉电后需要保存用户数据的Flash 电路；7）用作程序运行的空间、数据及堆栈区的SDRAM电路；8）用于对 Flash 器件进行编程的JTAG接口电路；9）用于数据传输的串行接口电路。2.2 主控板总体结构设计根据以上对主控板的总体结构要求的阐述， 对部分硬件设计原理及工作原理有了大体的了解，作出 2410 的外围电路模块的配置，在下面的章节我将重点介绍我所做的系统基本组成，框图如 2-1 所示，这里不再赘述。电源模块Flash时钟RAMS3C2410JTAG复位OtherLED图 2-1 系统基本组成框图3 主控板硬件平台的构建3.1 微

9、处理器 S3C2410描述ARM公司和 ARM处理器简介1） ARM是一个 CPU内核。 ARM公司自己并不生产或销售芯片，它采用技术授权模式，通过出售芯片技术授权，收取授权费和技术转让费。2）基于 ARM内核的处理器是目前消费类电子市场中占有量第一的处理器，尤其是手机行业。3） ARM是“ Advanced RISC Machine”的缩写，最早的ARM处理器诞生于 80 年代的英国。ARM处理器的特点：1）支持 ACHE和 MMU2）冯·诺依曼体系结构/ 哈佛体系结构冯·诺依曼体系结构一般ARM7所使用的机构，如图3-1 所示。存储器指令寄存器程序控制器指令 0指令 1

10、指令 2指令 3指令 4数据通道数据输入输出中央处理器数据 0数据 1数据 2图 3-1 冯·诺依曼体系结构图哈佛体系结构是ARM9及后继型号的结构，如图3-2 所示。程序存储器地址指令寄存器控制器指令地址数据通道输入输出中央处理器数据图 3-2 哈佛体系结构图3） RISC指令集固定的 32 位指令Load/Store体系结构指令 0指令 1指令 2数据存储器数据 0数据 1数据 2大多数指令单周期完成4）流水线执行：几个指令可以并行执行。提高了 CPU的运行效率。内部信息流要求通畅流动。5） ThumbDSPjazeller功能扩展6）低功耗ARM处理器的分类基于处理器内核的分类

11、：ARM7T， ARM7E，ARM9，ARM9E，ARM10T，ARM10E，ARM11基于指令集体系结构的分类：v4T，v5T，v5TE，v5TEJ，v6。ARM核简介处理器核 / 整数核 (Processor Core/Integer Core)： ARM7TDMI, ARM9TDMI, ARM9E，-SARM10TDMI，ARM10E等。ARM CPU核(ARM CPU Cores)：ARM710T/720T/740T, ARM920T/940T, ARM946E-S,ARM966E-S, ARM1020E等。基于 ARMCore CPU的应用处理器，比如： Intel的 PXA25x，

12、Philip的 lpc22xx 系列，Samsung的 S3C44B0等。ARM的市场ARM处理器市场覆盖率最高、发展趋势广阔基于 ARM技术的 32 位微处理器，市场的占有率目前已达到80%。绝大多数 IC 制造商都推出了自己的ARM结构芯片。我国的中兴集成电路、 大唐电讯、中芯国际和上海华虹，以及国外的一些公司如德州仪器、 意法半导体、Philips、Intel、Samsung等都推出了自己设计的基于ARM核的处理器。ARM芯片选择的一般原则：从应用的角度，对在选择ARM芯片时所应考虑的主要因素做一详细的说明。1） ARM芯核如果希望使用WinCE或 Linux 等操作系统以减少软件开发时

13、间，就需要选择ARM720T以上带有 MMU(Memory Management Unit)功能的 ARM芯片 .2）系统时钟控制器系统时钟决定了ARM芯片的处理速度。 ARM7的处理速度为 0.9MIPS/MHz,常见的ARM7芯片系统主时钟为20MHz-133MHz,ARM9的处理速度为 1.1MIPS/MHz,常见的 ARM9的系统主时钟为100MHz-233MHz, ARM10最高可以达到 700MHz。3）内部存储器容量在不需要大容量存储器时，可以考虑选用有内置存储器的ARM芯片。4） USB接口许多 ARM芯片内置有 USB控制器，有些芯片甚至同时有USB Host 和 USB S

