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文档简介
第2章基于ARM9的开发平台硬件介绍
2.1开发板概述2.2电源2.3CPU最小系统2.4人机接口2.5设备间数据传输和IDE接口2.6数据采集和I/O端口控制2.7其他2.1开 发 板 概 述开发板是基于ARM9芯片的EP9315,它带有丰富的外设接口,基本配置如下:● ARM9内核工业级处理器EP9315;● SDRAM128MB;● Flash64MB可扩展;● EEPROMIIC接口;● LCD控制器;● VGA接口1个;●LVDS接口1个;●触摸屏接口;●RS2322个(3线);●RS4851个(4线);●USBHost3个;●SPI接口(不向外部扩展);●EIDE接口2个;●扩展PS2接口;●8×8矩阵键盘接口;●RTC实时时钟;●10/100M以太网口;●总线方式CAN接口1个;●A/D8通道,采样10bit分辨率;●D/A2通道10位(其中一路作脉宽调制输出);●I/O口8路输入,8路输出(TTL或CMOS输出5V电平);●JTAG接口;●IIS接口保留;开发板的方案框图如图2.1所示。图2.1方案框图考虑到工业级与工控中稳定、高效的要求,故选择EP9315处理器。EP9315是高度集成的片上系统处理器,拥有先进的200MHz的ARM920T处理器。ARM920T的32位微处理器结构带有一个5阶管线,可以极低的功耗提供优异的性能。16K指令高速缓存和16K数据高速缓存可为现有的程序和数据提供零等待时间,或者也可被锁定,以确保对关键指令和数据的无延迟存取。对于那些具有指令存储器大小限制的产品,ARM920T的压缩型Thumb指令集有助于空间的充分利用和外部指令存储器使用的最大化。MaverickCrunch协处理器显著地提高了ARM920T的单/双精度整数及浮点处理能力。在通过以太网处理数据,以及执行其他运算密集型计算和数据处理功能时,该协处理器可为EP9315提供必需的速度和性能。
EP9315提供了丰富的外层接口模块,通过激活或中断,设计者能够对单一平台稍加修改后满足不同的产品设计需求,从而使设计方便简洁。该存储系统分为3部分,即:128MB的SDRAM,64MB的Flash和可配接EEPROM的IIC接口。SDRAM和Flash存储系统的设计均可按典型电路来实现。EP9315提供了必要的接口。由于可以很容易地存取其内部的每一个字节,其中的Flash采用NOR_Flash来实现。为防止因断电而丢失数据,我们通过IIC接口来使用EEPROM保存现场数据。显示平台提供了带有触摸屏接口的LCD接口、VGA接口和LVDS接口。EP9315提供了LCD的接口。采用专用D/A芯片ADV7123来实现VGA接口。通过LVDS接口来解决远距离传输的问题。系统还同时实现了两路RS232、1路RS485和3路USB接口。由于EP9315提供了相应的逻辑接口,因此硬件设计中重点要考虑采用相关芯片来满足接口电平的问题。EP9315直接提供了EIDE接口,实现重点在软件的驱动程序。PS2接口用EP9315的GPIO口来形成,8 × 8矩阵键盘接口也由EP9315直接提供。
EP9315的外层模块已包含了形成以太网接口的MAC控制器。具体功能可通过MII接口和网络接口芯片共同来完成。●为了实现CAN接口需要扩展对应接口和驱动芯片。●系统要求的A/D和D/A接口可通过对应接口芯片实现。● JTAG为调试接口,EP9315自身已提供。● 8路输入和8路输出数字端口由EP9315的GPIO口来形成。● EP9315已自带了RTC实时时钟。软件部分包含ADS下所有的测试程序,如AD、DA、LCD、LED、KEY、NOR_Flash、IIC、UART、RS485、CAN、WATCHDOG、USB、RTC等。还包括了Linux内核、驱动及文件系统等。Linux内核采用了稳定、流行的2.4.21版本,可以通过驱动及内核配置来实现多种文件系统,如RAMDISK、JFFS2、EXT2、QT等。2.2电源在开发板中主要使用的电源是电压为1.8V、3.3V、5V、12V和-12V的电源。
