Chap基于ARM的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)PPT課件

1、本節(jié)提要基于基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/OI/O接口設(shè)計(jì)接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)第1頁(yè)/共100頁(yè)ARM920TARM920T內(nèi)核結(jié)構(gòu)第2頁(yè)/共100頁(yè)S3C2410S3C2410的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第3頁(yè)/共100頁(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)2410核心資源總線隔離驅(qū)動(dòng)168Pin擴(kuò)展槽網(wǎng)卡設(shè)備LCD驅(qū)動(dòng)音頻電路串口設(shè)備USB設(shè)備PCMCIAIDE/CF卡SD卡接口IO擴(kuò)展電機(jī)等其他資源局部總線擴(kuò)展總線第4頁(yè)/共100頁(yè)讀寫(xiě)總線的時(shí)序圖穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)ReadWrite穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)第5頁(yè)/共100頁(yè)本

2、節(jié)提要基于基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/OI/O接口設(shè)計(jì)接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)第6頁(yè)/共100頁(yè)2410的存儲(chǔ)器系統(tǒng) 可通過(guò)軟件選擇大小端 地址空間:每個(gè)Bank 128Mbytes (總共 1GB)除 bank0 (16/32-bit) 外，所有的Bank都可以通過(guò)編程選擇總線寬度= (8/16/32-bit) 共 8 個(gè)banks 6個(gè)Bank用于控制 ROM, SRAM, etc. 剩余的兩個(gè)Bank用于控制 ROM, SRAM, SDRAM, etc . 7個(gè)Ban

3、k固定起始地址； 最后一個(gè)Bank可調(diào)整起始地址； 最后兩個(gè)Bank大小可編程所有Bank存儲(chǔ)周期可編程控制；第7頁(yè)/共100頁(yè)S3C2410的存儲(chǔ)器配置第8頁(yè)/共100頁(yè)Bank6/Bank7地址分布第9頁(yè)/共100頁(yè)Bank0總線寬度配置第10頁(yè)/共100頁(yè)與2片8位的ROM連接方法第11頁(yè)/共100頁(yè)與1片16位的ROM連接第12頁(yè)/共100頁(yè)S3C2410與2片8的FLASH的連接方法第13頁(yè)/共100頁(yè)與1片16M的SDRAM的連接方法第14頁(yè)/共100頁(yè)與1片16M的SDRAM的連接方法第15頁(yè)/共100頁(yè)NAND和NOR性能比較 NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技

4、術(shù) NOR的讀速度比NAND稍快一些 NAND的寫(xiě)入速度比NOR快很多 NAND的擦除速度遠(yuǎn)比NOR的快 大多數(shù)寫(xiě)入操作需要先進(jìn)行擦除操作 NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少第16頁(yè)/共100頁(yè)接口差別NOR flash帶有SRAM接口，線性尋址，可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)NAND flash使用復(fù)用接口和控制IO多次尋址存取數(shù)據(jù)NAND讀和寫(xiě)操作采用512字節(jié)的塊，這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤(pán)管理，此類操作易于取代硬盤(pán)等類似的塊設(shè)備第17頁(yè)/共100頁(yè)容量和成本 NAND flash生產(chǎn)過(guò)程更為簡(jiǎn)單，成本低 常見(jiàn)的NOR flash為128KB16MB，而NAND flash通常有812

5、8MB NOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ) NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大第18頁(yè)/共100頁(yè)可靠性和耐用性在NAND中每塊的最大擦寫(xiě)次數(shù)是100萬(wàn)次，而NOR的擦寫(xiě)次數(shù)是10萬(wàn)次位交換的問(wèn)題NAND flash中更突出，需要ECC糾錯(cuò)NAND flash中壞塊隨機(jī)分布，需要通過(guò)軟件標(biāo)定產(chǎn)品量產(chǎn)的問(wèn)題第19頁(yè)/共100頁(yè)嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用RAMRAM的情況第20頁(yè)/共100頁(yè)本節(jié)提要基于基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O系統(tǒng)

6、設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)第21頁(yè)/共100頁(yè)I/OI/O子系統(tǒng)的層次模型I/O子系統(tǒng)：I/O設(shè)備、相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和I/O子系統(tǒng)組成嵌入式I/O子系統(tǒng)。I/O子系統(tǒng)的目標(biāo)是對(duì)RTOS和應(yīng)用程序員隱藏設(shè)備特定的信息，并且對(duì)系統(tǒng)的外圍I/O設(shè)備提供一個(gè)統(tǒng)一的訪問(wèn)方法。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序I/O設(shè)備硬件RTOSI/O子系統(tǒng)應(yīng)用程序中斷處理程序第22頁(yè)/共100頁(yè)從不同角度看I/OI/O系統(tǒng)從系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)者角度看，I/O操作意味著與設(shè)備的通信、對(duì)設(shè)備編程初始化和請(qǐng)示執(zhí)行設(shè)備與系統(tǒng)之間的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸以及操作完成后通知請(qǐng)求者。系統(tǒng)軟件工程師必須理解設(shè)備的物理特

