S3C4510B型ARM微處理器最小系統(tǒng)構(gòu)建

1 引言

　　目前，各種各樣ARM微處理器的設(shè)備應(yīng)用數(shù)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了通用計(jì)算機(jī)。在工業(yè)和服務(wù)領(lǐng)域中，使用ARM微處理器的數(shù)字機(jī)床、智能工具、工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人正在逐漸改變著傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)方式。本文介紹S3C4510B型ARM微處理器最小系統(tǒng)的構(gòu)建，并給出系統(tǒng)外圍相關(guān)器件的選型。

　　2 S3C4510B

　　S3C4510B是韓國三星公司(Samsung)基于以太網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的高性價(jià)比16/32位RISC微處理器，內(nèi)含1個(gè)由ARM公司設(shè)計(jì)的低功耗、高性能16/32位ARM7TDMI型RISC處理器核，最適合用于對(duì)價(jià)格和功耗敏感的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　S3C4510B的工作電壓為3.3V，總高主頻為50MHz，采用208引腳QFP封裝。其外部數(shù)據(jù)總線(雙向、32位)支持外部8、16位、32位的數(shù)據(jù)寬度;22位的地址總線可尋址每一個(gè)ROM/SRAM組、FLASH存儲(chǔ)器組、DRAM組和外部I/O組4M字(16M字節(jié))的地址范圍。該微處理器內(nèi)建37個(gè)32位的寄存器(31個(gè)通用寄存器和6個(gè)狀態(tài)寄存器)，在某一時(shí)刻寄存器能否訪問由處理器的當(dāng)前工作狀態(tài)和操作模式?jīng)Q定。單個(gè)S3C4510B具有的片內(nèi)外圍功能模塊包括1個(gè)帶總線請(qǐng)求/應(yīng)答引腳的外部總線控制器;1個(gè)32位系統(tǒng)總線仲裁器;1個(gè)可配置為內(nèi)部SRAM的一體化指令/數(shù)據(jù)Cache(8KB);1個(gè)僅支持主控模式的ⅡC接口;1個(gè)Ethernet控制器;2個(gè)帶緩沖描述符的HDLC(高層數(shù)據(jù)鏈路控制)通道;1個(gè)DMA控制器;2個(gè)可工作于DMA方式或中斷方式的UART模塊;2個(gè)可編程32位定時(shí)器;18個(gè)可編程I/O口;1個(gè)含有21個(gè)中斷源的中斷控制器和1個(gè)PLL電路。

　　3 硬件設(shè)計(jì)

　　3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　最小系統(tǒng)是由保證微處理器可靠工作所必須的基本電路組成的。S3C4510B的最小系統(tǒng)由S3C4510B、電源電路、晶體振蕩器電路、復(fù)位電路和JTAG接口電路組成。它們的連接關(guān)系如圖1所示。

　　3.1.1 電源電路

　　在系統(tǒng)中，S3C4510B及部分外圍器件需3.3V電源，另外，部分器件需要5V電源，為簡化系統(tǒng)電源電路的設(shè)計(jì)，要求整個(gè)系統(tǒng)的輸入電壓為5V直流穩(wěn)壓電源。為了得到可靠的3.3V電壓，此處選用Linear Technology公司生產(chǎn)的LT1085CT-3.3型DC-DC變換器，它的輸入電壓為5V，輸出電壓為3.3V，輸出電流可達(dá)3A。電源電路如圖2所示。

　　3.1.2 晶體振蕩器電路

　　該電路用于向S3C4510B和其他電路提供工作時(shí)鐘。鑒于有源晶體振蕩器在工作可靠性和精度上都要優(yōu)于無源晶體振蕩器，故在系統(tǒng)中使用了有源晶體振蕩器。根據(jù)S3C4510B的最高工作頻率及PLL電路的工作方式，選擇10MHz的有源晶體振蕩器，其頻率經(jīng)過S3C4510B內(nèi)部PLL電路倍頻后，最高可達(dá)50MHz。內(nèi)部PLL電路兼有頻率放大和信號(hào)提純的功能，因此，系統(tǒng)可以以較低的外部時(shí)鐘信號(hào)獲得較高的工作頻率。晶體振蕩器電路如圖3所示。

　　3.1.3 復(fù)位電路該電路主要完成系統(tǒng)的上電復(fù)位和系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)用戶的按鍵復(fù)位功能，有助于用戶調(diào)試程序。此處選用IMP公司生產(chǎn)的IMP708TCSA型復(fù)位電路，它的工作電壓為3.3V，具有1個(gè)手動(dòng)復(fù)位輸入引腳和2個(gè)復(fù)位輸出引腳(高電平有效引腳和低電平有效引腳各1個(gè))，可以滿足不同復(fù)位信號(hào)的要求。復(fù)位電路如圖4所示。

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