嵌入式系统最小系统硬件设计
51单片机最小系统设计
51单片机最小系统设计
单片机是一种集成电路，具备处理器、内存和输入输出设备等功能。51单片机是一种常见的单片机，广泛应用于各种嵌入式系统中。本文
将介绍51单片机最小系统的设计过程。
一、概述
51单片机最小系统由四个基本部分组成：单片机、晶振、复位电路
和电源。单片机是系统的核心，晶振提供时钟信号，复位电路保证系
统的可靠复位，电源为系统提供电能。
二、单片机选型
在进行最小系统设计前，需要选择合适的51单片机型号。根据具
体的应用需求和性能要求，选择合适的芯片型号。常见的51单片机型
号有AT89S52、STC89C52等。
三、晶振选型
晶振的作用是产生稳定的时钟信号，为单片机提供时钟脉冲。选择
晶振时，应考虑系统所需的主频和稳定性要求。常见的晶振频率有
11.0592MHz、12MHz等。
四、复位电路设计
复位电路用于保证系统在上电或其他异常情况下的可靠复位。常见
的复位电路设计包括电源复位电路和外部复位电路。电源复位电路通
过电源控制芯片实现，外部复位电路通常由稳压芯片和复位电路芯片
组成。
五、电源设计
为了保证单片机系统的正常运行，需要提供稳定的电源电压。常见
的电源设计方案有稳压电路和滤波电路。稳压电路通过稳压芯片实现，滤波电路通过电容和电感组成。
六、最小系统连接
在进行最小系统连接时，需要按照51单片机的管脚连接要求进行。一般包括连接晶振、连接复位电路和连接电源等步骤。在连接过程中，应注意线路的布局和连接的牢固性。
七、编程与调试
当最小系统连接完成后，需要进行单片机的编程和调试。编程可以
通过编程器进行，调试可以通过示波器等工具进行。在调试过程中，
嵌入式硬件系统的设计与实现
嵌入式硬件系统的设计与实现
随着科技的不断发展，嵌入式系统在日常生活中扮演着越来越重要的角色。嵌
入式系统是指以微处理器为核心的嵌入式设备，具有独立的功能和系统，可直接嵌入到各种应用设施中。嵌入式系统的开发需要多方面的知识，包括硬件设计、嵌入式编程和操作系统等领域。本文将从硬件设计的角度介绍嵌入式系统的设计与实现。
一、硬件设计的基本原则
嵌入式系统的硬件设计需要遵循一些基本原则，以确保系统的稳定性、可靠性
和性能。以下是几个基本原则：
1、尽量减少功耗。嵌入式系统一般使用电池供电，因此尽量减少功耗可以延
长系统的使用时间。
2、选择合适的处理器。嵌入式系统的处理器选择需要根据系统的要求和应用
场景进行选择，例如需要高性能、低功耗、小尺寸等。
3、选择合适的存储器。嵌入式系统的存储器需要根据应用场景和存储需求进
行选择，例如需要高速读写、低功耗、小尺寸等。
4、模块化设计。将嵌入式系统分成多个模块，每个模块可以独立设计和测试，最后进行整合，这样可以提高开发效率和系统可靠性。
5、考虑可靠性和稳定性。嵌入式系统一般在恶劣的环境下工作，因此需要考
虑系统的抗干扰能力、抗冲击能力和工作环境温度等。
二、嵌入式系统的硬件设计流程
嵌入式系统的硬件设计流程一般包括以下几个步骤：
1、需求分析。根据系统的功能需求和应用场景，制定系统的性能指标和硬件
功能要求。
2、方案设计。根据需求分析的结果，设计整个系统的电路图和PCB图，确定硬件电路组件和元器件。
3、原型制作。根据方案设计，制作系统的原型板，进行测试和验证。
4、样机制作。根据原型板的测试结果，进行电路板的批量制作，进行验证和测试。
基于Z228嵌入式最小系统设计
Ｗ ＥＩ Ｔａ ，ＣＨＡＩ Ｘｉ ｏ ｏ ｇ ｏ ａ －ｄ ｎ ，ＷＡＮＧ ａ ｉ ，ＺＨＯＵ ａ Ｈｕ －ｂ ｎ Ｈｕ
