嵌入式系统(清华大学)

液晶显示器（ Liquid Crystal Display-LCD ）
当光线穿透液晶物质时，光线会因为液晶物质内部折结构 而改变光线的路径。 当液晶被加上电压后，液晶的内部结构会产生扭曲，所通 过液晶物质的光线也就会被改变原本行径的角度，形成明暗 线。 液晶显示器上具有一大堆液晶物质陈列，每一个图案像素 就用一个液晶单元表示，当一个像素需要改变显示状态时， 就对这一个液晶单元施以电压，它就会对于背光所发射穿透 晶单元的光线做显示角度的改变，也就可以控制所显示的明 暗光线。
CPLD 电路图
Audio_3P3V MIC5219 USB_5V
电源系统
SYS_PWR USB_5V_PWR
MAX1703 AUDIO_5V BACKLIGHT_5V MAX1796 MIC5219 MIC5219 DC_4P2V MIC5219 MIC5219 LCD_3P3V CF_3P3V ACC_3P3V IRDA_3P3V SD_3P3V USB_3P3V SMSC_3P3V
AC97 Codec
CS4201
• Crystal CS4201,
– – – – PXA250 AC 97 control pins 兼容 AC97 2.1 协议 . 20 位 DA 18 位 AD （立体声） .
• BLR • PCR • AUDIO_ON:
– 0: Turns off the Audio CODEC power – 1: Turns on the Audio CODEC power
T2 T1
加速度计——电路图
CPLD
• • • • • • • • 板级寄存器 BLR ， BSR ， BCR…… CF 卡， USB 的一些相关逻辑 电源、复位处理 外设中断管理 按键 S2 交换 Flash 的处理 加速度计的操作 按键和指示灯 其他外设控制
BLR
BIPR and BIMR
SIR
FIR
红外线部分电路图
触摸屏
接触面板可以取代鼠标、键盘或者是手写笔等等的数 据输入装置。 按面板的种类可以分为几种，电阻式、电容式、音波 式、红外线式以及近场感应式等等。 触控面板的市场上，主要的产品大多是电阻式，占了 大约百分之七十二，其余的还有 XGT (Extra Glass Techology) 式触控式面板，大约占了百分之二十。 4 线电阻式 /5 线电阻式
《嵌入式系统》
第三讲 嵌入式系统平台 ---SitSang 评估板
主要内容
• Sitsang 介绍和基本操作 • 板上设备介绍 • 板级设备操作
SitSang/PXA250 开发平台
• 一块外接的锂电池，电压为 3.7V ，电容量为 1500mAH • 一个交流稳压 / 直流输出电源
– 输入为 90~240VAC ， 50~60HZ, 输出为 -6V ， 900mA
LTM04C380K 框图
பைடு நூலகம்CD 显示控制时序
LCD 电路连接
LCD Controller
液晶显示器
• Toshiba LTM04C380K 640x480 16-bit LCD • 为了使 LCD 可见，必须打开背光逆变器 HBL0204 。 • 背光亮度由 PWM0 控制
VIN: SYS_PWR VCC: BACKLIGHT_5V
Transceiver
Data bus
LAN91C96 LAN controller
Address bus
Driver
Address bus
ISOLATION TRANSFORMER PE65726
CPLD
网卡电路图
网卡相关板级寄存器
加速度计
• • • • 芯片型号： ADXL202JE 可以测量 x 、 y 两个方向的加速度 测量范围 ±2g Accelerations = (T1/T2 – 50%) / (12.5 %) g
触摸屏
• 是覆盖在输出设备上的输入设备，它记 录触摸位置。把它覆盖在显示器上，使 用者可对显示的信息做出反应。 • 两种最常见的触摸屏是电阻式触摸屏和 电容式触摸屏。电阻式触摸屏用二维电 压表来探测位置。
四线触摸屏原理
Touch Screen
Touch Screen
• 控制芯片
– Burr Brown ADS7846 ， – 通过 PXA250 的 SSPC 连接 , 使用 National Microwire* Frame 格 式， – 通过板上 J4 连接
红外线收发（ 2 ）
IrDA1.0 ，这个版本是在 1994 年时所发表，采用波 长 0.85 到 0.90 微米的红外线传输。 传输速度 115.2Kbps ，距离大约在 1 公尺之内， 发射接收角度在 30 度之内； FIR1.1 标准， 1995 年时发表，传输速度可达 4Mbps VFIR 标准， 1999 年发表，传输速度可达 16Mbps ，有效距离到达 8 公尺。
Flash 基本原理
• NAND 结构
– 串行结构 – 存储单元分为页，由页组成块 – 读写以页为单位，不能方便的随机存取
• NOR 结构
– 并行结构 – 可以按字节读写（擦除必须按块） – 可以芯片内执行（ XIP ）
Flash 电路图
红外线收发（ 1 ）
红外线收发模块主要由三部分所组成： 红外线发光二极管：发射红外线波，波长在 0.85 到 0.9 微米之间， 硅晶 PIN 光检二极管：接收红外线信号的单元， 所接收到的信号会传送到控制电路中，再传送到嵌 入式系统微处理器作数据处理或者数据储存。 控制电路
SitSang 板框图
IrDA FF UART MMC/SD Card BT UART SPI to Touch Screen Touch Screen USB Client LCD Toshiba LTM04C380 K
PXA250 Application processor
Compact Flash USB Host controller Driver and Transceiver
