華恒HHS3C6400-Integration-R1平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)

引言

自2007年初，Jobs在三番的Apple全球新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)上展示了iPhone那刻起，iPhone徹底的改變整個(gè)無(wú)線(xiàn)產(chǎn)業(yè)，甚至有分析師稱(chēng)，自貝爾發(fā)明第一部電話(huà)以來(lái)，iPhone 是業(yè)界期望值最高的一款手機(jī)。

iPhone華麗的UI界面，友好獨(dú)特的用戶(hù)體驗(yàn)，使這款手機(jī)立即成為時(shí)尚的代名詞。然而很少人知道，支持iPhone華美舞姿的心臟正是這顆三星的多媒體應(yīng)用處理器——S3C6400。該處理器是韓國(guó)三星電子基于ARM1176JZF內(nèi)核構(gòu)建的高性能多媒體應(yīng)用處理器，她不僅具有強(qiáng)大的硬件編解碼單元，完善的外設(shè)，而且擁有高達(dá)667MHz的運(yùn)行頻率，保證了Mac OS在iPhone上演繹絕美的華章。強(qiáng)悍的S3C6400處理器也引起數(shù)字電視、機(jī)頂盒、游戲機(jī)以及手機(jī)在內(nèi)的消費(fèi)及無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品、軍用PDA、GPS導(dǎo)航、視頻監(jiān)控等多應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)注。華恒科技依據(jù)多年在嵌入式Linux領(lǐng)域的技術(shù)耕耘與積累，為S3C6400處理器與linux平臺(tái)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。

1. S3C6400處理器架構(gòu)與技術(shù)特性

1.1. ARM11架構(gòu)特性

ARM11系列微處理器是ARM公司近年推出的新一代RISC處理器，它是ARM新指令架構(gòu)——ARMv6的第一代設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。最新的ARM處理器架構(gòu)—ARMv6，發(fā)布于2001年10月，它建立于過(guò)去十年ARM許多成功的結(jié)構(gòu)體系基礎(chǔ)上。

ARMv6架構(gòu)是根據(jù)下一代的消費(fèi)類(lèi)電子、無(wú)線(xiàn)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和汽車(chē)電子產(chǎn)品等需求而量身制定的。ARM11的媒體處理能力和低功耗特點(diǎn)，特別適用于無(wú)線(xiàn)和消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品;其高數(shù)據(jù)吞吐量和高性能的結(jié)合非常適合網(wǎng)絡(luò)處理應(yīng)用;另外，也在實(shí)時(shí)性能和浮點(diǎn)處理等方面ARM11可以滿(mǎn)足汽車(chē)電子應(yīng)用的需求。可以預(yù)言，基于AMRv6體系結(jié)構(gòu)的ARM11系列處理器將在上述領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。

S3C6400這款A(yù)RM11處理器的超強(qiáng)性能是由ARMv6架構(gòu)的特性決定的，ARMv6架構(gòu)通過(guò)以下幾點(diǎn)來(lái)增強(qiáng)處理器的性能：

多媒體處理擴(kuò)展

使MPEG4編碼/解碼加快一倍

音頻處理加快一倍

增強(qiáng)的Cache結(jié)構(gòu)

實(shí)地址Cache

減少Cache的刷新和重載

減少上下文切換的開(kāi)銷(xiāo)

增強(qiáng)的異常和中斷處理

使實(shí)時(shí)任務(wù)的處理更加迅速= 支持Unaligned和Mixed-endian數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)

使數(shù)據(jù)共享、軟件移植更簡(jiǎn)單，也有利于節(jié)省存儲(chǔ)器空間

對(duì)絕大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，ARMv6保持了100%的二進(jìn)制向下兼容，使用戶(hù)過(guò)去開(kāi)發(fā)的程序可以進(jìn)一步繼承下去。ARMv6保持了所有過(guò)去架構(gòu)中的T(Thumb指令)和E(DSP指令)擴(kuò)展，使代碼壓縮和DSP處理特點(diǎn)得到延續(xù);為了加速Java代碼執(zhí)行速度的ARM Jazalle技術(shù)也繼續(xù)在ARMv6架構(gòu)中發(fā)揮重要作用。

1.2.S3C6400處理器特性

S3C6400是一款32位RISC微處理器，它的目標(biāo)是為移動(dòng)電話(huà)和一般應(yīng)用提供一個(gè)具有較高成本效益，低功率，高性能的應(yīng)用處理器解決方案。

