嵌入式系统硬件接口设计

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今日课程内容大纲
v 嵌入式硬件系统组成 v 嵌入式硬件系统常见接口简介 v I2C总线接口设计 v SPI总线接口设计


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嵌入式硬件系统组成


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Intel公司Xscale处理器


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S3c2410处理器


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EP9315处理器


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嵌入式硬件系统常见接口简介
v SDRAM
Ø Synchronous Dynamic Random Access Memory Ø SDRAM内部使用通常的dram单元来存储数据 Ø 接口部分采用同步的寄存器与外界逻辑相连
v 特性
Ø 同步——接口信号使用同一个时钟同步 Ø 动态——存储器阵列需要不断刷新 Ø 寻址——采用列地址+行地址进行二维寻址


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嵌入式硬件系统常见接口简介
v Flash芯片分类
Ø NOR FLASH——可以直接寻址，支持XIP， 擦写较慢 Ø NAND FLASH——不能直接寻址，靠命令访 问，不支持XIP，擦写速度快，容量大
v 常见Flash供应商
Ø INTEL——nor flash Ø Spansion——nor flash Ø samsung——nand flash Ø hynix——nand flash Ø toshiba——nand flash


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Nor FLASH管脚与连接实例


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Nand FLASH管脚与连接实例


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嵌入式硬件系统常见接口简介
v UART（串口）
Ø 异步串行总线接口 Ø 作为嵌入式目标板与主机的连接之用 Ø 用作打印输出及命令输入（不作为数据输入用）


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I2C总线接口设计
v I2C简介
v I2C的历史，最开始用来控制智能电
池 v I2C使用两根双向信号线来传递数据
Ø Serial Clock Line (SCL) Ø Serial Data Address (SDA)
v 总线速度分为标准速度100kbps，快
速模式400kbps，高速模式3.4Mbps v 特点是：半双工，仅需要两根线 （所以又被称为2-wire总线）


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I2C总线硬件协议介绍
v SDA下降沿跟随一个SCL下降沿表
示传输开始 v SCL上升沿跟随一个SDA上升沿表 示传输结束 v 主设备传送一个字节到从设备


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I2C总线结构框图


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I2C总线的限制
v I2C总线设备都是OC/OD输出，所以
高电平靠上拉电阻产生
v 由于驱动能力和静态功耗限制，上
拉电阻不能取太小值，导致电压上 升率dV/dt受限 v I2C总线上总负载电容越小越有利于 驱动 v I2C高速规范要求负载电容小于 400pf


华清远见 v IICCON
Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø
实例分析-S3C2410 i2c控制器
Bit7 ACK使能位 Bit6 发送时钟分频选择 Bit5 中断使能 Bit4 未处理中断标志 Bit[3:0] 发送时钟分频步长 Bit[7:6] 模式选择（主/从，收/发） Bit5 总线状态指示 Bit4 数据输出使能 Bit3 总线仲裁状态 Bit2 从设备地址匹配状态 Bit1 0地址状态 Bit0 接收最低bit状态
v IICSTAT
v IICDS
Ø Bit[7:0]数据寄存器
v IICADD
Ø Bit[7:1] 7位地址寄存器


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SPI总线接口设计
v SPI总线从本质讲是一个同步串行总线，
最早使用在motorola的68系列单片机上 v 目前SPI总线广泛使用在各种嵌入式设备 上。

很多嵌入式处理器，存储器都支持该 总线，包括s3c2410 v SPI使用4根信号线传输数据：SCLK， MISO，MOSI，CS。

前三个信号是共享 的，CS是每个从设备独立的 v SPI比I2C速度更快，某些设计中可以达到 几十Mbps


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SPI总线框图
v 注意SPI每个从设备都有独立片选线


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v SPCON
Ø Ø Ø Ø Ø Ø
实例分析-S3C2410 spi控制器
Bit[6:5] spi访问模式控制 Bit4 spi时钟使能 Bit3 spi主从模式选择 Bit2 spi时钟极性选择 Bit1 spi时钟相位选择 Bit0 spi自动垃圾数据模式
v SPSTA
Ø Bit2 数据碰撞错误 Ø Bit1 多主设备错误 Ø Bit0 传输就绪
v SPPIN
Ø Bit2 多主设备检测使能 Ø Bit0 检测MOSI驱动使能或是释放总线
v SPPRE
Ø 波特率分频
v SPTDAT
Ø 发送数据寄存器
v SPRDAT
Ø 接收数据寄存器


谢谢

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