【導讀】隨著嵌入式系統(tǒng)的應用范圍越來越大、功能越來越復雜，在很多嵌。入式系統(tǒng)中已經廣泛采用了實時多任務操作系統(tǒng)。本設計報告是“基于ARM7的S3C44B0最小系統(tǒng)設計”前期工作的一部分，報告首先介紹了基于ARM7的嵌入式實時操作系統(tǒng)的選擇和特點。

　　

【正文】 FP/160FBGA。 基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設計 摘要 第 3章 最小系統(tǒng) 硬件 設計 ARM 最小系統(tǒng)一般包括 : 1) ARM 芯片。 2) 電源電路、復位電路，晶振電路。 3) 存儲器（ FLASH 和 SDRAM） 4) UART 接口 電路。 5) JTAG 調試接口。 電源電路 電源系統(tǒng)為整個系統(tǒng)提供能量，是整個系統(tǒng)工作的基礎，具有極其重要的地位，但卻往往被忽略。如果電源系統(tǒng)處理得好，整個系統(tǒng)的故障往往減少了一大半。 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)壓電源進行供電，電源輸入后經過芯片 LM111725 產生 和芯片 LM111733 產生 電壓，給 MCU 的 ARM內核和 I/O 供電。 電源電路原理圖如圖 所示。 基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設計 摘要 圖 電源電路原理圖 復位電路 負責將處理器初始化為某個確定的狀態(tài) 。 系統(tǒng)采用 DC5V 穩(wěn)壓電源進行供電，電源輸入后經過兩個穩(wěn)壓芯片產生 和 電壓，給 MCU 的 I/O 和 ARM內核供電，系統(tǒng)采用較簡單的 RC 復位電路，在系統(tǒng)上電時，通過電阻 R 向電容 C 充電，當 C兩端的電壓未達到高電平的門限電壓時， Reset 端輸出為低電平，系統(tǒng)處于復位狀態(tài)；當 C兩端的電壓達到高電平的門限電壓時， Reset 端輸出為高電平，系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)。 復位電路原理圖 如圖 所示。 基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設計 摘要 圖 復位 電路原理圖 時鐘電路 作為 CPU 及外設定時與同步信號。 S3C44B0X 內部的時鐘發(fā)生器可以產生 CPU 和外設所需要的時鐘信號。 S3C44B0X 的時鐘電源管理模塊集中管理時鐘脈沖的發(fā)生與電源。 本系統(tǒng)采用 的 RTC 時鐘和 10M 的外部時鐘（另時鐘模式選擇跳線）。時鐘電路原理圖如圖 所示。 基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設計 摘要 圖 時鐘 電路原理圖 存儲電路 嵌入式系統(tǒng) 使用的存儲器有多種類型，主要包括 Flash、 EPROM、 SDRAM 以及SRAM 等，為滿足不同類型的存儲器對不同速度、不同類型、不同總路線寬度等的存儲器的管理和控制，存儲控制組件是必不可少的。正是存儲控制器為片外存儲器訪問提供必要的控制信號，管理著片外存儲部件。 存儲區(qū)域劃分 如圖 所示。 基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設計 摘要 25 6MB 可訪問區(qū)域 4 M B 特殊功能寄存器 圖 存儲區(qū)域劃分 圖 S3C44B0X 內部沒有存儲器，因此必須采用總線方式擴展外部存儲器，包括SDRAM 存儲器 和 FLASH 存儲器，此處主要介紹擴 展 的兩個外部存儲器。 SDRAM 存儲電路 采用 HY57V641620 芯片，所以容量為 211*2*16=222*16=4M*16=8MB 。 與 Flash 存儲器相比較， SDRAM 不具有掉電保持數(shù)據的特性，但其存取速度大大高于 Flash 存儲器，且具有讀 /寫的屬性，因此 SDRAM 在系統(tǒng)中主要用作程序的運行空間，數(shù)據及堆棧區(qū)。 SDRAM 存儲電路原理圖如圖 所示。 基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設計 摘要 圖 SDRAM存儲電路原理圖 FLASH 存儲電路 程 序存儲器采用 HY29LV160，它是 1M*16 位的 Flash 存儲器芯片。 FLASH 具有掉電保持數(shù)據的特性，但其存取速度低于 SDRAM 存儲器，且具有讀 /寫的屬性 . FLASH 存儲電路原理圖如圖 所示。 基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設計 摘要 圖 FLASH存儲電路原理圖 JTAG 調試電路 1) ARM 公司提供的標準 20 腳 JTAG 仿真調試接口電路，芯片內部有 JTAG CORE 。 2) S3C44B0X 通過外部 JTAG/ICE 端口支持 ARM 標準的嵌入式在線仿真，共有四個管腳 ： ? TMS：測試模式選擇 ? TDI：測試數(shù)據輸入 ? TDO：測試數(shù)據輸出 ? TCK：測試時鐘 JTAG 調試電路如圖 所示。 