14、lave控制器。5） GPIO数量在某些芯片供应商提供的说明书中，往往申明的是最大可能的 GPIO数量，但是有许多引脚是和地址线、 数据线、串口线等引脚复用的。 这样在系统设计时需要计算实际可以使用的 GPIO数量。6）中断控制器ARM内核只提供快速中断 (FIQ) 和标准中断 (IRQ) 两个中断向量。 但各个半导体厂家在设计芯片时加入了自己不同的中断控制器， 以便支持诸如串行口、 外部中断、时钟中断等硬件中断。 外部中断控制是选择芯片必须考虑的重要因素， 合理的外部中断设计可以很大程度的减少任务调度的工作量。7） LCD控制器有些 ARM芯片内置 LCD控制器，有的甚至内置 64K 彩色

15、TFT LCD控制器。在设计PDA和手持式显示记录设备时，选用内置 LCD控制器的 ARM芯片较为适宜。8）扩展总线大部分 ARM芯片具有外部 SDRAM和 SRAM扩展接口，不同的ARM芯片可以扩展的芯片数量即片选线数量不同，外部数据总线有8 位、 16 位或 32 位。某些特殊应用的ARM芯片如德国 Micronas 的 PUC3030A没有外部扩展功能。9） I/O 接口CPU与外部设备及存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，而前级被称为 I/O 接口，而后者则被称为存储器接口。 存储器通常在 CPU的同步控制下， 作为接口电路比较简单。而 I/O 设备品种繁多，其相应的接口电

16、路也各不相同，因此，习惯上说到接口只是 I/O 接口。根据 CPU设计的不同，集成度也不一样。 一般用于手持或移动的设备所具有的接口大致相同，我在本次设计中所使用的基于ARM9的处理器 S3C2410是著名的半导体公司SAMSUNG推出的一款 32 位 RISC处理器。他为手持设备和一般类型的应用提供了低价格低功耗高性能微控制器的解决方案。 S3C2410的内核基于 ARM920T，带有 MMU（Memory ManagementUnit ）功能，采用 0.18 m工艺，其主频可到 203MHz，适合于对成本和功耗敏感的需求，同时它还采用了新型的总线结构 AMBA（Advanced Micro

17、contr-oller Bus Architecture ），实现了 MMU,AMBA- BUS , Harvard的高速缓冲体系结构，同时支持 Thumb16位压缩指令集， 从而能以较小的存储空间需求， 获得 32 位的系统性能。S3C2410其片上功能如下：1）其内核工作电压为1.8V/2.0V, 存储器供电电压为3.3V ；2） 16KB的指令 Cache 和 16KB的数据 Cache；3） LCD控制器，最大可支持4KSTN和 256TFT；4） 4 通道的 DMA请求；5） 3 通道的 UART，2 通道的 SPI 接口；6） 2 通道的 USB；7） 4 路 PWM和 1 个内部

18、时钟控制器；8） 117 个通用 I/O ， 24 路外部中断；9） 272PinFBGA封装；10）16 位的看门狗定时器11）1 通道的 IIC/IIS控制器；12）带有 PLL 片上时钟发生器。后面所介绍的是设计中所必不可少的外围电路，如图3-3 所示。核心板图 3-3 基本结构图3.2 Nand Flash电路flash的英文解释为： n. 闪光，闪现，一瞬间，闪现，反射，使迅速传便，vt.使闪光，反射 adj. 闪光的，火速的。 Flash 也是由 macromedia 公司推出的交互式矢量图和 Web 动画的标准， 由 Adobe 公司收购。网页设计者使用 Flash 创作出既漂亮

19、又可改变尺寸的导航界面以及其他奇特的效果。 Flash 也是存储芯片的一种， Flash 存储器又称闪存， 它通过特定的程序可以修改里面的数据。 在实际开发中， 设计者可以根据产品的接口、容量和成本、可靠性、寿命、产品的升级、读写性能等需求来进行合理选择。Nand Flash 相较于 Nor Flash 存储器它具有：通用的 SDAM接口，可以轻松的挂接在 CPU的地址、数据总线上， 对 CPU接口要求低；性价比要比 Nor Flash 高一些； Nand Flash 借口是固定的，升级比较简单； Nand Flash 执行擦除操作是十分简单的。所以本系统所采用的64MB Nand Flash

