【正文】 eparatory work. The report introduced the first ARM7 based embedded real time operating system selection and characteristics. The Samsung S3C44B0 MCU minimum system design of hardware platform. After the introduction of the minimum system position, the main chip characteristics based on the detailed introduction of the module function, role. And then described in detail Linux operating system in the transplant process of minimum system. Keyword: ARM7。在介紹了最小系統(tǒng)的組成、各主要芯片特點(diǎn)的基礎(chǔ)上詳細(xì)介紹了各模塊的功能、作用。嵌入式操作系統(tǒng)的移植工作成為實(shí)現(xiàn)高性能嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的基 礎(chǔ)。隨著嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來(lái)越大、功能越來(lái)越復(fù)雜，在很多嵌入式系統(tǒng)中已經(jīng)廣泛采用了實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng) (RTOS)。然后介紹了基于三星公司 S3C44B0 微控制器的最小系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)工作?；?ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 The minimum system design based on ARM7 S3C44B0 Abstract In recent years along with the electronic technology, the rapid development of puter technology, embedded system has widely used in industrial control, automotive electronics, munications and home consumer electronics and other fields, and the increasing of people39。它的高性能，低功耗，廉價(jià)和精簡(jiǎn)的程序代碼一直是市場(chǎng)上的領(lǐng)先者。本文 選用基于 ARM7DMI 的 S3C44B0X處理器為控制中心， 以 uClinux 最 新源代碼包為基礎(chǔ)，修改代碼以適合 S3C44B0X的系統(tǒng)，包括啟動(dòng)程序 bootloader， Linux 內(nèi)核源代碼修改，根文件系統(tǒng)的定制。而大多數(shù)基于 ARM7 處理器核的微控制器都有調(diào)試接口，這部分在芯片實(shí)際工作時(shí)不是必需的，但在開(kāi)發(fā)時(shí)很重要，所以把這部分也歸入最小系統(tǒng)中。但一般存儲(chǔ)器容量大，速度相對(duì)會(huì)慢 。根據(jù)典型程序的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，這個(gè)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的外部行為在絕大部分時(shí)間像一個(gè)既大又快的存儲(chǔ)器。 ? 16 位有符號(hào)和無(wú)符號(hào)半字，它們以 2 字節(jié)的邊界對(duì)齊。 在內(nèi)部，所有 ARM 操 作都面向 32 位的操作數(shù)，只有數(shù)據(jù)傳送指令支持較短的字節(jié)和半字的數(shù)據(jù)類型。 2) 存儲(chǔ)器組織 在以字節(jié)為單位尋址的存儲(chǔ)器中有小端和大端兩種方式存儲(chǔ)字，這兩種方式是根據(jù)最低有效字節(jié)與相鄰較高有效字節(jié) 相比，是存放在較低的地址還是較高的地址來(lái)劃分的。 ARM 處理器能方便地配置為其中任何一種存儲(chǔ)器方式，但其默認(rèn)設(shè)置為小端模式。典型的 RISC 微處理器大約有32個(gè) 32 位寄存器，總共 128B，其訪問(wèn)時(shí)間為幾 ns。