《嵌入式Linux开发入门》课件第2章

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