嵌入式系统应用实例

物流盘点机系统硬件原理框图如图9-1abc所示，硬 件部分主要包含有核心板，系统板和专用键盘及 LCD 显示器三个部分。
1）系统核心板简介
核心板是整个系统的核心，集成了盘点机系统的微
处理器、SDRAM单元、NAND Flash单元以及它们
所需要的辅助部件，如晶体振荡器（12MHZ和
32KHZ两组），电源模块等等。核心板图和PCB板图
图9-3核心板SDRAM部分的原理电路图
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4）核心板电源
图9-4是核心板电源部分的原理电路图。图中，采用
MIC5207电源芯片将来自系统板的3.3V电压转换为两
组1.8V电压供给处理器内核使用。核心板上还有一些辅
助电路，包括上拉电阻，滤波电容，以及供处理器使用
的主时钟晶振，供外设适用的辅助时钟晶振等，它们一
HY57V561620是一款4Banks×4M×16Bit的 SDRAM芯片，采用3.3V电源供电，比较适合嵌 入式系统。SDRAM与其它的RAM相比，有许 多独特的优点，容量大，功耗低，速度快，最快 可以工作在166MHz频率下，通常存储时间为 10ns。在高速存储系统中SDRAM是必不可少 的外部存储设备。SDRAM通过S3C2410片内10
图9.1b 核心板部分的示意图
核心板是整个系统的核心，集成了盘点机 系统的处理器，SDRAM单元，NAND Flash单元以及它们所需要的辅助部件
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图9.1c 核心板PCB图（6层）
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图9-2 NAND FlashROM的原理图
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3) SDRAM随机存储器
SDRAM被用来运行操作系统以及各类数据的 缓存，图9-3是核心板 SDRAM 接口部分的原理 图，系统采用两片HY57V561620 16M×16Bit SDRAM芯片，共同组成32Bit数据宽度， 64MB内存。
核心板通过标准144芯SIMM插座与母板连接。核心板
是一个最小的ARM9硬件系统板，具有较好的通用性，
可以作为不同产品开发设计的基础。
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图9.4 电源原理图
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9.2.2系统板（应用板）的组成与工作原
系统板起两方面的作用，一方面对核心板提供支持。 如为核心板供电，提供外设到核心板的连接，另一方面 为各种外设提供了接口。系统板主要集成有RJ-45网络 接口、USB 主／从设备接口、串行接口、LCD显示器 接口、CF卡接口、键盘等接口电路。同时，还有包含有 一些相应的控制转换电路（如可编程器件CPLD）和电 源管理部分。核心板和母板之间采用标准SIMM插槽连 接，外设和系统板之间采用相应的外设接口连接。其中 可编程器件CPLD采用的是Altera公司的 EPM3032ATC44-10的CPLD芯片。CPLD器件可以实 现高速的FIFO或者利用其灵活的可编程性，可以作为 核心板与外部其他功能模块的通用接口（如实现了一个 IDE接口）。因为S3C2410本身没有CF卡（半导体辅 助存储器中的一种）接口，所以为了连接CF卡，必须采 用转换接口。实际系统中采用了总线接口的IDE接口转14
第9章开发应用实例
9.1 概述
随着现代物流业仓储、超市等行业的快速发展，物品流 动的速度越来越快，仓储库存周期也越来越短。这样物流 仓储盘点行业的压力也越来越大，传统的人工盘点方式已 经不能适应现代物流的发展。为了解决这一问题，国际上 一些物流先进国家已经采用专业的盘点设备——盘点机， 用于物流盘点。
起 构 成 了 ARM 的 最 小 硬 件 系 统 板 。 系 统 所 使 用 的
S3C2410处理器是一款FBGA封装的高速处理器，运行
时钟频率为203MHz，这种FBGA封装的高速处理器需
要使用多层电路板设计。本系统核心板工作在高速信号
下，为了布线方便，减少干扰，采用了六层电路板设计，
第二层为接地面，四层为电源面，其他各层为信号层。
它按页进行自动编程，每一页大小为528（512+16） 字节，编程的典型时间为200µs。擦除则按照块进行， 每一块的大小为16K字节，典型的擦除时间为2ms。它 在页面中读取单个数据的时间为50ns。K9F1208总共 有48个引脚，起作用的只有8根I／O口线、读写控制线 和电源线等。I／O口是地址、命令输入和数据输出／输 入的复用端口。K9F1208还提供了ECC错误纠正码， 实现坏区检测以及实时映射，这样它具有高达10万次的 编程／擦除周期，数据保存长达10年。在S3C2410内 部集成有NAND Flash控制器，可以在硬件上直接与 NAND Flash相连。在盘点机中，NAND Flash被用6作
如图9.1b,c所示。
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·图9.1a硬件平台示意图
扫描仪
RS232
USB
Audio
以太网网卡 CS8900
S3C2410
SDRAM NAND FLASH
CF Card
LCD显示器
键盘
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2） FlashROM程序存储器
在核心板中，微处理器采用的是基于ARM920T核的 S3C2410微处理器。系统的程序存储器采用的是 NAND Flash，芯片的型号是Samsung公司的 K9F1208，容量为64MB，NAND FlashROM 接口电 路原理如图9-2所示。
本章首先介绍了系统硬件部分设计及工作原理，在 软件部分介绍了Windows CE操作系统的移植和定制， 驱动程序和支持软件的编制。盘点机除了支持常用的 设备，还需要支持串口条形码扫描仪，CF卡等设备。
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实物图片
便携式盘点设备外观
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9.2 硬件平台的设计
嵌入式设备的硬件架构一般都是以嵌入式微处理器 为核心，通过处理器接口扩展以及系统硬件的支持， 把众多的外设单元集成到整个系统中，并通过CPLD 等逻辑转换器件和其它硬件电路完成对外设模块进行 读写和控制操作。
我们在设计时采用了目前流行的嵌入式微处理器作为系
统核心部件。其微处理器选型是采用韩国三星公司生产的
S3C2410 微 处 理 器 ， 操 作 系 统 采 用 了 Windows
CE .NET 4.2嵌入式操作系统。整个系统的硬件部分主要
分为三个大的模块：核心板、系统板和专用键盘及 LCD
显示器。
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在核心板上集成了微处理器 、64MB SDRAM和 64MB NAND Flash模块及部分支持电路。在系统板 上设计有与核心板连接的接口，同时又集成有显示器 接口，以太网接口，USB接口，串口，CF卡和IrDA 条形码扫描接口等各种外设及以相应的控制部件，另 外还有电源管理与转换等一些附属电路。31键的专用 键盘是采用超低功耗的MSP430单片机作为控制器来 对键盘进行编解码，通过自定义的串行键盘口接入系 统板。显示部分是采用192*64 LCD字符型显示器。