第7章ARM7系列芯片的外围电路设计

7.4 显示输出模块
l 7.4.1 7段数码管的工作原理 l 7.4.2 LCD的工作原理
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.4.1 7段数码管的工组原理
•在嵌入式系统中，经常用到7段数码管显示器 •来显示系统的工作状态、运算结果等各种信息， •7段数码管显示器是嵌入式系统与人进行人机 •对话的一种重要输出设备。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.1.3 时钟电路
基于时序电路的微控制器依靠时钟才 能正常工作。
晶体振荡器也分为无源晶振（也可称为 晶体，crystal）和有源晶振（也可称为振 荡器，oscillator）2种类型。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.1.4 复位电路
复位电路是微控制器系统最基本的组成 部分，可靠的复位设计是保证系统可靠运 行的前提条件。因为数字系统一上电时， 其内部状态是不可预知的，所以复位电路 的功能就是负责将微控制器内部初始化为 某个确定的状态。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.2 存储器电路与设计
l 7.2.1 l 7.2.2 l 7.2.3 l 7.2.4 l 7.2.5 l 7.2.6 l 7.2.7
嵌入式系统中存储器的分类 SRAM接口 SDRAM接口 PSRAM接口 NAND FLASH接口 NOR FALSH接口 存储器与ARM的连接
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.2.3 SDRAM接口
1. SDRAM特点
l 数据的读写需要时钟来同步，并且需要不断的刷新电 路来保证数据的不丢失
l 可以自由指定地址进行数据的读写
2. 逻辑结构
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
动态RAM的逻辑结构
1. 存储阵列BANK 2. BANK控制逻辑
l 主要有两种实现方式：单译码方式，双译 码方式。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
举例：IS61LV25616AL芯片
•美国ISSI公司的IS61LV25616AL芯片是采用高 性能CMOS技术、高速16位 512KB的SRAM。
•IS61LV25616AL芯片内部逻辑结构
•IS61LV25616AL芯片的引脚描述 •IS61LV25616AL芯片与LPC2100/2200系列的连 接示意图
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.3.3 键盘的驱动
•键盘扫描的过程是将行线逐列置成低电平， •然后读取列线状态，直到列线中出现低电平， •这时可知哪一行是低电平；然后将行线与列线 •的状态装入键码寄存器，进行按键译码，得到 •按下的按键的相应编码，这样就完成了按键 •扫描过程。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
嵌入式微控制器是整个系统的核心，负 责整个系统的运作，但是它不能独立工 作，必须配置额外的外围电路为其提供 必要的基本条件。
所谓最小系统结构，是指在嵌入式微控 制器外部增加尽可能少的电路模块，达 到一个可以让嵌入式微控制器独立工作 的状态 。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.1.2 电源电路
•电源是电子设备不可缺少的重要组成部分， •良好的电源设计是系统稳定运行的保障， •在进行硬件系统设计之前要估算整个系统 •的整体功率，然后在进行电源芯片的选型， •其性能的优劣直接关系到硬件系统的稳定 性 •和可靠性，以及电磁兼容性。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
电源设计的思路
•使用变压器将220v交流市电降到7v~20v的 •交流电，然后通过整流电路把交流电整流成 •直流电，通过滤波采用线性稳压器件，实现 •电压调节和稳压的作用，将较高的直流电压 •转变为系统所需的系统工作电源。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.3 键盘输入模块
l 7.3.1 l 7.3.2 l 7.3.3
键盘工作原理 键盘的硬件电路 键盘的驱动
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.3.1 键盘工作原理
••有•键主主盘要要通通是过 过嵌硬 软入件 件式方方系法法统来产产生中生键不键码可码值缺值，少，键的键 盘、盘 本本 身最身 只基会 是本带 按 的•橡•••键键码组实优缺输胶开码键成现点点关 的 盘入式键是是键组 确 结设、盘 接 硬盘成 定 构功 口 件备薄的的 、 简能 简 电。膜按行 去 单所单路式列抖，键必、较等矩动成有需使复多阵等本的用杂机，功低种硬方，械而能廉。件便价式相均。电；格、应由路较电的程。贵按序容。键 完式的 成、识 ，导别 非电、 编 •按结构形式可分为： • 非编码键盘 • 编码键盘
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.3.1 键盘工作原理
•键盘接口的功 能
• 去抖动 • 防串键 • 按键识别
•键•盘键接码口产生的工作原理
• 检查是否有键按下 • 去抖动 • 被按键识别 • 产生键码
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.3.2键盘的硬件电路
•常用键盘按键电路一般分为“独立式按 键电路”、“专用芯片式电路”和“矩 阵式电路”几种。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
举例：K9F28XXU0C芯片
•韩国三星公司的K9F28XXU0C是一个含有4M位 备用容量的128M位Flash存储器，提供16M 8位 或8M 16位两种结构 。
•IS61LV25616AL芯片内部逻辑结构
•IS61LV25616AL芯片的引脚描述 •IS61LV25616AL芯片与LPC2100/2200系列的连 接示意图
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.2.4 PSRAM接口
1. PSRAM特点
l 内部结构跟SDRAM相似，外部接口却跟SRAM相似 l PSRAM容量没有SDRAM密度高，但是比SRAM高很
多，支持突发模式； l 价格上比相同容量的SDRAM稍贵，却比SRAM便宜
很多； l 比较于SDRAM，PSRAM的功耗要低很多
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
ROM（只读存储器）
l ROM是一种只能读出预先存储数据的固态 半导体存储器，其特性是ROM所存的数据 稳定，断电后数据不会改变；其结构较简 单，读出较方便，因而常用于存储各种固 定程序和数据。