許多嵌入式系統(tǒng)中采用簡(jiǎn)單的片上 RAM 而不是 cache，因?yàn)樗?jiǎn)單、便宜、功耗低。 ARM CPU芯片采用多種 cache 組織結(jié)構(gòu)。 基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 圖 ARM7TDMI的硬件接口 1) 存儲(chǔ)器接口 存儲(chǔ)器接口包括 32 位地址（ A[31:0]）、雙向數(shù)據(jù)總線 D[31:0]、分開(kāi)的數(shù)據(jù)輸出 DOUT[31:0]和數(shù)據(jù)輸入 DIN[31:0]總線以及 10個(gè)控制信號(hào)，這 10個(gè)控制信號(hào)及含義分別為： ? nMREQ 指示一個(gè)需要存儲(chǔ)器訪問(wèn)的處理器周期。 ? MAS[1:0]是對(duì)存儲(chǔ)器訪問(wèn)大小的編碼，指出訪問(wèn)的是字節(jié)、半字或字。 ? nTRANS（傳送控制）信號(hào)：指明處理器是工作在用戶（ nTRANS=0）模式還是特權(quán)（ nTRANS=1）模式，使得存儲(chǔ)器的一些區(qū)域被限制為僅用于監(jiān)控訪問(wèn)。 信號(hào) nENOUT用來(lái)指示 ARM7TDMI核執(zhí)行寫(xiě)周期。 DBE按照外部邏輯的要求由外部定時(shí)。 ECLK時(shí)鐘輸出反映了處理器核使用的時(shí)鐘，因此它一般反映了 MCLK在 nWAIT門控后的行為，但在調(diào)試模式下，它也反映了調(diào)試時(shí)鐘的行為。 nFIQ 為快速中斷請(qǐng)求， nIRQ 為一般中斷請(qǐng)求。當(dāng)遇到斷點(diǎn)或觀察點(diǎn)時(shí)，處理器停下來(lái)并進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)。 若需檢查系統(tǒng)狀態(tài)，可讓 ARM 以系統(tǒng)速度訪問(wèn)存儲(chǔ)器，然后立即 切換回調(diào)試狀態(tài)。 外部事件可通過(guò) EXTERN0 和 EXTERN1 來(lái)觸發(fā)觀察點(diǎn)，而 EmbeddedICE 觀察點(diǎn)的匹配則由 RANGEOUT0 和 RANGEOUT1 端口的信號(hào)表示。 10) 電源 ARM7TDMI 核應(yīng)在正常 5V 或 3V 電源電壓下工作，這主要依賴于制作工藝和在核中使用的電路設(shè)計(jì)形式。 S3C44B0 概述 S3C44B0 概述 S3C44B0X 微處理器是三星公司生產(chǎn)的基于 ARM7TDMI 核的微處理器，采用 CMOS 工藝制造，并在 ARM7TDMI 核基本功能的基礎(chǔ)上集成了豐富的外圍功能模塊，便于低成本設(shè)計(jì)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。 ? 2個(gè)通用 DMA通道 /2 個(gè)帶外部請(qǐng)求引腳的 DMA通道。 ? 1個(gè) IIS總線控制器。 ? 功耗控制模式是正常、低、休眠和停止。 S3C44B0X 引腳如圖 所示。 ? 基于 JTAG 的片上集成 ICE 調(diào)試支持解決方案。 ? 包含 8個(gè)地址空間，每個(gè)地址空間為 32 MB，總共有 256 MB。 ? 1 個(gè)起始地址及大小可變的地址空間。 ? 支持 地址對(duì)稱或非地址對(duì)稱的 DRAM。 ? 通過(guò)在主內(nèi)存和緩沖區(qū)內(nèi)容之間保持一致的方式寫(xiě)內(nèi)存。 ? 片上 PLL使得 MCU的工作時(shí)鐘頻率最高為 66MHz。 ? 休眠模式：使 CPU的時(shí)鐘停止。 ? 矢量 IRQ中斷模式縮短中斷響應(yīng)周期。 6) 帶 PWM 的定時(shí)器 (脈寬可調(diào)制 ) ? 5個(gè) 16位帶 PWM的定時(shí)器， 1個(gè) 16位基于 DMA或基于中斷的內(nèi)部定時(shí)器。 7) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 RTC ? 充分的時(shí)鐘特性：毫秒、秒、分、時(shí)、天、星期、月、年。 8) 通用輸入 /輸出端口 ? 8 個(gè)外部中斷端口。 ? 波特率可編程。 10) DMA 控制器 ? 2 路通用的無(wú) CPU 干涉的 DMA 控制器。 基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 ? 突發(fā)傳送模式提高了 FPDRAM、 EDODRAM 和 SDRAM 的傳送率。 