7、性，如寄存器的定義和設(shè)備的訪問(wèn)方法。從RTOS的角度看，I/O操作意味著對(duì)I/O請(qǐng)求定位正確的設(shè)備，對(duì)設(shè)備定位正確的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，并解決對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的請(qǐng)求。有時(shí)要求RTOS保證對(duì)設(shè)備的同步訪問(wèn)。RTOS必須進(jìn)行抽象，對(duì)應(yīng)用程序員隱含設(shè)備的特性。從應(yīng)用程序員角度看，目標(biāo)是找到一個(gè)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一和精練的方法與系統(tǒng)中出現(xiàn)的所有類型的設(shè)備通信。 第23頁(yè)/共100頁(yè)I/OI/O接口的編址方式端口映射1）I/O接口獨(dú)立編址端口映射方式這種編址方式是將存儲(chǔ)器地址空間和I/O接口地址空間分開(kāi)設(shè)置，互不影響。設(shè)有專門(mén)的輸入指令（IN）和輸出指令（OUT）來(lái)完成I/O操作。I/O設(shè)備10X00000XFFFFI/

8、O設(shè)備2I/O地址空間0X0000系統(tǒng)地址空間0XFFFF主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)存地址空間與內(nèi)存地址空間與I/OI/O接口地址空間分開(kāi)，互不影響，譯碼電接口地址空間分開(kāi)，互不影響，譯碼電路較簡(jiǎn)單，并設(shè)有專門(mén)的路較簡(jiǎn)單，并設(shè)有專門(mén)的I/OI/O指令，所以編程序易于區(qū)分，且執(zhí)行時(shí)間指令，所以編程序易于區(qū)分，且執(zhí)行時(shí)間短，快速性好。短，快速性好。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：只用只用I/OI/O指令訪問(wèn)指令訪問(wèn)I/OI/O端口，功能有限且要采用專用端口，功能有限且要采用專用I/OI/O周期和專周期和專用用I/OI/O控制線，使微處理器復(fù)雜化。控制線，使微處理器復(fù)雜化。第24頁(yè)/共100頁(yè)I/OI/O接口的編址方式內(nèi)存

9、映射1）2）I/O接口與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址方式內(nèi)存映射這種編址方式不區(qū)分存儲(chǔ)器地址空間和I/O接口地址空間，把所有的I/O接口的端口都當(dāng)作是存儲(chǔ)器的一個(gè)單元對(duì)待，每個(gè)接口芯片都安排一個(gè)或幾個(gè)與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編號(hào)的地址號(hào)。也不設(shè)專門(mén)的輸入/輸出指令，所有傳送和訪問(wèn)存儲(chǔ)器的指令都可用來(lái)對(duì)I/O接口操作。I/O設(shè)備10X00000XFFFFI/O設(shè)備2保留I/O地址空間I/O設(shè)備硬件系統(tǒng)地址空間應(yīng)用使用地址空間應(yīng)用使用地址空間主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：訪問(wèn)內(nèi)存的指令都可用于訪問(wèn)內(nèi)存的指令都可用于I/OI/O操作，數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)；同時(shí)操作，數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)；同時(shí)I/OI/O接口可與存儲(chǔ)器部分共用譯碼和控制電路。接口可

10、與存儲(chǔ)器部分共用譯碼和控制電路。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：一是一是I/OI/O接口要占用存儲(chǔ)器地址空間的一部分；二是因不用專門(mén)接口要占用存儲(chǔ)器地址空間的一部分；二是因不用專門(mén)的的I/OI/O指令，程序中較難區(qū)分指令，程序中較難區(qū)分I/OI/O操作。操作。 第25頁(yè)/共100頁(yè)DMA I/ODMA I/ODMA允許設(shè)備直接訪問(wèn)內(nèi)存而不用包含處理器，在數(shù)據(jù)傳輸操作開(kāi)始之前，處理器設(shè)置DMA控制器，在數(shù)據(jù)傳輸期間，讀寫(xiě)操作均不通過(guò)處理器。DMA傳輸速度取決于I/O設(shè)備的傳輸速度、內(nèi)存設(shè)備的速度和DMA控制器的速度。通過(guò)指定源地址、目的內(nèi)存地址和傳輸?shù)紻MA控制器長(zhǎng)度，處理器建立傳輸操作。CPUDMA控制器主存儲(chǔ)器

11、I/O設(shè)備第26頁(yè)/共100頁(yè)字符模式設(shè)備與塊模式設(shè)備 根據(jù)設(shè)備如何處理與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸方法可將設(shè)備分為字符模式設(shè)備和塊模式設(shè)備字符模式設(shè)備：允許非結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸?shù)湫偷夭捎么械男问剑看我粋€(gè)字節(jié)；字符設(shè)備通常是簡(jiǎn)單的設(shè)備，如串口、鍵盤(pán)等；當(dāng)系統(tǒng)到設(shè)備的傳輸速率高于設(shè)備的處理速率時(shí)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)設(shè)緩沖區(qū)，緩存這些數(shù)據(jù)；塊模式設(shè)備：每次傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)塊。采用硬件方式控制數(shù)據(jù)塊的大小，有時(shí)需要采用固定的傳輸協(xié)議，如USB、以太網(wǎng)等設(shè)備第27頁(yè)/共100頁(yè)建立通用的I/O接口函數(shù)Create()Open()Read()Write()Close()Loctl()Destroy()Driv