20、，它的型号为 K9F2808。由于 S3C2410直接带有 NAND FLASH接口，因此接口逻辑极为简单。需要注意的是FRB信号是 OC门输出，因此需要外部的上拉电阻。Nand Flash 电路如图 3-4 所示：图 3-4 Nand Flash 电路图K9F2808的引脚定义图表 3-1 如下：K9F2808的引脚图表 3-1引脚描述引脚描述I/O0 I/O7数据、命令、地址输入 /写保护输出引脚WPCLE命令锁存使能_是否忙碌R/BALE地址锁存使能Vcc电源（ 2.73.3 ）芯片使能Vss地CE读使能N.C.无连接RE写使能WE3.3 SDRAM电路于 Flash 存储器相比， SD

21、RAM电路不具有掉电保持数据的特性，但其存取速度大大高于 Flash 存储器，且具有读 / 写的属性 . 因此， SDRAM在系统中主要用作程序的运行空间、数据及堆栈区。当系统启动时， CPU首先从复位地址 0x0 出读取启动代码，在完成系统初始化后，程序代码一般应调入SDRAM中运行，以提高系统的运行速度，同时，系统及用户堆栈、运行数据也都放在SDRAM中。SDRAM具有单位空间存储量大和价格便宜的优点，已广泛应用在各种嵌入式系统中。SDRAM的存储单元可以理解为一个电容，总是倾向于放电，为避免数据丢失，必须定时刷新（充电）。因此，要在系统中使用 SDRAM，就要求微处理器具有刷新控制逻辑，

22、或在系统中另外加入刷新控制逻辑电路。 S3C2410及其他一些 ARM芯片在片内具有独立的 SDRAM刷新逻辑控制，可方便地与SDRAM接口。但某些 ARM芯片则没有SDRAM刷新逻辑控制，就不能直接与SDRAM接口，在进行系统设计中应注意这一点。目前常用的 SDRAM为 8 位 /16 位的数据宽度， 工作电压一般为 3.3V。主要的生产厂商为 HYUNDAI，Winbond等。他们生产的同型器件一般具有相同的电气特性和封装形式，可通用。该系统中使用的 HY57V561620为例，简要描述一下 SDRAM的基本特性及使用方法：HY57V561620存储容量为 4 组*16M位（ 32MB），

23、工作电压为 3.3V ，常见封装的 54 脚TSOP，兼容 LVTTL接口，支持自动刷新（ Auto-Refresh ）和自刷新（Self- Refresh ），16 位数据宽度。HY57V561620引脚分布及信号描述如下图表3-2 所示：HY57V561620引脚图表 3-2引脚名称描述CLK时钟片内时钟输入CKE时钟使能片内时钟信号控制/CS片选禁止或使能除 CLK、 CKE和 DQM外的所用信号BA0、BA1组地址选择用于片内 4 个组的选择A12A0地址总线行地址：A12A0,列地址：A8A0自动预充电： A10/RAS行地址锁存参照功能表 /RAS 的操作/CAS列地址锁存参照功能

24、表 /CAS 的操作/WE写使能参照功能表 /WE的操作LDQM、UDQM 数据 I/O 屏蔽读模式下控制输出缓冲， 写模式下控制输入数据DQ15DQ0数据总线数据输入 / 输出引脚引脚名称描述Vdd/Vss电源/ 地内部电路及输入缓冲电源 / 地Vddq/Vssq电源/ 地输出缓冲电源 / 地NC未连接未连接SDRAM电路图如 3-5 所示：图 3-5 SDRAM电路图3.4 电源电路在该系统中，需要用到 5V，3.3V ，1.8V 的直流稳压电源，其中， SC32410的 I/O 电压需要 3.3V 的电源， S3C2410的核心电压需要 1.8V 的，另外其他外围器件有需要用到 5V和