12) LCD 控制器 ? 支持彩色 /單色 /灰度 LCD。 ? 專用 DMA用于從系統(tǒng)內(nèi)存中提取圖像數(shù)據(jù)。 13) 看門狗定時(shí)器 ? 16 位看門狗定時(shí)器。 15) IIS 總線接口 ? 1 路基于 DMA 操作的音頻 IIS 總線接口。 ? 波特率可編程。 18) 工作頻率 基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 ? 最高達(dá) 66MHz。 3) 存儲(chǔ)器（ FLASH 和 SDRAM） 4) UART 接口 電路。 考慮因素： ? 輸出的電壓、電流、功率； ? 輸入的電壓、電流； ? 安全因素； ? 電池兼容和電磁干擾； ? 體積限制； ? 功耗限制； ? 成本限制。 系統(tǒng)采用 DC5V 穩(wěn)壓電源進(jìn)行供電，電源輸入后經(jīng)過(guò)兩個(gè)穩(wěn)壓芯片產(chǎn)生 和 電壓，給 MCU 的 I/O 和 ARM內(nèi)核供電，系統(tǒng)采用較簡(jiǎn)單的 RC 復(fù)位電路，在系統(tǒng)上電時(shí)，通過(guò)電阻 R 向電容 C 充電，當(dāng) C兩端的電壓未達(dá)到高電平的門限電壓時(shí)， Reset 端輸出為低電平，系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)；當(dāng) C兩端的電壓達(dá)到高電平的門限電壓時(shí)， Reset 端輸出為高電平，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 S3C44B0X 的時(shí)鐘電源管理模塊集中管理時(shí)鐘脈沖的發(fā)生與電源。正是存儲(chǔ)控制器為片外存儲(chǔ)器訪問(wèn)提供必要的控制信號(hào)，管理著片外存儲(chǔ)部件。 與 Flash 存儲(chǔ)器相比較， SDRAM 不具有掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)的特性，但其存取速度大大高于 Flash 存儲(chǔ)器，且具有讀 /寫(xiě)的屬性，因此 SDRAM 在系統(tǒng)中主要用作程序的運(yùn)行空間，數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)。 基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 圖 FLASH存儲(chǔ)電路原理圖 JTAG 調(diào)試電路 1) ARM 公司提供的標(biāo)準(zhǔn) 20 腳 JTAG 仿真調(diào)試接口電路，芯片內(nèi)部有 JTAG CORE 。 好處： 硬件抽象、任務(wù)分解，在比較復(fù)雜的應(yīng)用情況下優(yōu)勢(shì)明顯。 4) 適合于沒(méi)有 MMU（ Memory Management Unit）的 ARM 微處理器的操作系統(tǒng)－－ uClinux om uClinux 內(nèi)核 uClinux操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境基于 uClinux操作系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境一般是由目標(biāo)系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)板和宿主 PC機(jī)所構(gòu)成。 2) 配置 uClinux 內(nèi)核 uClinux 內(nèi)核采用模塊化的組織結(jié)構(gòu)，通過(guò)增減內(nèi)核模塊的方式來(lái)增減系統(tǒng)的功能，因此，正確合理的設(shè)置內(nèi)核的功能模塊，從而只編譯系統(tǒng)所需功能的代碼，可以提高系統(tǒng)的性能、增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。 4) 內(nèi)核的加載運(yùn)行 當(dāng)內(nèi)核的編譯工作完成之后，會(huì)生成可執(zhí)行的內(nèi)核二進(jìn)制文件，通過(guò) JTAG仿真器（如微芯力的 ARM JTAG 仿真器），將文件燒寫(xiě)到 Flash 存儲(chǔ)器中，在系統(tǒng)上電或復(fù)位時(shí)，自動(dòng)運(yùn)行。老師不但學(xué)問(wèn)精深而且平易近人，在兩年多的時(shí)間里，徐老師不僅在學(xué)業(yè)上而且在生活上給予了我們無(wú)微不至的關(guān)心和幫助，并為我們指明了未來(lái)的