12、er_Create()Driver_Open()Driver_Read()Driver_Write()Driver_Close()Driver_Loctl()Driver_Destroy()I/OI/O操作操作設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)應(yīng) 用用設(shè)設(shè) 備備第28頁(yè)/共100頁(yè)I/OI/O接口設(shè)計(jì) I/O接口電路也簡(jiǎn)稱接口電路。它是主機(jī)和外圍設(shè)備之間交換信息的連接部件（電路）。它在主機(jī)和外圍設(shè)備之間的信息交換中起著橋梁和紐帶作用。設(shè)置接口電路的必要性：a)解決CPU和外圍設(shè)備之間的時(shí)序配合和通信聯(lián)絡(luò)問(wèn)題。b)解決CPU和外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和匹配問(wèn)題。c)解決CPU的負(fù)載能力和外圍設(shè)備端口選

13、擇問(wèn)題。第29頁(yè)/共100頁(yè)本節(jié)提要本節(jié)提要基于基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/OI/O接口設(shè)計(jì)接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)第30頁(yè)/共100頁(yè)嵌入式開(kāi)發(fā)板與PCPC機(jī)的串行通訊嵌入式開(kāi)發(fā)板和PC機(jī)的通訊電纜可以按照如圖所示的方式連接。第31頁(yè)/共100頁(yè)24102410的UARTUART S3C2410A 的UART (Universal Asynchronous Receiver and Transmitter) 提供了三個(gè)獨(dú)立的異步串行I/O口，每一個(gè)都可以工作在中斷模式或D

14、MA模式，即UART可以產(chǎn)生中斷或DMA請(qǐng)求以在CPU和UART之前傳送數(shù)據(jù)，使用系統(tǒng)時(shí)鐘，UART最高可以支持K bps 的位傳輸率。 如果采用外部帶時(shí)鐘的UART，則UART可以實(shí)現(xiàn)更度速度的傳輸； 每個(gè)UART包括2個(gè)16Byte的接收/發(fā)送FIFO。第32頁(yè)/共100頁(yè)UARTUART控制框圖第33頁(yè)/共100頁(yè)異步串行通訊簡(jiǎn)介 在一條傳輸線上完成單向傳輸。 將傳輸數(shù)據(jù)的字符一位接一位的傳送。 接收方對(duì)于同一條線上的一連串連續(xù)數(shù)學(xué)信號(hào)，首先將其分割成位，再按位組成字符。 每個(gè)字符需要確定起始位和結(jié)束位，字符與字符間還可能有長(zhǎng)度不定的空閑時(shí)間，因此傳輸效率較低。第34頁(yè)/共100頁(yè)字符串

15、行輸出格式發(fā)送前：線路處于空閑狀態(tài)，連續(xù)發(fā)送 “1”開(kāi)始發(fā)送：首先，發(fā)送一位起始位 “0” 然后，發(fā)送連續(xù)的二進(jìn)制位，數(shù)據(jù)位可以為5、6、7、8 隨后，緊跟一位奇偶校驗(yàn)位（可選擇奇/偶/無(wú)校驗(yàn)） 最后，發(fā)送停止位 “1”，可以有1位、位或2位停止位第35頁(yè)/共100頁(yè)串行通訊硬件規(guī)范及連接方法EIA RS-232C 物理特征： DB-25 DB-15 DB-9 信號(hào)連線：保護(hù)地、TXD/RXD、RTS/CTS、DCD、 DSR、DTR、R1 電平規(guī)定：-5V -15V 之間的電平表示邏輯 “1” +5V +15V 之間的電平表示邏輯 “0”第36頁(yè)/共100頁(yè)第37頁(yè)/共100頁(yè)UARTUAR

16、T的操作串口初始化串口初始化發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)第38頁(yè)/共100頁(yè)鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)模塊可能用來(lái)輸入數(shù)字型數(shù)據(jù)或者選擇控制設(shè)備的操作模式。 鍵盤(pán)有兩種方案：一是采用現(xiàn)有的一些芯片實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)掃描；再就是用軟件實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)掃描。嵌入式控制器的功能很強(qiáng)，可能允分利用這一資源。第39頁(yè)/共100頁(yè)一 個(gè) 瞬 時(shí) 接 觸開(kāi)關(guān)（按鈕）放置在每一行與線一列的交叉點(diǎn)。矩陣所需的鍵的數(shù)目顯然根據(jù)應(yīng)用程序而不同。每一行由一個(gè)輸出端口的一位驅(qū)動(dòng)，而每一列由一個(gè)電阻器上拉且供給輸入端口一位。鍵盤(pán)掃描陣列第40頁(yè)/共100頁(yè)鍵盤(pán)掃描過(guò)程就是讓微處理器按有規(guī)律的時(shí)間間隔查看鍵盤(pán)矩陣，以確定是否有鍵被按下。每個(gè)鍵被

17、分配一個(gè)稱為掃描碼的唯一標(biāo)識(shí)符。應(yīng)用程序利用該掃描碼，根據(jù)按下的鍵來(lái)判定應(yīng)該采取什么行動(dòng)。 消抖算法： 組合鍵處理鍵盤(pán)掃描方法第41頁(yè)/共100頁(yè)LCD接口設(shè)計(jì)LCD顯示模塊液晶顯示是一種被動(dòng)的顯示，它不能發(fā)光，只能使用周?chē)h(huán)境的光。它顯示圖案或字符只需很小能量。液晶顯示所用的液晶材料是一種兼有液態(tài)和固體雙重性質(zhì)的有機(jī)物，它的棒狀結(jié)構(gòu)在液晶盒內(nèi)一般平行排列，但在電場(chǎng)作用下能改變其排列方向。LCD的背光：EL（場(chǎng)致發(fā)光）：2000-3000小時(shí)和LED光源：字符模式，50000小時(shí)第42頁(yè)/共100頁(yè)LCDLCD的顯示方式 反射型LCD：底偏光片后面加了一塊反射板，它一般在戶外和光線良好的辦公室