25、3V 的。系统的输入电压为 5V。 电源电路如图 3-6 所示：1）左图电路中3.3V 使用 LM1805；电路中 1.8V 使用 AS11172）右图中是我们常用的LM7805的 5V输出图 3-6 电源电路图3.5 复位电路复位电路主要为了提供性能优越的电源监视功能，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阈值（ 2.9V）， IMP811S将会起作用，对系统进行复位，复位电路图如 3-7 所示：图 3-7 复位电路图3.6 系统时钟电路时钟电路用于向 CPU及其他电路提供工作时钟。根

26、据 S32410的工作频率及 PLL 电路的工作方式， 选择 12MHz的无源晶振，与 S3C2410内部的 PLL电路倍频后最高可以达到 207MHz。片内的 PLL 电路见有频率放大和信号提纯功能，因此系统可以较低的外部时钟信号获得较高的工作频率， 以降低因高速开关时钟所造成的高频噪声。 在该系统中 S3C2410所使用的是无源晶振， 系统晶振电路如图 3-8 所示，另外，S3C2410继承了实时时钟控制器，需要外部提供32.768kHz 的实时时钟信号，电路图如图中3-9 所示。C130C13215pF22pFXTIPLLXTIPLL22X101X102R108132768Hz112MH

27、z1MXTIPLLXTIPLLC131C13322pF15pF图 3-8 实时时钟电路图图 3-9 系统晶振电路图3.7 A/D 转换电路A/D 转换的重要指标：1） 分辨率 (Resolution)：分辨率反映 A/D 转换器对输入微小变化响应的能力， 通常用数字输出最低位 (LSB) 所对应的模拟输入的电平值表示。 n 位 A/D 能反应 1/2n 满量程的模拟输入电平。由于分辨率直接与转换器的位数有关， 所以一般也可简单地用数字量的位数来表示分辨率，即 n 位二进制数，最低位所具有的权值，就是它的分辨率。值得注意的是，分辨率与精度是两个不同的概念， 不要把两者相混淆。 即使分辨率很高，

28、也可能由于温度漂移、线性度等原因，而使其精度不够高。2） 精度 (Accuracy)精度有绝对精度 (Absolute Accuracy) 和相对精度 (Relative Accuracy) 两种表示方法。1) 绝对误差 在一个转换器中，对应于一个数字量的实际模拟输入电压和理想的模拟输入电压之差并非是一个常数。 我们把它们之间的差的最大值， 定义为“绝对误差”。通常以数字量的最小有效位 (LSB) 的分数值来表示绝对误差，例如： 1LSB等。绝对误差包括量化误差和其它所有误差。2) 相对误差 是指整个转换范围内， 任一数字量所对应的模拟输入量的实际值与理论值之差，用模拟电压满量程的百分比表示。

29、例如，满量程为 10V，10 位 A/D 芯片，若其绝对精度为 1/2LSB，则其最小有效位的量化单位： 9.77mV，其绝对精度为 4.88mV，其相对精度为 0.048%。3） 转换时间 (Conversion Time)转换时间是指完成一次 A/D 转换所需的时间，即由发出启动转换命令信号到转换结束信号开始有效的时间间隔。转换时间的倒数称为转换速率。例如 AD570的转换时间为 25us，其转换速率为40KHz。4） 电源灵敏度 (power supply sensitivity)电源灵敏度是指A/D 转换芯片的供电电源的电压发生变化时，产生的转换误差。一般用电源电压变化1时相当的模拟量

30、变化的百分数来表示。5） 输出逻辑电平多数 A/D 转换器的输出逻辑电平与 TTL 电平兼容。在考虑数字量输出与微处理的数据总线接口时，应注意是否要三态逻辑输出，是否要对数据进行锁存等。6） 量程量程是指所能转换的模拟输入电压范围，分单极性、双极性两种类型。例如，单极性量程为 0 +5V，0+10V， 0 +20V；双极性 量程为 -5 +5V， -10 +10V。7） 工作温度范围由于温度会对比较器、 运算放大器、 电阻网络等产生影响， 故只在一定的温度范围内才能保证额定精度指标。一般 A/D 转换器的工作温度范围为（ 0700C），军用品的工作温度范围为（ -55+1250C）。S3C24