（ ｏｌ ｅｏ ｃｅｃ Ｃ ｌｇ ｆ Ｓ ｉ ｅ＆ Ｔ ｃｎ ｌ ｙ ｅ ｎ ｅｈ ｏｏ ，Ａｎ ｕ Ｕ ｗ ￣ｉ，Ｈｅｅ ２ ０ ３ ，Ｃ ｉａ ｇ ｈｉ ｎ ｅ ｔ ｙ ｆｉ ３ ０ ９ ｈｎ ）
【 ｅ ｒｓ ２ ８ ｃｉ；ｅ ｅ ｄｄ ｓｓ ｍ； ｎｍ ｍ ｓｓ ｍ Ｋ ｙ ｗｏｄ 】Ｚ ２ ｈ ｍｂｄ ｅ ｙｔ ｍｉｉｕ ｙｔ ｐ ｅ ｅ
１ 引言
根据实际需求设计特定 的嵌入式 系统 ，对设计人员
来说 非 常 重 要 。 由 于 Ａ Ｍ 嵌 入 式 体 系 结 构 的 一 致 性 以 Ｒ 及外 围 电 路 的通 用 性 ，采 用 Ａ Ｍ 内核 的嵌 入 式 最 小 系 Ｒ
缓 存和 １ ｂｔ 数 据缓存 ，另有 １ ｂ ｔ Ｔ Ｍ紧密耦 ６Ｋ ｙ ｅ ６Ｋ ｙ Ｃ ｅ 合内存 ， 为各种应用软件提供强劲动力 ， 内置 ＭＭＵ， 可支 持 Ｌｎｘ Ｗｉ Ｅ等嵌 入式操作 系统 ； ｉ ， ｎ ｕ Ｃ 集成 的 Ｍ Ｅ 一 格 ＰＧ４ 式 的视 频硬件全双工编解码器 ， 同时录制 和回放 ６０ 能 ４ｘ ４ ０分辨率 的视频 ；内置 的 Ｌ Ｄ控制器 能支持 ８０ ６ ０ ８ Ｃ ０ｘ０
毕业论文-基于STM32单片机的最小硬件系统的软硬件设计与实现
基于STM32单片机的最小硬件系统的软硬件设计与实现
摘要
随着人们生活水平的提高，人们对消费电子的需求也越来越高，智能硬件和移动平台的成熟，也为STM32的发展提供了基础和动力。
系统采用ARM Cortex-M3内核的STM32F103VET6作为微控制器，设计了CH340 USB 下载电路，JLINK下载电路供下载调试代码，结合DS18B20、VS838、红外遥控、蜂鸣器、LED发光管、RS232、RS485以及板载TFT液晶等外围设备，以及对这些外设的编程控制，实现了温度计、上下位机通信、红外遥控器、定时时钟、触摸画板、TFT液晶显示等集成与一板的功能。
关键词：STM32F103VET6，TFT液晶，DS18B20
Abstract
Along with living standard enhancement, the people to expend electronic the demand to be also getting higher and higher. Intelligent mobile platform mature, also provide the foundation and driving force for the development of STM32.
The system adopts ARM Cortex-M3 as STM32F103VET6’s kernel as the controller to combined with DS18B20, VS838, infrared remote control, buzzer, LED luminou tube,RS232, RS485 and the onboard TFT LCD and other peripheral equipment, as well as peripheral programming control, realized the thermometer, serial communication, infrared remote control,timing clock, drawing board, touch TFT liquid crystal display is integrated with a function.