18、使用。 透射型LCD：底偏光片是透射偏光片，它需要連續(xù)使用背光源，一般在光線差的環(huán)境使用。 透反射型LCD：是處于以上兩者之間，底偏光片能部分反光，一般也帶背光源，光線好的時(shí)候，可關(guān)掉背光源；光線差時(shí)，可點(diǎn)亮背光源使用LCD。第43頁(yè)/共100頁(yè)反射型LCDLCD的結(jié)構(gòu)第44頁(yè)/共100頁(yè) LCD通常由兩種方式，一種是帶有驅(qū)動(dòng)芯片的LCD模塊，基本上屬于半成品 一些新型的嵌入式處理器也可以直接使用芯片上的內(nèi)置LCD控制器來(lái)構(gòu)造顯示模塊，比如：s3c2410可以支持STN的彩色/灰度/單色三種模式和TFT模式，灰度模式下可支持4級(jí)灰度和16級(jí)灰度，彩色模式下最多支持256色，LCD的實(shí)際尺寸可支

19、持到640X480。LCDLCD的驅(qū)動(dòng)方式第45頁(yè)/共100頁(yè)總線驅(qū)動(dòng)方式 一般帶有驅(qū)動(dòng)模塊的LCD顯示屏使用這種驅(qū)動(dòng)方式，由于LCD已經(jīng)帶有驅(qū)動(dòng)硬件電路，因此模塊給出的是總線接口，便于與單片機(jī)的總線進(jìn)行接口。 驅(qū)動(dòng)模塊具有八位數(shù)據(jù)總線，外加一些電源接口和控制信號(hào)。而且自帶顯示緩存，只需要將要顯示的內(nèi)容送到顯示緩存中就可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的顯示。由于只有八條數(shù)據(jù)線，因此常常通過(guò)引腳信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)地址與數(shù)據(jù)線復(fù)用，以達(dá)到把相應(yīng)數(shù)據(jù)送到相應(yīng)顯示緩存的目的。第46頁(yè)/共100頁(yè)控制器掃描方式 S3C2410X中具有內(nèi)置的LCD控制器，它具有將顯示緩存（在系統(tǒng)存儲(chǔ)器中）中的LCD圖象數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠縇CD驅(qū)動(dòng)電路的

20、邏輯功能。 S3C2410X中內(nèi)置的LCD控制器可支持灰度LCD和彩色LCD。在灰度LCD上，使用基于時(shí)間的抖動(dòng)算法（time-based dithering algorithm）和FRC (Frame Rate Control)方法，可以支持單色、4級(jí)灰度和16級(jí)灰度模式的灰度LCD。 在彩色LCD上，可以支持256級(jí)彩色。對(duì)于不同尺寸的LCD，具有不同數(shù)量的垂直和水平象素、數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)寬度、接口時(shí)間及刷新率，而LCD控制器可以進(jìn)行編程控制相應(yīng)的寄存器值，以適應(yīng)不同的LCD顯示板。第47頁(yè)/共100頁(yè)嵌入式處理器與LCDLCD的連接嵌入嵌入式處式處理器理器LCD模塊模塊數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線寄存

21、器選擇寄存器選擇使能信號(hào)使能信號(hào)有有LCD控制控制器的嵌入式器的嵌入式處理器處理器LCDLCD控制信控制信號(hào)線號(hào)線第48頁(yè)/共100頁(yè) 從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來(lái)講，由于顯示器模塊中已經(jīng)有顯示存儲(chǔ)器。顯存中的每一個(gè)單元對(duì)應(yīng)LCD上的一個(gè)點(diǎn)，只要顯存中的內(nèi)容改變，顯示結(jié)果便進(jìn)行刷新。于是便存在兩種刷新：1直接根據(jù)系統(tǒng)要求對(duì)顯存進(jìn)行修改，一種是只需修改相應(yīng)的局部就可以，不需要判斷覆蓋等；另一種就是有覆蓋問(wèn)題，計(jì)算起來(lái)比較復(fù)雜，而且每做一點(diǎn)小的屏幕改變就進(jìn)行刷新，將增加系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。2 專門(mén)開(kāi)辟顯示內(nèi)存，在需要刷新時(shí)候由程序進(jìn)行顯示更新。這樣，不但可以減輕總線負(fù)荷，而且也比較合理，在有需要的時(shí)候進(jìn)行統(tǒng)一的顯示更新，