基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設計 摘要 圖 JTAG調試電路 原理圖 UART 電路 1) 定義： UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter )通用異步收發(fā)器，用于控制計算機與串行設備的接口； 2) S3C44B0X 的 UART 單元提供兩個獨立的異步串行 I/O 口，每個通信口均可工作于中斷模式； 3) 最高傳輸速率 ； 4) 特性：可編程波特率，紅外發(fā)送 /接收、一個開始位、一個或兩個停止位、5/6/7/8 位的數(shù)據寬度和奇偶校驗； 5) 組成：波特率發(fā)生器、接收器、發(fā)送器和控制單元 UART 電路原理題如圖 所示。 圖 UART 電路 原理圖基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設計 摘要 第 4章 內核編譯 嵌入式操作系統(tǒng)簡介 1) 嵌入式應用系統(tǒng)使用操作系統(tǒng)的好處和壞處。 好處： 硬件抽象、任務分解，在比較復雜的應用情況下優(yōu)勢明顯。 壞處：占用系統(tǒng)資源，增加開發(fā)難度。 2) 嵌入式系統(tǒng)有廣泛的操作系統(tǒng)支持：如 Window CE、 Palm OS、 VxWorks、 Linux、uc/OSII 等。 3) Linux 具有源代碼開放、模塊化的結構、良好的穩(wěn)定性，為嵌入式操作系統(tǒng)的主流。 4) 適合于沒有 MMU（ Memory Management Unit）的 ARM 微處理器的操作系統(tǒng)－－ uClinux om uClinux 內核 uClinux操作系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境基于 uClinux操作系統(tǒng)的應用開發(fā)環(huán)境一般是由目標系統(tǒng)硬件開發(fā)板和宿主 PC機所構成。目標硬件開發(fā)板 (基于 ARM的系統(tǒng)板 )用于運行操作系統(tǒng)和系統(tǒng)應用軟件，而目標板所用到的操作系統(tǒng)的內核編譯、應用程序的開發(fā)和調試則需要通過宿主 PC 機來完成。雙方之間一般通過串口，并口或以太網接口建立連接關系。 1) uClinux 內核針對特定硬件系統(tǒng)的修改 目前已經移植到 S3C44B0 平臺的 uClinux 內核，是針對某一特定的系統(tǒng)指標的（如系統(tǒng)的某些 BANK 設置為禁用、工作頻率為 50MHz、 SDRAM 為 8MB、 Flash為 2MB、采用 UART0 作為控制臺等），這些與硬件系統(tǒng)直接 相關的信息，應根據用戶設計系統(tǒng)的實際情況進行修改，與特定的硬件對應。 2) 配置 uClinux 內核 uClinux 內核采用模塊化的組織結構，通過增減內核模塊的方式來增減系統(tǒng)的功能，因此，正確合理的設置內核的功能模塊，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。采用內核的默認配置，只能支持常見的基本功能，用戶應根據所設計系統(tǒng)的實際情況，對內核模塊進行有目的的增減，以適合自身的需要。 基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設計 摘要 3) 編譯 uClinux 內核 當 uClinux 內核根據用戶的需求配置完成以后，需要將內核源代碼編譯成可在特定 硬件平臺上運行的可執(zhí)行代碼。采用針對 ARM 硬件平臺的編譯器 ARMGCC，可以完成以上操作。 4) 內核的加載運行 當內核的編譯工作完成之后，會生成可執(zhí)行的內核二進制文件，通過 JTAG仿真器（如微芯力的 ARM JTAG 仿真器），將文件燒寫到 Flash 存儲器中，在系統(tǒng)上電或復位時，自動運行。 uClinux 操作系統(tǒng)運行時，默認 UART 為輸入輸出控制臺，可使用終端工具，通過串行口與操作系統(tǒng)進行交互?；?ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設計 摘要 第 5章 結 論 基于 ARM7的 S3C44B0最小系統(tǒng)設計 摘要 參考文獻 【 1】熊茂華， 楊震倫， ARM9 嵌入式系統(tǒng)設計與開發(fā)應用， 北京 ：清華大學 出 版社， 2020 【 2】孫玉芳 ，梁斌，羅保國，嵌入式計算系統(tǒng)設計原理，北京：機械工業(yè)出版社， 2020致 謝 在本次設計報告完成之際，我們忠心感謝我們的指導老師徐陽老師， 本次最小系統(tǒng)的設計與開發(fā)自始至終是在徐陽老師的悉心指導下完成的。老師以他淵博的知識、豐富的經驗以及嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度指導我們解決了系統(tǒng)設計中遇到的許多困難，不僅給我們留下了深刻的印象，還將是我永遠學習的榜樣。老師不但學問精深而且平易近人，在兩年多的時間里，徐老師不僅在學業(yè)上而且在生活上給予了我們無微不至的關心和幫助，并為我們指明了未來的發(fā)展方向。師恩難報，我們將終身銘記。 本次報告設計的領域不算太廣，不論在硬件的電路設計還是在軟件繪圖的過程中，我們小組林濤、李麗華能遇到問題及時討論并解決，繼而完成了此次的設計報告。