為了給2.5G和3G通信服務(wù)提供優(yōu)化的H/W性能，S3C6400采用由AXI，AHB和APB總線(xiàn)組成的64/32-bit內(nèi)部總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，集成了許多強(qiáng)大的硬件加速器以完成視頻處理，音頻處理，2D圖象，顯示操作與縮放等任務(wù)。集成的多媒體解碼器(MFC)支持mpeg4/h.263/h.264的編碼與解碼，并能對(duì)VC1進(jìn)行解碼。這種H/W編碼/解碼器支持實(shí)時(shí)視頻會(huì)議系統(tǒng)，以及NTSC和所有PAL制式的電視信號(hào)輸出。

S3C6400擁有優(yōu)化的接口來(lái)連接具有維持高端通訊服務(wù)所要求帶寬能力的外部存儲(chǔ)器。內(nèi)存系統(tǒng)有著兩個(gè)外部存儲(chǔ)端口：一個(gè)是DRAM端口，另一個(gè)是Flash/ROM/DRAM端口。DRAM端口可以通過(guò)配置來(lái)支持mobile DDR，DDR，mobile SDRAM和標(biāo)準(zhǔn)SDRAM，F(xiàn)lash/ROM/DRAM端口能夠支持SLC和MLC兩種類(lèi)型的 NAND Flash，NOR-Flash， oneNAND， CF，ROM型外部存儲(chǔ)器，mobile DDR， DDR， mobile SDRAM 和SDRAM。

為了降低系統(tǒng)總成本，增強(qiáng)整體功能，S3C6400包含許多硬件配件，比如攝像接口，TFT 24位真彩色LCD控制器，系統(tǒng)管理經(jīng)理(電源管理等等)，4通道的UART，32通道的DMA， 4通道定時(shí)器，通用輸入/輸出端口，I2S總線(xiàn)接口，I2C總線(xiàn)接口，USB主機(jī)，高速USB OTG (480mbps)SD主機(jī)及高速多媒體卡接口和鎖相環(huán)的時(shí)鐘。

POP(Package on Package)選項(xiàng)與MCP可用于小型factor 應(yīng)用。處理器特性如下：

基于ARM1176JZF-S，具有Java加速引擎的微處理器子系統(tǒng)

16/16KB I/D 緩存, 16/16KB I/D TCM

533/667MHz 主頻

一條8位ITU601/656攝像接口。最大支持scaled400萬(wàn)像素和unscaled1600萬(wàn)像素解決方案

多格式解碼器( MFC )提供最大30fps @ SD的MPEG4/h.263/h.264編/解碼，以及的VC1 視頻解碼

2D圖加速，支持bitblt和旋轉(zhuǎn)

97音頻解碼器接口與PCM串行音頻接口

1/2/4/8 bpp 并行或16/24bpp非并行彩色TFT支持，最高分辨率1024x1024

I2S ， I2C接口支持

用于FIR，MIR和SIR的專(zhuān)用IRDA端口

靈活配置GPIOS

1個(gè)USB 2.0 OTG端口，支持高速(480mbps，板載收發(fā)芯片)

1個(gè)USB 1.1 host端口，支持全速(12mbps，板載收發(fā)芯片)

高速M(fèi)MC/SD卡支持

實(shí)時(shí)時(shí)鐘,鎖相環(huán), PWM定時(shí)器及看門(mén)狗定時(shí)器

32通道DMA控制器

支持8x8key矩陣

先進(jìn)的移動(dòng)應(yīng)用電源管理

存儲(chǔ)子系統(tǒng)

SRAM/ROM/NOR/NAND(SLC/MLC)接口Interface，x8 或 x16 數(shù)據(jù)總線(xiàn)

亂序OneNAND 接口，x16 數(shù)據(jù)總線(xiàn)

SDRAM / Mobile SDRAM 接口，x16 或 x32數(shù)據(jù)總線(xiàn) (133Mbps/pin)

Mobile DDR接口，x16 or x32數(shù)據(jù)總線(xiàn)(266Mbps/pin DDR)

處理器架構(gòu)如圖：

2. 華恒科技HHS3C6400-Integration-R1平臺(tái)的軟件、硬件設(shè)計(jì)

2.1.華恒HHS3C6400-Integration-R1硬件結(jié)構(gòu)框圖

2.2.華恒HHS3C6400-Integration-R1開(kāi)發(fā)板圖片

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