22、界面也可以比較美觀，不致由于無(wú)法預(yù)料的刷新動(dòng)作導(dǎo)致顯示界面閃爍。LCDLCD模塊的顯示控制第49頁(yè)/共100頁(yè)前后臺(tái)雙重顯示緩存的顯示模塊結(jié)構(gòu) 第50頁(yè)/共100頁(yè)LCDLCD接口設(shè)計(jì)1 1、實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)述：、實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)述： 就是將要顯示的數(shù)據(jù)放到一個(gè)特定的地址，這個(gè)特定的就是將要顯示的數(shù)據(jù)放到一個(gè)特定的地址，這個(gè)特定的地址就是地址就是frame memoryframe memory（幀存儲(chǔ)器），這塊空間是在系（幀存儲(chǔ)器），這塊空間是在系統(tǒng)內(nèi)存中。統(tǒng)內(nèi)存中。 然后然后LCDLCD控制器將這些數(shù)據(jù)配合控制信號(hào)送到控制器將這些數(shù)據(jù)配合控制信號(hào)送到LCDLCD驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器完成顯示。器完成顯示。 有相應(yīng)的

23、寄存器來(lái)設(shè)定這個(gè)地址及其大小。與顯示數(shù)據(jù)有相應(yīng)的寄存器來(lái)設(shè)定這個(gè)地址及其大小。與顯示數(shù)據(jù)相配合完成顯示的控制信號(hào)時(shí)序也是由相應(yīng)的寄存器來(lái)相配合完成顯示的控制信號(hào)時(shí)序也是由相應(yīng)的寄存器來(lái)完成的。這些寄存器都在完成的。這些寄存器都在LCDLCD的控制器中。的控制器中。第51頁(yè)/共100頁(yè)LCDLCD控制器框圖第52頁(yè)/共100頁(yè)主要的寄存器LCD控制寄存器（5個(gè)）幀緩沖開(kāi)始地址寄存器（3個(gè)）臨時(shí)調(diào)色板寄存器（Temp Palette Register）LCD中斷屏蔽寄存器（LCD Interrupt Mask Register）LPC3600控制寄存器（LPC3600 Control Regist

24、er ）第53頁(yè)/共100頁(yè)LCDLCD控制寄存器的設(shè)置 LCD的控制寄存器主要用來(lái)設(shè)置產(chǎn)生符合LCD屏的時(shí)序信號(hào)，各個(gè)參數(shù)要參考具體屏的實(shí)際參數(shù)，各個(gè)參數(shù)如下圖所示，各個(gè)參數(shù)在控制寄存器中都由相應(yīng)的域設(shè)置，系統(tǒng)中用的是TFT類型的LCD,時(shí)序圖如下：第54頁(yè)/共100頁(yè)觸摸屏接口設(shè)計(jì)觸摸屏的分類電阻式觸摸屏 表面聲波觸摸屏 紅外式觸摸屏 電容式觸摸屏第55頁(yè)/共100頁(yè)電阻式觸摸屏 電阻技術(shù)觸摸屏是一種對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境，故不怕灰塵、水汽和油污，可以用任何物體來(lái)觸摸，比較適合工業(yè)控制領(lǐng)域及辦公室內(nèi)有限人的使用。 分為四線電阻和五線電阻觸摸屏第56頁(yè)/共100頁(yè)四線電阻觸摸屏原理第57頁(yè)

25、/共100頁(yè)測(cè)量原理 在觸摸點(diǎn)X、Y坐標(biāo)的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量電壓與測(cè)量點(diǎn)的等效電路圖所示，圖中P為測(cè)量點(diǎn) XVYY第58頁(yè)/共100頁(yè)觸摸屏芯片第59頁(yè)/共100頁(yè)FM(ADS)7843的特點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)觸摸屏的驅(qū)動(dòng)選擇控制（X、Y通道） 對(duì)于輸入電壓或附加電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換 同步串行接口 最大轉(zhuǎn)換速率125KHz 可編程控制8位或者12位轉(zhuǎn)換模式 工作電壓 兩個(gè)附加的輸入端口第60頁(yè)/共100頁(yè)FM7843FM7843與ARMARM的連接第61頁(yè)/共100頁(yè)AD7843AD7843的工作時(shí)序同步串口（SIO）向ADS7843發(fā)送控制字轉(zhuǎn)換完成后從ADS7843串口讀出電壓轉(zhuǎn)換值 A/DA/D轉(zhuǎn)換時(shí)序（

26、每次轉(zhuǎn)換需要轉(zhuǎn)換時(shí)序（每次轉(zhuǎn)換需要2424個(gè)時(shí)鐘周期）個(gè)時(shí)鐘周期）第62頁(yè)/共100頁(yè)觸摸屏與LCDLCD的配合 FM 7843送回控制器的X與Y值僅是對(duì)當(dāng)前觸摸點(diǎn)的電壓值的A/D轉(zhuǎn)換值，它不具有實(shí)用價(jià)值。這個(gè)值的大小不但與觸摸屏的分辨率有關(guān)，而且也與觸摸屏與LCD貼合的情況有關(guān)。而且，LCD分辨率與觸摸屏的分辨率一般來(lái)說(shuō)是不一樣，坐標(biāo)也不一樣，因此，如果想得到體現(xiàn)LCD坐標(biāo)的觸摸屏位置，還需要在程序中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換公式如下: x=(x-TchScr_Xmin)*LCDWIDTH/(TchScr_Xmax-TchScr_Xmin) y=(y-TchScr_Ymin)*LCDHEIGHT/(Tc