l ROM可以分为掩膜式只读存储器 （MROM）、可编程只读存储器 （PROM）、可擦可编程序只读存储器 （EPROM）、电可擦可编程只读存储器 （E2PROM）和闪速存储器（FLASH Memory）。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.2.5 NAND FLASH接口
1. NAND FLASH接口的特点
l 共用地址线和数据线，需要控制信号线来配合数据的 读和写
l I/O端口只有8个，不能按字节随机编程，适合于纯数 据和文件存储。
l 速度要比NOR型的并行传输模式慢很多，读操作较 慢；
l 由于芯片尺寸小，引脚少，NAND型是位成本（bit cost）最低的固态存储器。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.2.7 存储器与ARM的连接
具体连接••3方方2式位法，AR即和M主的原存地则地址址空空间间为和4G外B设，接采口用地统址一空编间址是的 l 数据•总统一线在同一个地址空间的不同区间，不同的厂家 l 控制•总的处线理器的地址空间分配不同。 l 地址总线
•存储器的控制信号主要有芯片使能、读/写、 •读写控制、行列地址选择和时钟等信号，由 •这些信号的组合实现了对存储器的读写访问 •所特有的时序约束要求。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.2.1 嵌入式系统中 存储器的分类
嵌入式领域中存储器一般可分为两大 类：随机访问存储器（Random Access Memory，RAM）和只读存储 器（Read Only Memory，ROM） 。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
RAM（随机访问存储器）
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
举例：MT45W4Mx16PFA芯片
•MT45W4Mx16PFA芯片是一种高速、CMOS动 态随机存取存储器，其存储容量为4Meg*16bit的 64Mb，适用于低功耗的便携式应用 。 •MT45W4Mx16PFA芯片引脚描述 •MT45W4Mx16PFA芯片与LPC2100/2200系列 的连接示意图
第7章ARM7系列芯片的 外围电路设计
2020/11/26
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.1 嵌入式硬件系统模块
l 7.1.1 l 7.1.2 l 7.1.3 l 7.1.4 l 7.1.5
最小系统结构 电源电路 时钟电路 复位电路 存储器系统
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.1.1 最小系统结构
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
举例：HY57V561620芯片
•韩国现代HY57V561620芯片是支持自动刷新 （Auto-Refresh）和自刷新（Self-Refresh）功 能 的 4M×4bank×16位（32M字节）的 SDRAM 。
•HY57V561620芯片引脚描述 •HY57V561620芯片与LPC2100/2200系列的连 接示意图
l RAM也可称为读写存储器，其存储单元中 的内容在机器运行期间可按需随意读/写， 且访问速度与存储单元的位置无关，无需 经过中间电路的驱动。因为RAM在断电时 将丢失其存储内容，所以主要用于存储短 时间使用的程序。
l 根据存储信息原理的不同， RAM又可以分 为SRAM（Static RAM，静态随机存储 器）、SDRAM（Synchronous Dynamic RAM，同步的动态随机存储器）和 PSRAM（Pseudo Static RAM，假静态随 机存储器）。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
FLASH存储器
l FLASH是在EPROM和E2PROM 基础 上发展起来的，兼有RAM和ROM两 者的优点，是一种可在系统（InSystem）进行电擦写，掉电后信息不 丢失的存储器。其具有高集成度、大 容量、高速度、低成本的特点 。
l 根据不同的应用场合，FLASH的实现 技术分为 NOR型FLASH 和NAND型 FLASH 。
• 复位功能
• •
上电复位 按键复位
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.1.5 存储器系统
•存储器是计算机系统中用来存放程序和数据 •的记忆设备。
•在进行扩展嵌入式存储器时，一般采用存储 •密度较大的存储器芯片，使其存储容量与 •应用软件的大小相匹配。另外，对于没有总线 •接口的微处理器，需要通过I/O口模拟总线时序 •来访问片外存储器，或者使用I2C、SPI等串行 •接口连接片外存储器。
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
举例：SST39V160芯片
•SST公司的SST39V160芯片容量为2MB，数据 宽度为16bit的CMOS 多功能FLASH器件 。
•SST39V160芯片内部逻辑结构
•SST39V160芯片的引脚描述
•SST39V160芯片与LPC2100/2200系列的连接 示意图
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.2.2 SRAM接口
1. SRAM特点
l 具有极高的读写速度 l SRAM属于易失性存储器，电源掉电后SRAM中的数
据将会丢失
2. 逻辑结构
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
Fra Baidu bibliotek
静态RAM的逻辑结构
1. 存储矩阵 2. 存储器读/写控制逻辑 3. 双向数据缓冲器 4. 地址译码器
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
7.2.6 NOR FLASH接口
1. NOR FLASH接口的特点
l 数据线和地址线是独立分开的，所以它可以像SRAM 一样与系统的数据总线相连
l 传输效率很高 l 支持芯片内执行( XIP，eXecute In Place)程序，因此
嵌入式系统中经常将NOR芯片做启动芯片使用。
2. 逻辑结构
第7章ARM7系列芯片的外围电路设 计
NAND FLASH的逻辑结构
•CPU与NAND FLASH的通信（地址信息、 命令信息和数据信息）只能通过I/O[7:0]进 行传递，地址信息分别对应产生出访问存储 阵列的列地址、页地址和块地址。 •NAND FLASH以页（528Bytes）为单位读 写数据，再以块（32个页）为单位擦除数据， NAND FLASH的具体容量由FLASH上有多 少个块所决定，NAND FLASH中包括三类 地址：列地址（A7~A0）、页地址和块地址