51单片机最小系统及元件
51单片机最小系统及元件
1. 前言
51单片机是一款非常常见的单片机，广泛应用于嵌入式系统和智能控制领域。在这个领域，最小系统是最基本的硬件。本文将介绍51单片机最小系统以及必要
的元件。
2. 51单片机最小系统
51单片机最小系统是由单片机、晶振、电源和复位电路组成的。其中，单片
机是控制中心，晶振为单片机提供时钟信号，电源为完成单片机运算提供电能，而复位电路则保证单片机正常工作。
2.1 单片机
51单片机一般使用的是AT89C51型号，别名为P89V51RD2。它由8位CPU、ROM、RAM、I/O端口、计时器/计数器、串口和中断控制器等功能模块组成。
具体的，AT89C51单片机主要参数如下：
参数描述
CPU 8051指令集兼容的8位CPU，占据纯CPU面积的75%
ROM 可重写/擦除1K~64K字节
RAM 128~256字节
I/O端口4个8位I/O端口，可映射到外部I/O空间
计时器/计数器两个16位计时器，一个8位计时器/计数器
串口一个全双工/半双工可编程串口
中断控制器5个中断源，2个优先级
2.2 晶振
晶振是单片机最小系统中的另一个关键元件。它为单片机提供时钟信号，控制
单片机的运行。在51单片机最小系统中，一般使用的是12MHz的晶振。
2.3 电源
为单片机提供电能，一般使用的是7805型稳压电源。在电路中配合一个电容，电容的充放电作用可以过滤电源噪声，提高电源稳定性。
2.4 复位电路
复位电路起到保持单片机在一个已知状态的作用，保证程序的正常运行。在
51单片机最小系统中，均采用外部复位电路。
一种基于嵌入式MODEM最小系统的设计与应用
方 式会增 加 系统硬 件 的体积 和成 本 。
我们都 知道 ， 电话线路 在挂机状态下 两线 间有
收 稿 日期 ： ０ ｌ １ — １ ２１一 ０ ６ 作者简介 ： 彭 鹏 ， ， 北 交 通 职 业 技 术 学 院 教 师 ， 要 从 事微 电子 技 术 应 用 方 面 的教 学 和 科 研 工 作 。 男 湖 主
中图分类号 ＴＰ １ ． ３ １５ 文 献 标 志 码 Ａ 文章 编 号 １ ７ —８ ０ （ ０ ２ ０ — ０ ６ —０ ６ １ １ ０ ２ １ ）２ ０ ５ ５
随着 电子 和通 信 技 术 的 飞速 发 展 ， 来 越 多 越 的工 控和检 测设 备 被 应 用 在 现场 ， 随之 而 来 的 但 程序 升级 和数据 采集 成 为限制 工控检 测设 备大 量
工程 技术
武汉 船舶 职业技 术学 院学 报 ２ １ ０ ２年第 ２ 期
一
种 基 于嵌 入 式 ＭＯＤ Ｍ 最 小 系统 的设 计 与应 用 Ｅ
彭 鹏 章 波
（ 北 交通职 业技 术 学院 ， 北武 汉 湖 湖
摘 要
４０ ７ ） ３ ０ ９
本 文 给 出 了 一个 基 于 嵌 入 式 ＭＯ Ｍ 的 典 型 系 统 设 计 案 例 ， 括 总 体 设 计 方 案 及 硬 、 件 结 构 框 图 并 作 了相 ＤＥ 包 软
应用 在现 场 的 一 个 重要 因 素 。基 于 嵌 入 式 ＭＯ — ＤＥ 的应 用 有 着 极 为 广 阔 的前 景 ， 通 用 Ｍｏ Ｍ 与 — ｄ ｍ相 比 ， 入 式 Ｍｏ ｅ 具 有 体 积 小 、 维 护 、 ｅ 嵌 ｄｍ 易
单片机最小系统的设计与应用
单片机最小系统的设计与应用
在嵌入式系统和智能硬件领域，单片机最小系统作为一种基本的控制器单元，具有广泛的应用价值。本文将介绍单片机最小系统的设计与应用，包括系统设计、系统应用和系统优化等方面的内容。
单片机最小系统通常由微处理器（MCU）、电源电路、时钟电路和复
位电路等组成。在设计单片机最小系统时，需要根据具体的应用需求选择合适的微处理器，并搭建相应的电源电路、时钟电路和复位电路。单片机最小系统的架构设计应考虑应用需求和系统可靠性。一般而言，系统架构应包括以下几个部分：
（1）微处理器：作为系统的核心，微处理器负责数据计算、处理和
传输等任务。
（2）存储器：包括RAM、Flash等，用于存储程序运行时产生的数据和程序本身。
（3）输入/输出接口：用于连接外部传感器、开关、LED等设备，实现数据采集和控制输出。
（4）时钟电路：为系统提供准确的时间基准。
（5）复位电路：在系统出现异常时进行复位，保证系统的稳定性。电路设计是单片机最小系统设计的重要组成部分。在电路设计中，需要以下几个方面：