27、hScr_Ymax-TchScr_Ymin) 其中，TchScr_Xmax、TchScr_Xmin、TchScr_Ymax和TchScr_Ymin是觸摸屏返回電壓值x、y軸的范圍，LCDWIDTH、LCDHEIGHT是液晶屏的寬度與高度。第63頁(yè)/共100頁(yè)觸摸屏（鍵盤(pán)）驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)第64頁(yè)/共100頁(yè)觸摸屏的驅(qū)動(dòng)#define ADS7843_CTRL_START0 x80#define ADS7843_GET_X0 x50#define ADS7843_GET_Y0 x10#define ADS7843_CTRL_12MODE0 x0#define ADS7843_CTRL_8MODE0

28、x8#define ADS7843_CTRL_SER0 x4#define ADS7843_CTRL_DFR0 x0#define ADS7843_CTRL_DISPWD0 x3/ Disable power down#define ADS7843_CTRL_ENPWD0 x0/ enable power down#define ADS7843_PIN_CS(16) /GPF6#define ADS7843_PIN_PEN(15) /GPG5/#define ADS7843_PIN_BUSY(16)/觸摸屏動(dòng)作/#define TCHSCR_ACTION_NULL0#define TCHSCR

29、_ACTION_CLICK1/觸摸屏單擊#define TCHSCR_ACTION_DBCLICK2/觸摸屏雙擊#define TCHSCR_ACTION_DOWN3/觸摸屏按下#define TCHSCR_ACTION_UP4/觸摸屏抬起#define TCHSCR_ACTION_MOVE5/觸摸屏移動(dòng)#define TCHSCR_IsPenNotDown()(rPDATG&ADS7843_PIN_PEN)void TchScr_init(void);void TchScr_GetScrXY(int *x, int *y);第65頁(yè)/共100頁(yè)函數(shù)TchScrGetScrXY(int Tch

30、ScrGetScrXY(int * *x, int x, int * *y)y)的結(jié)構(gòu)第66頁(yè)/共100頁(yè)讀取觸摸點(diǎn)坐標(biāo)第67頁(yè)/共100頁(yè)本節(jié)提要本節(jié)提要基于基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/OI/O接口設(shè)計(jì)接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)第68頁(yè)/共100頁(yè)以太網(wǎng)接口的基本知識(shí) 1、傳輸編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼第69頁(yè)/共100頁(yè)以太網(wǎng)協(xié)議 以太網(wǎng)以太網(wǎng)MACMAC層物理傳輸幀層物理傳輸幀 （IEEE802.3 IEEE802.3 ）PRPR：同步位，收發(fā)雙方的時(shí)鐘同步，也指

31、明傳輸?shù)乃俾剩ㄍ轿唬瞻l(fā)雙方的時(shí)鐘同步，也指明傳輸?shù)乃俾剩?0M10M、100M100M）SDSD：分隔位分隔位, ,表示下面跟著的是真正的數(shù)據(jù)表示下面跟著的是真正的數(shù)據(jù), ,而不是同步時(shí)鐘而不是同步時(shí)鐘DADA：目目的地址的地址, ,以太網(wǎng)的地址為以太網(wǎng)的地址為4848位地址。如果為都為位地址。如果為都為F,F,則是廣播地址則是廣播地址SASA：源地址源地址,48,48位位, ,表明該幀的數(shù)據(jù)是哪個(gè)網(wǎng)卡發(fā)的表明該幀的數(shù)據(jù)是哪個(gè)網(wǎng)卡發(fā)的, ,即發(fā)送端網(wǎng)卡地址即發(fā)送端網(wǎng)卡地址TYPETYPE：類型字段，表明該幀的數(shù)據(jù)是什么類型。如：類型字段，表明該幀的數(shù)據(jù)是什么類型。如：0800H 0800H

32、 表示數(shù)據(jù)為表示數(shù)據(jù)為IPIP 包，包，0806H0806H表示數(shù)據(jù)為表示數(shù)據(jù)為ARPARP包，包，814CH814CH是是SNMPSNMP包，包，8137H8137H為為IPX/SPXIPX/SPX包包 DATADATA：數(shù)據(jù)段，該段數(shù)據(jù)不能超過(guò)：數(shù)據(jù)段，該段數(shù)據(jù)不能超過(guò)15001500字節(jié)。字節(jié)。PADPAD： 填充位。以太網(wǎng)幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包最小不能小于填充位。以太網(wǎng)幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包最小不能小于6060字節(jié)字節(jié), , 當(dāng)數(shù)據(jù)段不當(dāng)數(shù)據(jù)段不 足足4646字節(jié)時(shí)，后面補(bǔ)字節(jié)時(shí)，后面補(bǔ)000000.(000000.(當(dāng)然也可以補(bǔ)其它值當(dāng)然也可以補(bǔ)其它值) )FCS: 32FCS: 32位位CRCCR

33、C數(shù)據(jù)校驗(yàn)位。該校驗(yàn)由網(wǎng)卡自動(dòng)完成數(shù)據(jù)校驗(yàn)位。該校驗(yàn)由網(wǎng)卡自動(dòng)完成第70頁(yè)/共100頁(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn) PR,SD,PAD,FCS這幾個(gè)數(shù)據(jù)段是由網(wǎng)卡自動(dòng)產(chǎn)生的；只需要理解DADA、SASA、TYPETYPE、DATADATA四個(gè)段的內(nèi)容 所有數(shù)據(jù)位的傳輸由低位開(kāi)始(傳輸?shù)奈涣魇褂寐鼜厮固鼐幋a) 以太網(wǎng)的沖突退避算法是由硬件自動(dòng)執(zhí)行的 DA+SA+TYPE+DATA+PAD最小為60字節(jié),最大為1514字節(jié) 以太網(wǎng)卡可以接收三種地址的數(shù)據(jù)，一個(gè)是廣播地位，一個(gè)是多播地址(在嵌入式的環(huán)境中一般不用)，一個(gè)是它自已的地址 任何兩個(gè)網(wǎng)卡的物理地址都是不一樣的，是世界上唯一的，網(wǎng)卡地址由專門(mén)機(jī)構(gòu)分

