【文章內(nèi)容簡介】 整個計算機系統(tǒng)集成到一塊芯片中。嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成 ROM/EPROM, RAM、總線、總線邏輯、定時 /計數(shù)器、 WatchDog, I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、 A/D, D/A, Flash RAM, EEPROM 等各種必要功能和外設(shè)。為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，一般一個系列的單片機具有多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都是一樣的，不同的是存儲器和外設(shè)的配置及封裝。這樣可以使單片機最大限度地和應(yīng)用需求相匹配，功能不多不少，從而減少功耗和成本。與嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點式單片化、體積小，從而使功耗和成本下降，可靠性提高。微控制器使目前嵌入式系統(tǒng) 1_業(yè)中的主流產(chǎn)品。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱為微控制器。 但隨著對嵌入式系統(tǒng)功能上的要求越來越高，如能接入 Inter、支持觸摸屏、能夠管理數(shù)據(jù)等。由于 8/16 位單片機的速度不夠快以及內(nèi)存不夠大，較難滿足嵌入式設(shè)備的這些要求。現(xiàn)在，它的主流地位已經(jīng)漸漸讓位于 32 位的 RISC 嵌入式微處理器。 嵌入式 DSP 處 理 器 (Embedded Digital Signal Processor， EDSP) DSP 處理器對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進行了特殊設(shè)計，使其適合于執(zhí)行 DSP 算法，編譯效率較高，指令執(zhí)行速度也較快。在數(shù)字濾波、 FFT、頻譜分析等方面， DSP 算法正在大量進入嵌入式領(lǐng)域， DSP 應(yīng)用正從在通用單片機中以普通指令實現(xiàn) DSP 功能， 過渡到采用嵌入式 DSP處理器。嵌入式 DSP 處理器有兩個發(fā)展來源，一是 DSP 處理器經(jīng)過單片化、 EMC 改造、增加片上外設(shè)成為嵌入式 DSP 處理器， TI 的 TMS320C20xx/C5000 等屬于此范疇；二是在通用單片機或 SOC 中增加 DSP 協(xié)處理器，例如 Intel的 MCS296和 Infrneon(Siemens)的 TriCore。 現(xiàn)在，嵌入式 DSP 處理器已得到快速的發(fā)展與應(yīng)用，特別在嵌入式的智能化系統(tǒng)中，例如，各種帶智能邏輯的消費類產(chǎn)品、生物信息識別終端、帶加密解密算法的鍵盤、 ADSL接入、實時語音壓縮解壓系統(tǒng)、 虛擬現(xiàn)實顯示等。這類只能化算法一般運算量較大，特別是向量運算、指針線性尋址等較多，而這些正是 DSP 處理器的優(yōu)勢所在。 基于 PXA270 的嵌入式計算機的設(shè)計應(yīng)用 4 3. 基于 PXA27x 的嵌入式硬件開發(fā)平臺 基于 PXA27x 的嵌入式開發(fā)板 本論文中所用的開發(fā)環(huán)境由開發(fā)套件和開發(fā)主機組成。開發(fā)套件是由 Intel 公司設(shè)計的基于 PXA27x 處理器的嵌入式開發(fā)套件。開發(fā)主機為普通 PC，操作系統(tǒng)是 Windows XP。所有程序都在主機上開發(fā)調(diào)試，經(jīng)過交叉編譯后再燒制到開發(fā)套件上試運行。 Intel PXA27x開發(fā)套件主要由核心主板、子卡、 CPU 卡、電源 卡和音頻模塊五大部分組成，核心主板上可以接插其它板卡，具有 32M FLASH，還提供了非常豐富的外設(shè)接口：兩個 PCMCIA 接口、一個 MMC 接口、一個 LCD 接口、兩個 USB 接口、一個 RS232 接口、一個記憶棒接口、一個鍵盤接口、一個以太網(wǎng)接口、一個紅外接口等；子卡包含 2M SRAM、 JTAG、 CPLD 等； CPU 卡包含一顆 PXA270 芯片、 32M FLASH、 32M SDRAM 和系統(tǒng)時鐘源；電源卡提供了系統(tǒng)所需的核心電壓，其電平可由軟件在 ~ 范圍可調(diào)，構(gòu)成一個完整的嵌入式開發(fā)系統(tǒng)。 SDRAM 用來運行操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序以及文件系統(tǒng)， FLASH 用來存儲內(nèi)核鏡像文件和文件系統(tǒng)。