31、10X芯片自带一个 8 路 10 位 A/D 转换器，最大转换率为 500K，非线性度为正负 1.5 位，其转换时间可以通过下式计算：如果 A/D 使用的时钟为 50MHz，预定标器的值为 49，那么：A/D 转换频率 =50MHz(49+1)=1MHz转换时间 =1/ （1MHz/5时钟周期） =1/200kHz=5us注意：因为 A/D 转换器的最高时钟频率是2.5MHz,所以转换速率可达500kSPS。（一） A/D 转换电路如图 3-10 所示：图 3-10 A/D 转换电路图注：1）3 个 ADC电位器对应 AIN0-2 ，可通过跳线选择处理器的AIN0-2 是连接电位器还是引出到扩

32、展槽 ;2）ADC电路的参考电压 VREF由多圈电位器 RP1004来提供。（二） D/A 转换电路如图 3-11 所示：图 3-11 D/A 转换电路图注： 1）使用 SPI 经由 MAX504扩展2）MAX504的片选和清零线为由74HC573扩展出来的 EXIO3.8 LED 数码管驱动电路1）8 位数码管由 ZLG7290控制显示，是通过IIC 总线接到 2410 处理器2）电路中对 IICSDA 和 IICSCL 两个信号都接有3.3K 上拉电阻。LED接口电路如图 3-12 所示：图 3-12 LED 接口电路图电路中所使用的芯片ZLG7290键盘 /LED 驱动器是周立功公司针对

33、仪器仪表行业的需要自行研制的一款芯片。该芯片能自动完成 8 位 LED数码管的动态扫描和 ( 最多)64 按键检测扫描，大大减轻单片机的用于显示 / 键盘的工作时间和程序负担，可使集中资源用于信号的检测和控制。 由于采用 I 2C总线方式使得芯片与单片机间的通讯只用 2 个 I/O 口便可完成，节省了单片机有限的口资源。 ZLG7290 能够直接驱动8 位共阴式数码管（或64 只独立的LED），同时还可以扫描管理多达64 只按键。其中有8 只按键还可以作为功能键使用，就像电脑键盘上的Ctrl、 Shift、Alt键一样。 另外 ZLG7290B 内部还设置有连击计数器，能够使某键按下后不松手而

34、连续有效。采用I2C总线方式，与微控制器的接口仅需两根信号线。可控扫描位数，可控任一数码管闪烁。该芯片为工业级芯片，抗干扰能力强，在工业测控中已有大量应用。该芯片特点：1）I 2C串行接口，提供键盘中断信号，方便于处理器接口；可驱动8 位共阴数码管2）或 64 只独立 LED和 64 个按键；可控扫描位数，可控任一数码管闪烁；提供数3）据译码和循环，移位，段寻址等控制；8 个功能键，可检测任一键的连击次数；4）无需外接元件即直接驱 LED，可扩展驱动电流和驱动电压；5）提供工业级器件，多种封装形式 PDIP24，SO24。ZLG7209芯片其引脚功能如图 3-13 所示：图 3-13 ZLG7

35、209 芯片其引脚功能图3.9 JTAG 接口电路80 年代由联合测试行动组（Joint Test Action Group）制定的边界扫描测试（ Boundary-Scan Testing ，简写 BST）规范，在 1990 年被批准为 IEEE std 1149.1-1990 标准，简称 JTAG标准。优点是：可以迅速检测芯片之间的连接是否可靠；对于一些结构复杂的芯片，比如 CPU、FPGA，只使用少量的管脚资源就可以实现在线调试，而不需要大量管脚引出信号。JTAG调试的原理是通过 JTAG电缆控制 CPU的引脚和寄存器， 从而达到仿真的目的。软件仿真器和硬件仿真器的区别：软仿将硬仿的功能