34、配。第71頁(yè)/共100頁(yè)嵌入式的以太網(wǎng)方案嵌入式處理器網(wǎng)卡芯片（RTL8019） 對(duì)嵌入式處理器沒(méi)有特殊要求，通用性強(qiáng) 處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過(guò)外部總線，速度慢，不適合于100M網(wǎng)絡(luò)帶有以太網(wǎng)絡(luò)接口的嵌入式處理器 處理器面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過(guò)內(nèi)部總線，速度快第72頁(yè)/共100頁(yè)RTL8019RTL8019的原理框圖第73頁(yè)/共100頁(yè)嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的特點(diǎn) 與常規(guī)的網(wǎng)卡設(shè)計(jì)思路不同的是，在嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)的精簡(jiǎn)一直是個(gè)主要的原則。RTL8019AS作為網(wǎng)卡，時(shí)需要一片EEPROM作為配置存儲(chǔ)器，來(lái)確定通訊的端口地址，中斷地址，網(wǎng)卡的物理地址，工作模式，制造廠商等信息； 而在嵌入

35、式系統(tǒng)中，可以使用RTL8019AS的默認(rèn)配置和一些管腳作為網(wǎng)卡的初始化方法。這樣可以節(jié)省配置存儲(chǔ)器，減小嵌入式硬件平臺(tái)的體積。第74頁(yè)/共100頁(yè)基于RTL8019RTL8019的嵌入式以太網(wǎng)設(shè)計(jì)1 RTL8019AS1 RTL8019AS的初始化的初始化 RTL8019支持即插即用模式和非即插即用模式。在嵌入式系統(tǒng)中，網(wǎng)卡的外設(shè)通常是不經(jīng)常插拔的，所以，為了系統(tǒng)的精簡(jiǎn)，配置RTL8019為非即插即用模式。有著固定的中斷，有著固定的端口地址，假設(shè)是端口是0 x300（這里的端口是相對(duì)于ISA總線來(lái)說(shuō)的端口，對(duì)于ARM的總線，需要重新計(jì)算地址）。這些配置可以通過(guò)RTL8019的外部管腳，在系統(tǒng)

36、上電復(fù)位的時(shí)候，自動(dòng)配置起來(lái)。 第75頁(yè)/共100頁(yè)關(guān)于RTL8019RTL8019的RAMRAM RTL8019含有16K字節(jié)的RAM，地址為0 x4000-0 x7fff(指的是RTL8019內(nèi)部的存儲(chǔ)地址，是RTL8019工作用的存儲(chǔ)器，可以通過(guò)遠(yuǎn)程DMA訪問(wèn)），每256個(gè)字節(jié)稱為一頁(yè)，共有64頁(yè)。頁(yè)的地址就是地址的高8位，頁(yè)地址為0 x40-0 x7f。 這16k的ram的一部分用來(lái)存放接收的數(shù)據(jù)包，一部分用來(lái)存儲(chǔ)待發(fā)送的數(shù)據(jù)包 第76頁(yè)/共100頁(yè)2 2 通過(guò)RTL8019ASRTL8019AS發(fā)送數(shù)據(jù) 作為一個(gè)集成的以太網(wǎng)芯片，數(shù)據(jù)的發(fā)送校驗(yàn)，總線數(shù)據(jù)包的碰撞檢測(cè)與避免是由芯片自己

37、完成的。 只需要配置發(fā)送數(shù)據(jù)的物理層地址的源地址、目的地址、數(shù)據(jù)包類型以及發(fā)送的數(shù)據(jù)就可以了。第77頁(yè)/共100頁(yè)3 3、通過(guò)RTL8019ASRTL8019AS接收數(shù)據(jù) 在RTL8019的初始化程序中已經(jīng)設(shè)置好了接收緩沖區(qū)的位置，并且配置好了中斷的模式。當(dāng)有一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包到達(dá)的時(shí)候，RTL8019會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，在ARM中斷處理程序中，接收數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)的接收比較簡(jiǎn)單，即通過(guò)遠(yuǎn)端DMA把數(shù)據(jù)從RTL8019的RAM空間讀回ARM中處理。第78頁(yè)/共100頁(yè)TCP/IP TCP/IP 協(xié)議的層次第79頁(yè)/共100頁(yè)嵌入式以太網(wǎng)中主要處理的協(xié)議 ARP(Address Resolation

38、Protocol)地址解析協(xié)議 ICMPICMP (Internet Control Messages Protocol)網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文協(xié)議（用來(lái)與其它主機(jī)交換錯(cuò)誤報(bào)文和其它重要信息，常用的網(wǎng)絡(luò)診斷工具ping和traceroute) IP(IP(Internet Protocol) 網(wǎng)際協(xié)議 TCP(Transfer Control Protocol) 傳輸控制協(xié)議 UDP(User Datagram Protocol)用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議第80頁(yè)/共100頁(yè)ARPARP地址解析協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)層用32 bit的IP地址來(lái)標(biāo)識(shí)不同的主機(jī)，而鏈路層使用48 bit的物理（MAC）地址來(lái)標(biāo)識(shí)不同的以太網(wǎng)接口。