（1）电源电路：为整个系统提供稳定的工作电压，一般需要设计稳定的电源模块。
（2）时钟电路：选用合适的时钟芯片，保证系统的时间基准准确可靠。
（3）复位电路：复位电路的设计要确保系统在异常情况下能迅速复位，保证系统的稳定性。
（4）接口电路：根据应用需求，设计相应的输入/输出接口电路。例如，模拟信号输入/输出接口、数字信号输入/输出接口等。
软件设计是单片机最小系统的核心部分，直接决定了系统的功能和性能。在软件设计中，一般需要选择合适的编程语言（如C语言、汇编语言等），并根据具体的应用需求进行相应的程序编写。以下是一些关键的软件设计要素：
嵌入式最小系统与S3C2410开发板(完全)
– 4．片内外围电路的选择
• 除 ARM 微处理器核以外，几乎所有的 ARM 芯片均根据各自 不同的应用领域，扩展了相关功能模块，并集成在芯片之中， 我们称之为片内外围电路，如 USB 接口、IIS 接口、LCD 控 制器、键盘接口、RTC、ADC 和 DAC、DSP 协处理器等， 设计者应分析系统的需求，尽可能采用片内外围电路完成所需 的功能，这样既可简化系统的设计，同时提高系统的可靠性。
– ARM7TDMI不支持对MMU的管理。 – ARM7微处理器ARM7TDMI中的T表示支持压缩指令集 Thumb、D表示支持片上Debug、M支持内核硬件乘法 器。
2.1 ARM 微处理器概述
• 2.1.2 ARM 选型原则
– 鉴于 ARM 微处理器的众多优点，随着国内外嵌入式应用领域的 逐步发展，ARM 微处理器必然会获得广泛的重视和应用。但是， 由于 ARM 微处理器有多达十几种的内核结构，几十个芯片生产 厂家，以及千变万化的内部功能配置组合，给开发人员在选择方 案时带来一定的困难，所以，对 ARM 芯片做一些对比研究是十 分必要的。以下从应用的角度出发，对在选择 ARM 微处理器时 所应考虑的主要问题做一些简要的探讨。 – 1．ARM 微处理器内核的选择
• 其中，ARM7、ARM9、ARM9E 和 ARM10 为 4 个通用 处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足 不同应用领域的需求。SecurCore 系列专门为安全要求较 高的应用而设计。
嵌入式最小系统设计PPT课件
121 122 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160
第22页/共102页
8. 通用输入/输出端口 8个外部中断端口。 71个（多功能）复用输入/输出口。
9. UART 2个基于DMA或基于中断的UART。 支持5位、6位、7位、8位串行数据传送/接收 在传送/接收时支持硬件握手。 波特率可编程。 支持IrDA 1.0（115.2 kb/s）。 用于回环测试模式。
型总线结构。
第17页/共102页
2．系统管理器
支持大、小端模式（通过外部引脚来选择）。
包含8个地址空间，每个地址空间为32 MB，总共有 256 MB。
所有地址空间都可以通过编程设置为8位、16位或32 位宽数据对齐访问。
8个地址空间中，6个地址空间可用于ROM、SRAM等 存储器，2个用于ROM、SRAM、FP/EDO/SDRAM 等存储器。
• 10 M以太网接口为系统提供以太网接入的物理通
道，通过该接口，系统可以10Mb/s的速率接入
以太网。
嵌入式系统硬件体系结构设计
嵌入式系统硬件体系结构设计
一、嵌入式计算机系统体系结构
体系主要组成包括：
硬件层中涵盖嵌入式微处理器、存储器（sdram、rom、flash等）、通用设备USB和
i/oUSB（a/d、d/a、i/o等）
。在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个
嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在rom中。
硬件层与软件层之间为中间层，也称作硬件抽象化层（hardwareabstractlayer，hal）或板级积极支持纸盒（boardsupportpackage，bsp），它将系统上层软件与底层硬件拆分
开去，并使系统的底层驱动程序与硬件毫无关系，上层软件开发人员无须关心底层硬件的