(1) 1.8V的电源用于给EP9315CPU芯片供电。使用LinearTechnology公司的LT1963A-1.8芯片,能提供1.5A的工作电流。输入是3.3V电源,输出是1.8V。
(2) 3.3V、5V、12V和-12V的电源使用ATX标准电源供给。2.3CPU最小系统
ARM芯片采用CirrusLogic公司的EP9315,该芯片是目前集成外设接口最全的ARM9芯片。具有200MHz的ARM920T微处理器,有支持Linux、WindowsCE和其他嵌入式操作系统的存储器管理单元MMU。EP9315的ARM920T内核工作电压为1.8V,输入/输出(I/O)电压为3.3V,根据不同的运行速度,功耗在100~750mW之间。EP9315的内部结构如图2.2所示。图2.2EP9315内部结构图
(1) SDRAM芯片采用三星公司的512MB的K4S511632B-TC,它的最大工作频率是133MHz,刷新周期为64ms。可以按照128MB × 4、64MB × 8或是32MB × 16的方式组织。三种组织方式的行地址均是A0~A12,列地址分别是A0~A9,A11,A12;A0~A9,A11和A0~A9。
(2) Flash存储器采用Intel的28F256J3C125,是256MB的NOR_Flash。2.4人机接口人机接口有PS2接口、8×8键盘接口、触摸屏和显示接口。
(1) PS2接口和EP9315的SPI接口共用相同的管脚。使用相应的功能时通过跳线选择。
(2) EP9315有专门的键盘扫描接口,能够提供8×8键盘输入。
(3) EP9315的触摸屏接口具有12bitA/D转换器,可以提供系统触摸屏的坐标信号和反馈信号。
(4)显示接口提供VGA、LCD和LVDS接口。3种显示方式的显示信号均由EP9315的LCD接口信号提供。通过ADV7123芯片和SN75LVDS81芯片分别转换为VGA显示信号和LVDS信号。2.5设备间数据传输和IDE接口设备间数据的传输接口有2个RS232接口、1个双向RS485接口、3个USB主机接口、1个SPI接口(与PS2接口共用)、1个10/100M以太网接口和1个CAN接口。
(1) EP9315提供3个串口,分别用于2个RS232和1个RS485接口。只是使用了不同的驱动器,RS232信号使用MAX3223芯片驱动,双向RS485信号使用MAX488芯片驱动。
(2) EP9315直接提供3个USB主机接口。3个USB接口都是兼容USB2.0规范的全速接口,速率能够达到12Mb/s。支持OpenHCI1.0规范。
(3) EP9315提供以太网MAC层接口,以太网物理层芯片使用Realtek公司的RTL8201芯片。以太网接口支持1/10/100Mb的传输速率,支持802.3以太网协议。
(4) CAN接口使用飞利浦的SJA1000CAN总线控制器,传输速率可到达1Mb,支持CAN2.0规范,支持11bit和29bit的识别符,支持PeliCAN模式扩展。CAN信号收发器使用飞利浦的PCA82C251芯片,它能全兼容“ISO11898-24V”标准,能够支持最少110个节点连接。
(5) EP9315提供IDE接口,可以挂载一个主设备和一个从设备,支持PIOmode4、MultiwordDMAmode2和UltraDMAmode2操作模式。2.6数据采集和I/O端口控制数据采集部分有A/D转换和D/A转换两部分。I/O端口控制可提供8路输入、8路输出的TTL5V控制电平。
(1) A/D转换使用MAXIM公司的MAX1261芯片,该芯片提供8通道12 bit的A/D转换器,转换速率可达250kb/s。MAX1261与CPU的接口采用并行接口,可直接接到CPU的数据总线上。
(2) D/A转换使用MAXIM公司的MA
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