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)遠遠超過了通用計算機。在工業(yè)和服務(wù)領(lǐng)域中，使用ARM微處理器的數(shù)字機床、智能工具、工業(yè)機器人、服務(wù)機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)的高性價比16/32位RISC微處理器，內(nèi)含1個由ARM公司設(shè)計的低功耗、高性能16/32位ARM7TDMI型RISC處理器核，最適合用于對價格和功耗敏感的應(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ROM/SRAM組、FLASH存儲器組、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32位的寄存器(31個通用寄存器和6個狀態(tài)寄存器)，在某一時刻寄存器能否訪問由處理器的當前工作狀態(tài)和操作模式?jīng)Q定。單個S3C4510B具有的片內(nèi)外圍功能模塊包括1個帶總線請求/應(yīng)答引腳的外部總線控制器;1個32位系統(tǒng)總線仲裁器;1個可配置為內(nèi)部SRAM的一體化指令/數(shù)據(jù)Cache(8KB);1個僅支持主控模式的ⅡC接口;1個Ethernet控制器;2個帶緩沖描述符的HDLC(高層數(shù)據(jù)鏈路控制)通道;1個DMA控制器;2個可工作于DMA方式或中斷方式的UART模塊;2個可編程32位定時器;18個可編程I/O口;1個含有21個中斷源的中斷控制器和1個PLL電路。

　　3 硬件設(shè)計

　　3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計

　　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，要求整個系統(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50MHz。內(nèi)部PLL電路兼有頻率放大和信號提純的功能，因此，系統(tǒng)可以以較低的外部時鐘信號獲得較高的工作頻率。晶體振蕩器電路如圖3所示。

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

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