具体情况，根据bsp层提供更多的USB即可展开研发。该层通常涵盖有关底层硬件的初始化、数据的输出/输入操作方式和硬件设备的布局功能。
3.系统软件层
系统软件层由实时多任务操作系统（real-timeoperationsystem，rtos）、文件系统、图形用户USB（graphicuserinterface，gui）、网络系统及通用型组件模块共同组成。
rtos就是嵌入式应用软件的基础和研发平台。
功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。
一个嵌入式系统装置通常都由嵌入式计算机系统和继续执行装置共同组成，而嵌入式
计算机系统就是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层共
同组成。继续执行装置也称作被控对象，它可以拒绝接受嵌入式计算机系统收到的掌控命令，继续执行所规定的操作方式或任务。
嵌入式系统设计与实现
嵌入式系统设计与实现
近年来，随着物联网和智能设备行业的迅速发展，嵌入式系统设计与实现成为
了一个备受关注的热点话题。嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，通常被嵌入到其他设备中，用于控制设备的各种功能。在这样一个信息时代，嵌入式系统已经无处不在，并且在各行各业中扮演着重要的角色。
一、嵌入式系统的定义和特点
嵌入式系统是指一种专门为特定应用设计的计算机系统，通常包括处理器、内存、输入输出设备以及操作系统和应用程序。嵌入式系统的特点是体积小、功耗低、成本低，并且具有高度可靠性和实时性。因此，嵌入式系统通常被用于控制、监测、数据采集等实时应用场景。
二、嵌入式系统的设计流程
嵌入式系统的设计流程通常包括需求分析、系统设计、硬件设计、软件设计、
验证测试等几个关键阶段。在需求分析阶段，工程师需要明确系统的功能需求和性能指标；在系统设计阶段，需要确定系统的整体结构和模块划分；在硬件设计阶段，需要选择合适的处理器、存储器、传感器等硬件部件；在软件设计阶段，需要编写系统的应用程序和驱动程序；最后，在验证测试阶段，需要对系统进行功能验证和性能测试，确保系统的稳定性和可靠性。
三、嵌入式系统的实现技术
嵌入式系统的实现技术包括硬件设计技术和软件设计技术两个方面。在硬件设
计技术方面，需要掌握电子电路设计、PCB设计、嵌入式处理器选型等知识；在
软件设计技术方面，需要掌握C/C++编程、嵌入式操作系统、实时系统编程等知识。此外，还需要了解信号处理、通信技术、嵌入式网络等相关技术，才能够设计和实现复杂的嵌入式系统。
四、嵌入式系统的应用领域
嵌入式系统设计与开发
嵌入式系统设计与开发
1. 引言
嵌入式系统是最近几十年来较为重要的技术之一，具有广泛的
应用领域。嵌入式系统一般是指在计算机系统或其他电子设备中
嵌入了专门的软件与硬件，以完成特定的任务。它广泛应用于家
用电器、汽车、医疗设备、通信设备、工业控制、航空航天等领域。本文将从嵌入式系统的设计与开发角度来讨论该技术的基本
实现原理、软件开发流程、硬件设计原则以及一些应用场景。
2. 基本实现原理
嵌入式系统的设计思路与传统计算机系统不同，它通常需要一
个微小的芯片来扮演整个系统的角色。因此，嵌入式系统的设计
架构非常紧凑，尽量减少硬件和软件的耗用，以实现更快的运行
速度与更低的功耗。嵌入式系统的设计与开发分为两个主要方面：软件开发和硬件设计。
3. 软件开发流程
嵌入式系统的软件开发一般有以下五个步骤：
1. 系统需求分析
在开发嵌入式系统之前，需要对系统进行需求分析。这可以帮
助设计团队确定需要实现哪些功能，并定义硬件和软件的最小要求。
2. 软件设计
在嵌入式系统的软件设计过程中，需要使用编程语言来实现所
需的功能。常用的编程语言有C、C++、Assembly等。由于嵌入
式系统通常只有很小的空间来存储程序，因此在设计时需要注意
代码的体积和效率。
3. 软件开发
在软件开发过程中，需要实现软件设计的方法和要求。在这里，开发人员需要验证软件的正确性，并进行相关的测试，以确保程
序的正确执行。
4. 系统集成
在硬件和软件开发完成后，需要将系统硬件和软件进行集成。
在集成过程中，需要对系统进行调试和测试，以确保所有组件能
够正常工作，并实现预期的任务。