36、用 PC来实现，不如硬仿稳定快速。JTAG接口电路图如图3-14 所示：图 3-14 JTAG 接口电路图3.10 串行接口电路系统带有两个串行接口，分别为 UART0和 UART1其中 UART1复用为支持 RS485 和 RS422的接口，另外还将其复用为 IRDA的红外模块。几乎所有的微控制器、 PC都提供串行接口，使用电子工业协会（EIA）推荐的RS-232-C 标准，这是一种很常用的串行数据传输总线标准。早期它被应用于计算机与终端通过电话线和Modem进行远距离数据传输。随着微型计算机和微处理器的发展，不仅远距离，近距离也采用该通信方式。在近距离通信系统中，不再使用电话线和 Mode

37、m，而直接进行端对端的连接。该系统使用的串行接口电路如图 3-15 所示：图 3-15 串行接口电路图3.11 本章小结经过多番的查阅资料和请教指导老师， 了解了硬件设计的基本要求， 在本章节的编写过程中了解到了许多以前没有用到的元器件资料， 并且系统学习了 DXP电器绘图软件，并且就每个电路进行了系统的了解其工作原理和注意事项。4 ADS 集成开发环境简述4.1 ADS 集成开发环境简述ADS全称为 ARMDeveloper Suite ，是 ARM公司推出的新一代 ARM集成开发工具。现在 ADS的最新版本是 1.2 ，它取代了早期的 ADS1.1和 ADS1.0。在 ADS工具诞生之前，

38、一直使用的是 ARM SDT工具，目前 ARM SDT工具已经慢慢被淘汰。 ADS除了可以安装在 Windows NT4、 Windows 2000、 Windows 98 和 Windows 95 操作系统下，还支持 Windows XP和 Windows Me操作系统。4.2 ADS 软件组成ADS由命令行开发工具、 GUI（ Graphics User Interface ，图形用户界面）开发环境（ CodeWarrior 和 AXD）、实用程序和支持软件组成。有了这些部件，用户就可以为 ARM系列的 RISC处理器编写和调试自己的开发应用程序了。下面将分别介绍这4 个组成部分。1命令行

39、开发工具命令行开发工具在实际应用中相对比较广泛， 用它最大的好处就是可以将许多编译命令写在一个脚本文件中， 然后只执行该脚本文件就可以让工具自动完成所有编译的工作。命令行中常用的命令如下。（1）armccarmcc 是ARM C编译器，这个编译器通过了Plum Hall C Validation Suite为ANSI C的一致性测试。armcc 用于将用 ANSI C编写的程序编译成 32 位 ARM指令代码。（2）armcpparmcpp 是 ARM C+编译器，它将 ISO C+ 或 EC+ 编译成 32 位 ARM指令代码。该编译器的命令选项和armcc 的选项基本一样，这里就不再重复。

40、（3）tcctcc是 ThumbC编译器，该编译器通过了Plum HallC ValidationSuite为ANSI一致性的测试。tcc将 ANSI C源代码编译成16 位的Thumb指令代码，同时它的编译选项和用法类似armcc，具体使用请参考ADS软件的在线帮助文件。（4）tcpptcpp 是 Thumb C+ 编译器，它将 ISO C+ 和 EC+源码编译成 16 位 Thumb指令代码，同时它的编译选项和用法类似armcc，具体使用请参考ADS软件的在线帮助文件。（5）armasmarmasm是 ARM和 Thumb的汇编器，它对用ARM汇编语言和 Thumb汇编语言写的源代码进行汇

41、编。在命令行输入：armasm help 将会看到 armasm汇编器的用法以及它的编译选项。（6）armlinkarmlink 是 ARM连接器，该命令既可以将编译得到的一个或多个目标文件和相关的一个或多个库文件进行连接， 生成一个可执行文件， 也可以将多个目标文件部分连接成一个目标文件，以供进一步的连接。 ARM连接器生成的是 ELF格式的可执行映像文件。（7）armsdarmsd 是 ARM和 Thumb的符号调试器， 它能够进行源码级的程序调试。 用户可以在用 C或汇编语言写的代码中进行单步调试， 设置断点，查看变量值和内存单元的内容。2GUI 开发环境ADS GUI开发环境包含 Co

