第4章 S3C2410处理器硬件结构

本书为了方便使用，在文件def.h中对特殊功能寄存器统一 定义。同时定义了全局使用的数据类型和各种起始地址。
#define U32 unsigned int #define U16 unsigned short #define S32 int #define S16 short int #define U8 unsigned char #define S8 char
#define TRUE 1 #define FALSE 0
#define FCLK 202800000 #define HCLK (202800000/2) #define PCLK (202800000/4) #define UCLK PCLK
#define _RAM_STARTADDRESS #define _NONCACHE_STARTADDRESS #define _ISR_STARTADDRESS #define _MMUTT_STARTADDRESS #define _STACK_BASEADDRESS #define HEAPEND
XTOrtc
C 1 20 2 2p F
1
2
2
2
2
A ) X - TA L
B ) R T C C lo c k
外部振荡器电路有12MHz晶振和2个15pF的微调电容组成， 12MHz的时钟信号经过片内的PLL倍频可以达到203MHz。
系统所需要的RTC时钟采用相同的方式。
4.4.3 复位电路设计
时钟系统
0x30000000 0x31000000 0x33ffff00 0x33ff8000 0x33ff8000 0x33ff0000
4.4 最小系统
一个嵌入式处理器自己是不能独立工作的，必 须给它供电、加上时钟信号、提供复位信号，如果 芯片没有片内程序存储器，则还要加上存储器系统， 然后嵌入式处理器芯片才可能工作。这些提供嵌入 式处理器运行所必须的条件的电路与嵌入式处理器 共同构成了这个嵌入式处理器的最小系统。而大多 数基于ARM处理器核的微控制器都有调试接口，这 部分在芯片实际工作时不是必需的，但因为这部分 在开发时很重要，所以也把这部分也归入最小系统 中。
在S3C2410的地址空间0x48000000～0x60000000之间，存
有大量的SFR（Special Function Registers，特殊功能寄存器） 用于实现对内部外围模块的控制。特殊功能寄存器在书中表4.3 中列出。
注意：
➢ 表中所给的只是小端方式地址，只可以用在小端模式， 若使用大端模式，必须采用大端地址。
2
1
VDD33 V
R1 08 1 0K
+ C1 62 1 0u F/1 6 V
D2 IN4 1 48
U2 0A 1
7 4F0 4
U2 0B 23
7 4F0 4
U2 0C 45
7 4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0 4
6 RESET n RESET
R ESET
该复位电路的工作原理如下：在系统上电时，通过电阻 R108向电容C162充电，当C162两端的电压未达到高电平的门限 电压时，Reset端输出为高电平，系统处于复位状态；当C162两 端的电压达到高电平的门限电压时，Reset端输出为低电平，系 统进入正常工作状态。
2.设计电源电路 电源设计在确定电压需求之后，需重点分析功耗要求。
S3C2410A处理器1.8V消耗的电流约100mA。为了保证 可靠性并留下余量，则电源系统1.8V能够提供的电流应当 大于300mA。
整个系统在3.3V上消耗的电流与其他功能模块和外部 条件有很大的关系，这里假设电流不超过300mA，这样， 电源系统3.3V能够提供600mA电流即可。
4.1 S3C2410A处理器概述
S3C2410A在包 括ARM920T内 核的同时，还 增加了丰富的 外围资源。
ARM公司的 技术规范
芯片制造厂 商的扩展
具备16KB的指令Cache 和16KB的数据Cache和 MMU
高性能嵌入式系统的 总线标准 AMBA
扩展高速总线AHB
外部存储器管理
桥接高速外设总线APB
➢ 访问单元中的B表示8位寄存器，必须使用LDRB/STRB 或字符型指针（char int *）访问。
➢ 访问单元中的HW表示16位寄存器，必须使用LDRH/STRH 或字符型指针（short int*）访问。
➢ 访问单元中的W表示32位寄存器，必须使用LDR/STR或 字符型指针（int *）访问。
复位电路可以使用简单的阻容复位，这个电路成本 低廉，但不能保证任何情况产生稳定可靠的复位信号， 所以一般场合需要使用专门的复位芯片。
VDD
10k
10uF
S3C2410A
nRESET
阻容复位电路
简单使用的复位电路设计