嵌入式教学PPT-第3章 最小系统
3.1 最小系统
• 框图
时钟系统
调试测试接口
可选，但是在样 品阶段通常都会 设计这部分电路
供电系统 (电源)
嵌入式控制器 存储器系统
复位及其 配置系统
可选，因为许多面向嵌入 式领域的微控制器内部集 成了程序和数据存储器
• 各部件简介 ——电源
时钟系统
调试测试接口
供电系统
(电源)
时钟系统
嵌入式控制器
因为系统对这两组电压的要求比较高，且其功耗不 是很大，所以不适合用开关电源，应当用低压差模拟电 源（LDO）。合乎技术参数的LDO芯片很多，1117系列 芯片是一个较好的选择，它的性价比较好，且多个厂家 生产，减少采购风险。
• 各部件简介 ——电源
SPX1117主要特点：
0.8A稳定输出电流；
+ 5V
• 各部件简介 ——电源
2.设计末级电源电路 整个系统在3.3V上消耗的电流与外部条件有很大的
关系，这里假设电流不超过200mA，这样，电源系统 3.3V能够提供600mA电流即可。
分析得到以下参数：
3.3V电源设计最大电流：600mA；
• 各部件简介 ——电源
2.设计末级电源电路
在了解功率消耗之后，需要选择合适的器件。
复位及其
配置系统
调试测试接口
存储器系统
电供源电系系统统为整个系嵌统入提式供控制能器量，是整个复系位统及工其作的 基础，(具电源有)极其重要的地位，但却往往被忽配略置。系如统果电 源系统处理得好，整个系统的故障往往减少了一大半。
单片机最小系统设的计与实现
3
功耗控制需加强
当前设计在功耗控制方面还有一定欠缺，未来可 通过采用低功耗元器件和优化电源管理策略来降 低功耗。
未来发展趋势预测
更高性能的单片机
随着半导体技术的不断进步， 未来单片机的性能将不断提升 ，包括更高的处理速度、更低 的功耗以及更强的集成度等。
实例一：LED闪烁控制
01
硬件设计
02
选择合适的单片机型号，如STC89C52。
设计最小系统电路，包括晶振电路、复位电路和电源电路。
03
实例一：LED闪烁控制
• 连接LED灯和限流电阻到单片机的I/O端口。
实例一：LED闪烁控制
软件编程
01
02
编写LED闪烁控制程序 ，通过循环控制LED灯 的亮灭。
优化了系统性能
通过合理选型和配置元器件，提高了系统的稳定性 和可靠性，同时降低了功耗和成本。
提升了开发效率
采用模块化设计思想，简化了开发流程，提 高了开发效率，便于后期维护和升级。
存在问题分析
1 2
元器件选型局限性
受成本和采购渠道限制，部分元器件选型可能不 是最优，导致系统性能受到一定影响。
PCB设计待优化
单片机选型及特点
选型原则
01
根据实际需求选择合适的单片机型号，考虑性能、功耗、封装、
STM32最小系统原理图
STM32最小系统原理图
STM32是一款高性能、高可靠性的32位单片机系列产品，采用
Cortex-M内核。它可以用来设计各种嵌入式系统，包括家电、医疗设备、汽车电子和工业自动化等领域。在进行STM32的设计时，我们需要先画出
最小系统原理图，该原理图包含了STM32所需的电源和外围器件。
首先，我们需要为STM32提供合适的电源。通常情况下，我们可以使
用LM1117-3.3三端稳压器作为主芯片的电源。其输入电压可以在6V至
12V之间，输出电流为800mA，输出电压为3.3V。此外，还需要添加适当
的电容来提供电源稳定性。
接下来，我们需要为STM32添加晶振电路。晶振电路主要包括一个晶
振和两个电容。在选择晶振时，我们需要确定频率和精度。常见的选择包
括8MHz和16MHz的晶振。晶振电路的作用是为STM32提供系统时钟信号。
复位电路是STM32系统中非常重要的部分，它用于在系统启动时将芯
片复位到初始状态。复位电路主要由一个复位按钮、一个电阻和一个电容
组成。在启动或出现故障时，按下复位按钮将使STM32芯片重新启动。
调试电路主要用于在开发和调试过程中进行调试操作。它包括JTAG
或SWD接口、调试器、与调试器连接的引脚等。通过调试电路，开发人员
可以通过调试器进行单步调试、变量查看和性能分析等操作。
最后，我们需要为STM32添加一些扩展接口电路，如LED指示灯、按
键开关、LCD模块、以太网接口、USB接口、UART接口等。这些扩展接口
可以根据实际应用需求来选择和设计。
第四讲：DSP最小系统设计