該系統(tǒng)具操作方便、功耗低、處理能力強、網(wǎng)絡(luò)功能強等特點，能夠裝載和運行 Windows CE、嵌入式 Linux 等操作系統(tǒng)。用戶可以在這個系統(tǒng)平臺上進行專用的軟硬件開發(fā)，并對 PXA27x芯片進行測試和評估，通過對底板的更改或縮減來設(shè)計自己的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng) 。 PXA270 芯片 PXA27x 是 INTEL 于 20xx 年 4 月份在北京的英特爾春季信息技術(shù)峰會上發(fā)布的一款XScale 架構(gòu)的處理器，內(nèi)核采用 ARMV5TE，外圍控制器眾多，是 一款高集成度高性能的優(yōu)秀嵌入式處理器。 PXA27x 處理器家族包含 3 種器件 PXA270、 PXA27 PXA272，其中 PXA270是單獨的處理器芯片， PXA271比 PXA270增加了 32 MB FLASH和 32 MB SDRAM， PXA272比 PXA270增加了 64 MB FLASH。 PXA270 內(nèi)置了 Intel 的無線 MMX 技術(shù)，能夠顯著的提升多媒體性能，此外 PXA270 也包含了 Intel 的 SpeedStep 技術(shù)，能夠根據(jù)需要動態(tài)調(diào)節(jié) CPU 的性能，同其他 XScale 處理器一樣，支持多種嵌入式操作系統(tǒng)，如 Linux、 Windows、 WinCE、 Nucleus、Palm OS、 VxWorks、 Java 等，廣泛應(yīng)用于智能手機、 PDA、 Web 記事本、遠(yuǎn)程通信、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。 Intel 同時還發(fā)表了配合 PXA270 使用的圖形協(xié)處理器 —— 2700G 多媒體加速器。這顆芯片可以以每秒 30 幀 ,的速度播放 MPEG4 或 WMV 的圖像，使 PXA270 的多媒體性能達(dá)到極大提升。 PXA270 的系統(tǒng)框圖如圖 所示，主要由 時鐘和電源管理模塊、內(nèi)部存貯器模塊、 DMA控制器、中斷控制器、 PWM 控制器、 LCD 控制器等部分組成。 基于 PXA270 的嵌入式計算機的設(shè)計應(yīng)用 5 式計算機的硬件開發(fā) 嵌入式計算機原理圖設(shè)計 嵌入式計算機的原理框圖 嵌入式計算機的硬件由很多部分組成，主要分為核心電路和外圍電路兩大類，核心電路是由微處理器 PXA270 和 Flash/SDRAM 存儲器構(gòu)成的，加上必要的電源和時鐘電路，就可以組成一個最小系統(tǒng)意義上的嵌入式計算機了，所以說，核心電路的設(shè)計是整個嵌入式計算機硬件設(shè)計的基礎(chǔ)。外圍電路主要由電源、時鐘、 LCD、 RS23 USB、 IRDA、 CF、音頻及放大電路、 電平轉(zhuǎn)換電路、 IC 卡電路、 SRAM 電路等。 SDRAM 的原理圖設(shè)計 一 般的嵌入式應(yīng)用中， SDRAM 是與 CPU 之間傳輸數(shù)據(jù)最快的外部芯片，處圍與選用韓國Hynix 的 HY57V561620C，其組織形式為 4 Banks x 4M x 16Bit，單片容量為 32MB，采用 177。 單電源供電，封裝形式為標(biāo)準(zhǔn) 54 引腳 TSOPII，屬于 16 位的數(shù)據(jù)總線寬度，因為PXA270 是 32 位的，所以選用兩片并聯(lián)的方式，使 SDRAM 的總線寬度也達(dá)到 32 位，這樣，SDRAM 的總?cè)萘烤褪?64MB。如圖 是其中一片 SDRAM 的原理圖，另一片的連線把 16 條數(shù)據(jù)線連到 PXA270 的高 16 位地址上 ，其余的與這一片是一樣的。 HY57V561620C 的時鐘頻率分了 100MHz~166MHz 四個檔，這里選用 133MHz 這一檔的芯片。 FLASH 電路的設(shè)計 嵌入式應(yīng)用的程序一般不存在普通計算機的硬盤、電子盤等存貯部件上，而是直接存在板子上的 Flash 芯片中，根據(jù)應(yīng)用的不同可選用不同容量和速度的芯片，在這里選用的是Intel 的同步 FLASH 28F256L18，單片容量為 32MB，采用 單電源供電，封裝形式為標(biāo)準(zhǔn) 79 腳的 VF BGA，數(shù)據(jù)總線寬度為 16 位，每塊的最小擦寫次數(shù)為 10 萬次。為配合 PXA270的 32 位總線寬度，也選用兩片并聯(lián)的方式，使 FLASH 的總線寬度達(dá)到 32 位，這樣， FLASH的總?cè)萘烤褪?64MB。 電源電路的設(shè)計 嵌入式系統(tǒng)的電源設(shè)計是一個較為復(fù)雜的事情，一方面，嵌入式系統(tǒng)中的各個部分工作電平不一致，比如有 、 、 3V、 、 5V 等；另一方面，嵌入式系統(tǒng)一般既能用外接交流適配器供電，也能用鋰電池供電，二者都存