39、只知道目的主機(jī)的IP地址并不能發(fā)送數(shù)據(jù)幀給它，必須知道目的主機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口的MAC地址才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀。 ARP的功能是實(shí)現(xiàn)從IP地址到對(duì)應(yīng)物理地址的轉(zhuǎn)換。 源主機(jī)發(fā)送一份包含目的主機(jī)IP地址的ARP請(qǐng)求數(shù)據(jù)幀給網(wǎng)上的每個(gè)主機(jī),稱作ARP廣播，目的主機(jī)的ARP收到這份廣播報(bào)文后，識(shí)別出這是發(fā)送端在尋問(wèn)它的IP地址，于是發(fā)送一個(gè)包含目的主機(jī)IP地址及對(duì)應(yīng)的MAC地址的ARP回答給源主機(jī)。 每臺(tái)主機(jī)上都有一個(gè)ARP高速緩存，存放最近的IP地址到硬件地址之間的映射記錄。通常每一項(xiàng)的生存時(shí)間為20分鐘第81頁(yè)/共100頁(yè)ICMPICMP網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文協(xié)議 IP層的附屬協(xié)議，IP層用它來(lái)與其他主機(jī)或路由器交換錯(cuò)

40、誤報(bào)文和其他重要控制信息。 ICMP報(bào)文是在IP數(shù)據(jù)包內(nèi)部被傳輸?shù)摹?兩個(gè)實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)診斷工具，Ping和Traceroute(Tracert)，都是利用該協(xié)議工作的。第82頁(yè)/共100頁(yè)IPIP網(wǎng)際協(xié)議 IP工作在網(wǎng)絡(luò)層，是TCP/IP協(xié)議族中最為核心的協(xié)議。所有的TCP，UDP，ICMP以及IGMP數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)包格式傳輸。 IP數(shù)據(jù)包最長(zhǎng)可達(dá)65535字節(jié),其中報(bào)頭占32 bit的數(shù)目。包含各32 bit的源IP地址和目的IP地址。在嵌入式應(yīng)用中，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，IP數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度等于數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。第83頁(yè)/共100頁(yè)TCPTCP傳輸控制協(xié)議 TCP是一個(gè)面向連接的可靠的傳輸層協(xié)議。TCP

41、為兩臺(tái)兩臺(tái)主機(jī)提供高可靠性的端到端數(shù)據(jù)通信。主要包括: 發(fā)送方把應(yīng)用程序交給它的數(shù)據(jù)分成合適的小塊，并添加附加信息（TCP頭），包括順序號(hào)，源、目的端口，控制、糾錯(cuò)信息等字段，稱為T(mén)CP數(shù)據(jù)包。并將TCP數(shù)據(jù)包交給下面的網(wǎng)絡(luò)層處理。 接受方確認(rèn)接收到的TCP數(shù)據(jù)包，重組并將數(shù)據(jù)送往高層。第84頁(yè)/共100頁(yè)UDPUDP協(xié)議 UDP是一種無(wú)連接不可靠的傳輸層協(xié)議。 把應(yīng)用程序傳來(lái)的數(shù)據(jù)加上UDP頭（包括端口號(hào)，段長(zhǎng)等字段），作為UDP數(shù)據(jù)包發(fā)送出去，但是并不保證它們能到達(dá)目的地?？煽啃杂蓱?yīng)用層來(lái)提供。就象發(fā)送一封寫(xiě)有地址的一般信件，卻不保證它能到達(dá)。第85頁(yè)/共100頁(yè)基于ARMARM和uCOS

42、-IIuCOS-II的TCP/IPTCP/IP協(xié)議 向ARM和uC/OS移植一個(gè)TCP/IP協(xié)議棧 采用uC/OS自帶的TCP/IP協(xié)議棧第86頁(yè)/共100頁(yè)BSDBSD套接字(BSD Sockets) (BSD Sockets) BSD Sockets使用的最廣泛的網(wǎng)絡(luò)程序編程方法，主要用于應(yīng)用程序的編寫(xiě)，用于網(wǎng)絡(luò)上主機(jī)與主機(jī)之間的相互通信 UNIX,Linux,VxWorks均支持BSD Sockets，Windows的Winsock基本上是來(lái)自BSD Sockets Socket分為Stream Sockets和Data Sockets Stream Sockets是可靠性的雙向數(shù)據(jù)傳輸，使用TCP協(xié)議 Data Sockets是不可靠連接，使用UDP協(xié)議第87頁(yè)/共100頁(yè)套接字的使用UDP服務(wù)器端和一個(gè)UDP客戶端通信的程序過(guò)程 創(chuàng)建一個(gè)SocketSocketsFd =socketsocket (AF_INET, SOCK_DGRAM, 0) 把Socket和本機(jī)的IP,UDP口綁定bindbind (sFd, (struct sockaddr *) &serverAddr, sockAddrSize) 循環(huán)等待,接收（recvfromrecvfrom）或者發(fā)送(sendfrom)信息 關(guān)閉Socket,通信終止 closeclose (sFd)第8