一个DSP系统可以分为最小硬件系统和外围接口 涉及两个部分。DSP最小系统硬件包括电源、复 位电路、时钟电路、EMIF总线接口和仿真接口 等部分，缺一不可。
2013-7-15
1
电源电路 存储器 复位电路
DSP
JTAG接口
时钟电路
DSP最小硬件系统构成
2013-7-15
19
2013-7-15
仿真器
JTAG引脚分布
2013-7-15
20
2013-7-15
21
6、DSPs自加载
目的： –简化程序存储器的配置 –提高DSPs程序取指的速度 过程： –DSPs处理器在复位后起始阶段，把程序从外部 慢速、窄位的存储器自动加载到片上的高速、 宽位的程序存储器中执行，这种程序加载的方 式称为程序自加载（Boot_root）。
2
1、电源电路
பைடு நூலகம்
低功耗设计一直是嵌入式系统设计的重要指标。为了降低芯片功耗， TI公司的C6000系列DSP芯片采用了双电源供电方案，即内核电压和 I/O电压。降低内核电压可以降低芯片运行时的功耗。 如TMS320C6201，该芯片的电源分为两种，即内核电源（CVdd）和 I/O电源（CVdd），其中，I/O电源通常采用3.3V电压，而内核电源 通常采用2.5V或者1.8V电压。不同信号的DSP芯片内核电压可能不 同。 DM642处理器采用需要高精度、稳定的双电源供电模式，系统设计 了1个5V电源驱动，2个MOSFET的开关电源分别供给DSP核心电压 CVDD（1.4V）和外围电压DVDD(3.3V)供电。同时设置了一个带有同 时上电的双电源供电方式，它可以消除核心与I/O上电时序的延迟。 系统用一个肖特基二极管连接核心供电端与I/O端。核心与I/O的电 源稳压器应放置于接近DSP处，以使电源传输路径的感抗与阻抗最 小。
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引言
嵌入式系统是以应用为中心，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。本文主要研究了基于SEP3202（内嵌ARM7TDMI 处理器内核）的嵌入式最小系统，围绕其设计出相应的存储器、总线扩展槽、电源电路、复位电路、JTAG、UART等一系列电路模块。
嵌入式最小系统
根据IEEE的定义，嵌入式系统是：控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置。这主要是从应用上加以定义的，从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。不过上述定义并不能充分体现出嵌入式系统的精髓，目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
嵌入式最小系统即是在尽可能减少上层应用的情况下，能够使系统运行的最小化模块配置。以ARM内核嵌入式微处理器为中心，具有完全相配接的Flash电路、SDRAM电路、JTAG电路、电源电路、晶振电路、复位信号电路和系统总线扩展等，保证嵌入式微处理器正常运行的系统，可称为嵌入式最小系统。对于一个典型的嵌入式最小系统，以ARM处理器为例，其构成模块及其各部分功能如图1所示，其中ARM微处理器、FLASH和SDRAM模块是嵌入式最小系统的核心部分。
•微处理器——采用了SEP3203；
•电源模块——为SEP3203内核电路提供2.5V的工作电压，为部分外围芯片提供3.3V的工作电压；
•时钟模块（晶振）——通常经ARM内部锁相环进行相应的倍频，以提供系统各模块运行所需的时钟频率输入。32.768kHz给RTC和Reset模块，产生计数时钟，10MHz作为主时钟源；
•Flash存储模块——存放嵌入式操作系统、用户应用程序或者其他在系统掉电后需要保存的用户数据等；
•SDRAM模块——为系统运行提供动态存储空间，是系统代码运行的主要区域；
•JTAG模块——对芯片内部所有部件进行访问，通过该接口对系统进行调试、编程等，实现对程序代码的下载和调试；
•UART模块——用于系统与其他应用系统的短距离双向串行通信；
•复位模块——实现对系统的复位；
•系统总线扩展——引出地址总线、数据总线和必须的控制总线，便于用户根据自身的特定需求，扩展外围电路。
SEP3202简述