存储器： • 64M SDRAM • 64M Flash 扩展口： • 1 个 CF 插槽（ Compact Flash ） • 1 个 SD 插槽（ MMC/SD Card ） • 1 个扩展板卡插槽（ Expansion Card Slot ），可供用户进一步 开发 多媒体接口： • 东芝 LTM04C380K 液晶屏（ LCD ） • 另配有通用 LCD 连接口，支持其他型号的液晶屏 • 触摸屏控制器 • 音频编码解码器，（ AC97 Codec ）带 MIC, LINEIN 及 HEADPHONE 插孔
Accelerometer sensor
开机和复位
• 电源按键
– S1 ：电源按键 – 电源指示
• D11: 系统上电指示 • D10: 3.3v 电源指示 • D15: 4.2v 电源指示
• 复位按钮
– S6 ：硬件复位 – S5 ： GPIO 复位
电源和充电
• 电池
– 3.7 VDC, 1500mAh Li-Ion 电池 – 上电时必须使用电池
Sitang 板外设介绍
• • • • • • • SDRAM Flash IrDA LCD CPLD Touch Screen PCMCIA/CF/MMC/SD
内存接口
SDRAM
• Single Data Rate • 设置工作频率 • RAS 和 CAS
SDRAM 电路图
Flash 存储器
AC97 Codec CS4201
SDRAM
Audio Jack
Flash Memory
Ethernet Controller
Power System
Boot ROM
Expansioncard slot
CPLD & Board level Registers
Debug Leds
HEX-encoding switches
ON/OFF: XS_PWM0
0ms 1ms
MMC/SD
• MMC 控制器可支持 MMC 系统，它为一种低价数据存贮通讯系统。 可从 MMC 协会的网页 www.mmca.org 了解 MMC 系统的详细介绍。 应用处理机的 MMC 控制器支持 MMC 系统定义 V2.1 ，除了不支持 1 和 3 字节数据传送，最大块大小为 1023 。 • MMC 控制器支持至 MMC 栈的标准 MMC 或串行外围接口（ SPI ）总 线的翻译规程。访问应用处理机的软件必须指定使用 MMC 或 SPI 方式作为与 MMC 控制器通讯的规程。 • MMC 控制器特性如下： 数据传送速率可高至 20Mbs 。 一个响应 FIFO 。 双接收数据 FIFO 。 双发送 FIFO 。 支持 MMC 或 SPI 方式的两个 MMC 。
中断源
BIPR BIPR[x]
BIMR AND GPIO OR BIMR[x]
BIMR[x] BIPR[x]
BIPR[x] BIMR[x] BIPR[x] BIMR[x] GPIO
IRQ
IRQ1 IRQ2 IRQ3 Clear BIPR
GPIO CPU IRQ1 Handler IRQ2 Handler IRQ3 Handler
• 一块 LCD 彩色显示屏，
– 带触摸屏和背光
• 一根两端普通接头的双绞以太网线
– 可通过 HUB 或交换机于计算机相连
• 一根两端交叉对接的双绞以太网线，
– 可用于与计算机直接相连
• 一根 JTAG 专用电缆 • 一根连接标准的 9 针串口（ COM port ）的电缆
Sitsang 主要组成部分
Sitsang 主要组成部分（续）
通讯口： • 全功能 UART 串口（ FF-UART ）和蓝牙 UART 串口（ BT-UART ） • 1 个 USBClient 口 • USB host 控制器 ，带两个 host 口 • 标准 LAN91C96 以太网控制器 • I2C 总线通信 • 1 个红外 (IrDA) 收发器 • 脉宽调制控制 用户接口及其它： • 32 个独立的 LED ， 1 个 16 值编码的预设开关，可供用户程序使 用 • 1 个五方向迷你游戏杆，两个软件按钮可供用户程序使用 • 电源开关以及重启按钮和 GPIO 重启按钮 • 可供用户程序使用的加速度传感器
液晶显示器（ Liquid Crystal Display-LCD ）
液晶显示器做为数据输出的显示之用。 LCD 屏幕比起 CRT 屏幕具有许多的优点：体积小、重量 轻以及低辐射。 LCD 屏幕的显示原理是利用液晶的特性来处理显示的效果 。 液晶是一种介于固态与液态之间的物质，它具备了固态晶 体的光学特性，也具有液态物质的流动特性。
• 两组 32MB 的 Flash. • 在开机时按 S2 按钮可以切换两组 Flash
0x0000,0000 Bank 0 32MB 0x03FF,FFFF 0x0000,0000 Bank 1 32MB 0x03FF,FFFF Boot from B0 Boot from B1 Bank 1 32MB Bank 0 32MB
• 相关的板级寄存器： • BLR Bit: BSR • TS_PEN_DOWN:
– 0: Touch screen pen up – 1: Touch screen pen down
• BIPR:
– TOUCH_SCREEN_IRQ,Set to 1 when touch screen is touched
USB 从设备
CF 卡框图
PXA250 Driver and Transceiver CF Card
CPLD
Driver and Transceiver
单 CF 卡
双 CF 卡
CF 卡内存映象
USB 主设备
Data bus
PXA250 Application Processor
Transceiver
Data bus
ISP1161 USB controller
Address bus
Driver
USB USB Port Port
Address bus
CPLD MAX1823
USB 相关寄存器
网卡框图
ROM AT93C46A
PXA250 Application Processor
Data bus
• 充电器
– – – – – 输入： 90~264VAC, 50~60Hz 输出： -6VDC, 900mA 充电器连接到 J18 D8 ：充电指示灯 最大充电时间： 3 小时
• USB 充电器
– 输入： 5VDC, 500mA
JTAG 电缆
指示灯
• • • • • 电源指示 充电指示 网卡信号指示 可编程指示灯 32 位 LED 阵列