本系统采用较简单的RC复位电路，经使用证明，其复位逻 辑是可靠的。复位电路如图所示：
4.4.2 晶振电路设计
时钟系统
调试测试接口
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
目前所有的微控制器均为时序电路，需要一个时钟 信号才能工作，大多数微控制器具有晶体振荡器。简单 的方法是利用微控制器内部的晶体振荡器，但有些场合 （如减少功耗、需要严格同步等情况）需要使用外部振 荡源提供时钟信号。
供电系统2.输入的嵌入电式压控制、器电流； 复位及其
(电源)
配置系统
3.安全因素；
4.输出纹存波储器；系统
5.电池兼容和电磁干扰；
6.体积限制；
7.功耗限制；
8.成本限制。
1.分析需求 S3C2410A处理器所需要的电源类型：
➢ 复位模块和端口寄存器所需要的电源：1.8V ➢ 处理器内核所需电源：1.8V ➢ PLL模块所需要的模拟电源和数字电源：1.8V ➢ RTC模块为时钟电路提供的电源：1.8V ➢ 存储器端口和普通IO口所诩的数字电源：3.3V ➢ ADC模块所需要的模拟电源：3.3V
调试测试接口
供电系统 (电源)
嵌入式控制器 存储器系统
复复位位及及其其 配配置置系系统统
微控制器在上电时状态并不确定，这造成微控制器 不能正确工作。为解决这个问题，所有微控制器均有一 个复位逻辑，它负责将微控制器初始化为某个确定的状 态。这个复位逻辑需要一个复位信号才能工作。一些微 控制器自己在上电时会产生复位信号，但大多数微控制 器需要外部输入这个信号。
+3. 3 V
SP708
MR
VCC
NC
RST
PFI
RST
GND
PFO
RST
LSP3CC22040100A
RST
4.5 JTAG调试接口设计
时钟系统
调试测试接口
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
4.3 特殊功能寄存器
寄存器的状态决定硬件如何工作，为了使硬件工作于某种 状态，可以通过修改寄存器的值来实现。
例如：S3C2410X处理器的工作频率可达203MHz，但决不是只能 工作于该频率。可以通过修改内部寄存器的值，使处理器工作 在不同的频率下，通常所说的超频就是通过修改CPU的时钟相关 的寄存器的值来实现的。
VDD18 V
B AT 1
R 6 00 0
VDDR TC
D 60 0 1 N4 14 8
D 60 1 1 N4 14 8
VDD33 V 1
R 1 05 3 30
21
B AT T E RY
2 LED3 3 V
VDD5V
C 6 07 1 00 n F
C 6 03 1 0u F
U6 01
LM1 11 7 -3 3
分析得到以下参数：
3.3V电源设计最大电流： 600mA；
1.8V电源设计最大电流：
2.设计电源电路 电源设计在确定电压和功耗需求之后，需分析的就是
电源的纹波、效率、调整率、外部提供的输入电源等。
其中的输入电源通常选择高质量的5V直流稳压电源。 5V输入电压经过DC-DC转换器可以实现5V到3.3V和5V 到1.8V的转换。电路如图所示。 DC-DC模块的输入和输出需加滤波电容； 电源设计通常采用LED指示灯提示； RTC模块需要长期供电，即使外部掉电也不能让RTC 模块停止工作，因此添加电池来供电。
由此可见，在电源系统中，至少需要3.3V和1.8V的两 种直流稳压电源，如果对AD要求精度，模拟电源部分需 要单独设计。
2.设计电源电路
实际的电源电路设计还需要考虑整个电路 板的其他模块对电源的需求，并具体到对1.8V 和3.3V的需求。
除处理器外，其他模块对1.8V电源有需求 的较少，但对3.3V电源有需求的模块较多。
第4章 S3C2410A处理器硬件结构
4.1 S3C2410A处理器概述 4.2 引脚介绍 4.3 特殊功能寄存器 4.4 最小应用系统设计
S3C2410是Samsung公司推出的一款16/32位RISC处理器， 基于ARM920T内核，支持ARM和Thumb指令集，芯片内集成 丰富外设，而且具有非常低的功率消耗。使该系列微控制器 特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和POS机等场合。 在小尺寸上为手持设备和普通应用提供了低价格、低功耗、 高性能的解决方案。
当用户按下按钮RESET时，C162两端的电荷被泻放掉， Reset端输出为高电平，系统进入复位状态，再重复以上的充 电过程，系统进入正常工作状态。
实际工程使用的复位电路设计
SP708/R/S/T——低功耗微处理器复位监控芯片： ➢ 复位脉冲宽度-200ms； ➢ 最大电源电流40uA； ➢ 支持开关式TTL/CMOS手动复位输入； ➢ Vcc下降至1V时，nRESET信号仍然有效； ➢ SP708/R/S/T支持高/低电平两种方式。