SEP3203处理器内嵌由英国ARM 公司提供的ARM7TDMI 处理器内核，整个芯片可以运行在75MHz。集成了支持黑白，灰度，彩色的LCD 控制器；多媒体加速模块，用于提供多媒体处理定点矢量乘加的计算能力；支持低成本的NAND Flash 控制器并可从其直接启动；支持多种外存类型：SRAM，NOR Flash，SDRAM；支持实时钟（RTC）；支持四通道的定时器和两通道的PWM；支持用于连接触摸屏通讯的SPI 协议；支持两个UART 控制器，其中一个支持红外传输；支持USB1.1 Device 控制器用于PC 与移动终端之间的高速信息传输；支持MMC/SD 卡控制器，用户可以扩展系统的存储能力和外设功能；支持兼容AC97 协议的控制器，用于音频文件的播放和录制。SEP3203 处理器内嵌20KByte 零等待的静态存储器（SRAM），用于多媒体处理时的核心代码与数据的存放，用户也可以将操作系统的核心代码或LCD 帧缓存存放在该处理器中，用于提供更高的性能和更低的能量消耗；6 通道DMA 控制器，为用户提供了高速的数据传输通道。为了支持低成本的系统方案，SEP3203 支持外部32 位/16 位数据总线，结合ARM 提供的Thumb 指令集，将大大降低系统成本和功耗，考虑到Nand Flash 的成本优势，SEP3203 处理器提供专用的Nand Flash 控制器，并支持系统直接从Nand Flash 启动。SEP3203 处理器采用LQFP176 封装形式（针对用户需求，我们还可以提供BGA 封装的版本）。
最小系统硬件的选择和单元电路的设计
•电源电路
电源电路的好坏，直接影响应用系统的稳定性、可靠性、功耗、成本及电池寿命和可靠性。电源系统的总体架构如图所示：
当电池电量充足时，由电池供给整个系统用电，当电池电量不足时，由5V输入电源一方面对电池充电，另一方面供给真个系统。主要包括以下几个部分：
• 3.3V~5V的DC-DC转换器，给SEP3203及其他需要3.3V电源的外围电路供电。
• 2.5V~5V的DC-DC转换器，给SEP3203芯片内核电路供电。
上电顺序为3.3V－2.5V。其中5V－2.5V转换电路前面连接RC延迟网络，可获得比3.3V较晚些的上电时间，时间设为约10ms。
电源电路中使用了大量的去耦电容，用于滤除交流成分，使输出的直流电源更平滑。同时，每个芯片的电源引脚和地之间都连接了这样的去耦电容，以防止电源噪声影响元件正常工作。
•晶振电路
晶振电路为微处理器及其他电路提供工作时钟，是系统必须的重要电路。本系统用两个晶振电路分别为微处理器及其他电路提供工作时钟，32.768kHz给RTC（实时时钟电路）和Reset模块，产生计数时钟，10MHz作为主时钟源。电路图如下。其中CD4096是非门。
•复位及唤醒电路
在应用系统中，复位电路主要完成系统的上电复位和系统在运行时用户的按键复位功能。SEP3202中的Reset方案主要是产生整个系统工作需要的Reset信号，处理wakeup信号，对外接的不规则reset、wakeup信号进行规则化，避免误触发。外围硬件复位电路如图所示：
该复位电路的工作原理如下：在系统上电时，通过电阻R5向电容C5充电，当C5两端的电压未达到高电平的门限电压时，RESET端输出为低电平，系统处于复位状态；当C5两端的电压达到高电平的门限电压时，RESET端输出为高电平，系统进入正常工作。当用户按下按钮K1时，C5两端的电荷被释放掉，RESET端输出为低电平，系统进入复位状态，再重复以上充电过程，系统进入正常工作状态。其中具体参数为：复位响应点电压（+2.9 ～3.00V），复位时间（140 ～560ms），有效复位条件（1V），并且支持手动复位功能。
除此之外，我们还增加了一个watchdog电路，用于监视系统状态，防止系统锁死。使能watchdog功能以后，需要软件周期性复位，以避免该模块产生中断或者复位。
设计该模块我们用到了芯片DS1232LPS。DS1232LP/DS1232LPS是一款低功耗的Micro Monitor芯片，用于监视微处理器控制系统的三个关键条件：电源、软件运行和外部故障。首先，DS1232LP/DS1232LPS精确的温度补偿电路用于监视Vcc 状态。一旦检测到主电源失效，
DS1232LP/DS1232LPS将产生一个掉电中断信号，强制将处理器重置为有效状态。当Vcc 回到电