42、de Warrior 和 AXD两种，其中 Code Warrior 是集成开发工具，而 AXD是调试工具。下面将分别介绍这两个工具。CodeWarrior for ARM 是一套完整的集成开发工具，充分发挥了ARM RISC的优势,使产品开发人员能够很好的应用尖端的片上系统技术。该工具是专为基于ARMRISC的处理器而设计的，它可加速并简化嵌入式开发过程中的每一个环节，使得开发人员只需通过一个集成软件开发环境就能研制出ARM产品，在整个开发周期中， 开发人员无需离开 CodeWarrior 开发环境，因此节省了在操作工具上花的时间， 使得开发人员有更多的精力投入到代码编写上来， CodeWa

43、rrior 集成开发环境（ IDE）为管理和开发项目提供了简单多样化的图形用户界面。 用户可以使用 ADS的 CodeWarrior IDE 为 ARM和 Thumb处理器开发用 C、C+或 ARM汇编语言编写的程序代码。 CodeWarrior IDE 缩短了用户开发项目代码的周期，主要是由于：一是全面的项目管理功能；二是子函数的代码导航功能，使得用户能迅速找到程序中的子函数。关于CodeWarrior的具体使用将在中详细介绍。AXD（ ARM eXtended Debugger），即 ARM扩展调试器。调试器本身是一个软件，用户通过这个软件使用调试代理可以对包含有调试信息的，正在运行的可执

44、行代码进行比如变量的查看， 断点的控制等调试操作。 调试代理既不是被调试的程序， 也不是调试器。在 ARM体系中，它有这样几种方式： Multi-ICE （Multi-processor in-circuit emulator ）、 ARMulator 和 Angel 。其中 Multi-ICE 是一个独立的产品，是 ARM公司自己的 JTAG在线仿真器，不是由 ADS提供的。 AXD可以在 Windows和 UNIX下进行程序的调试，它为用 C、C+和汇编语言编写的源代码提供了一个全面的环境。中会具体介绍 AXD工具的使用方法。Windows和UNIX3实用程序ADS除了提供上述工具外， 它

45、还提供以下的实用工具来配合前面介绍的命令行开发工具的使用。（1）Flash downloader是用于把二进制映像文件下载到ARM开发板上的 Flash存储器的工具。（2）fromELF 是 ARM映像文件转换工具。 该命令将 ELF格式的文件作为输入文件，将该格式转换为各种输出格式的文件，包括plain binary（BIN 格式映像文件）、Motorola 32-bit S-record format（Motorola 32位 S 格式映像文件）、 Intel Hex32 format （Intel 32位格式映像文件）和Verilog-like hex format（Verilog十六进

46、制文件）。 fromELF 命令也能够为输入映像文件产生文本信息，例如代码和数据长度。（3）armar， ARM库函数生成器将一系列ELF 格式的目标文件以库函数的形式集合在一起，用户可以把一个库传递给一个连接器以代替几个ELF文件。4支持的软件ADS为用户提供 ARMulator 软件，使用户可以在软件仿真的环境下或者在基于ARM的硬件环境调试用户应用程序。 ARMulator 是一个 ARM指令集仿真器，集成在 ARM的调试器 AXD中，它提供对 ARM处理器的指令集的仿真， 为 ARM和 Thumb提供精确的模拟。用户可以在硬件尚未做好的情况下，开发程序代码。ADS软件主要由上述 4 个

47、部分组成，它是新一代ARM集成开发工具。工作总结与展望这次毕业设计过程中了解了信道的概念和作信道仿真的实际意义，在整个设计过程中对以前所学的专业知识得到了很好的运用，所用到的元器件资料经过在同学中搜集和上网查阅的途径有了大致的了解，指导老师也对各个电路给我做了大致的讲解，是我对所做的硬件设计有了很好的认识，在硬件设计过程中， 信道仿真器外部电路的绘制成了重中之重， 在电路图绘制期间我运用以前所掌握的AutoCAD绘图软件，并且和同学系统的学习了DXP中电路图绘制。我在整个信道仿真器设计中只作了外部硬件设施，软件方面所知甚少， 这是我的一大缺陷， 在以后的学习生活中我要系统的学习一下关于软件方面的知识，尤其嵌入式系统中关于ARM的一些相关知识。因为我在网上了解到 ARM公司自成立以来，迄今为止已经占有 75%以上 32 位 RISC 嵌入式产品市场。在低功耗、低