嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)之：ARM處理器硬件開發(fā)平臺(tái)
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S3C2410X系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4.11所示。
下面依次對(duì)S3C2410X的系統(tǒng)管理器、NandFlash引導(dǎo)裝載器、緩沖存儲(chǔ)器、時(shí)鐘和電源管理及中斷控制進(jìn)行簡(jiǎn)要講解，要注意，其中所有模式的選擇都是通過對(duì)相關(guān)寄存器特定值的設(shè)定來實(shí)現(xiàn)的，因此，當(dāng)讀者需要對(duì)此進(jìn)行修改時(shí)，請(qǐng)參閱三星公司提供S3C2410X用戶手冊(cè)。
1．系統(tǒng)管理器
S3C2410X支持小/大端模式，它將系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間分為8個(gè)組（bank），其中每個(gè)bank有128MB，總共為1GB。每個(gè)組可編程的數(shù)據(jù)總線寬度為8/16/32位，其中bank0~bank5具有固定的bank起始地址和結(jié)束地址，用于ROM和SRAM。而bank6和bank7是大小可變的，用于ROM、SRAM或SDRAM。這里，所有的存儲(chǔ)器bank都具有可編程的操作周期，并且支持掉電時(shí)的SDRAM自刷新模式和多種類型的引導(dǎo)ROM。
2．nandflash引導(dǎo)裝載器
S3C2410X支持從nandflash存儲(chǔ)器啟動(dòng)，其中，開始的4KB為內(nèi)置緩沖存儲(chǔ)器，它在啟動(dòng)時(shí)將被轉(zhuǎn)載（裝載or轉(zhuǎn)載）到SDRAM中并執(zhí)行引導(dǎo)，之后該4KB可以用作其他用途。
圖4.11S3C2410X系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
| Flash是一種非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開發(fā)出NorFlash技術(shù)之后，徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統(tǒng)天下的局面。緊接著，1989年東芝公司發(fā)布了NandFlash結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本、更高的性能，并且像磁盤一樣可以通過接口輕松升級(jí)。 NorFlash的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行（ExecuteInPlace），這樣應(yīng)用程序可以直接在Flash閃存內(nèi)運(yùn)行，而不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NorFlash的傳輸效率很高，在1～4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。 Nandflash結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度，可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度，NAND讀和寫操作采用512字節(jié)的塊，單元尺寸幾乎是nor器件的一半，同時(shí)由于生產(chǎn)過程更為簡(jiǎn)單，大大降低了生產(chǎn)的成本。NAND閃存中每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是100萬次，是NorFlash的10倍，這些都使得NandFlash越來越受到人們的歡迎。 |
小知識(shí)同時(shí)，S3C2410X也支持從外部nGCS0片選的Norflash啟動(dòng)，如在優(yōu)龍的開發(fā)板上將JP1跳線去掉就可從NorFlash啟動(dòng)（默認(rèn)從NandFlash啟動(dòng)）。在這兩種啟動(dòng)模式下，各片選的存儲(chǔ)空間分配是不同的，如圖4.12所示。
圖4.12S3C2410兩種啟動(dòng)模式地址映射
3．緩沖存儲(chǔ)器
S3C2410X是帶有指令緩存（16KB）和數(shù)據(jù)緩存（16KB）的聯(lián)合緩存裝置，一個(gè)緩沖區(qū)能夠保持16字的數(shù)據(jù)和4個(gè)地址。
4．時(shí)鐘和電源管理
S3C2410X采用獨(dú)特的時(shí)鐘管理模式，它具有PLL（相位鎖定環(huán)路，用于穩(wěn)定頻率）的芯片時(shí)鐘發(fā)生器，而在此，PLL又分為UPLL和MPLL。其中UPLL時(shí)鐘發(fā)生器用于主/從USB操作，MPLL時(shí)鐘發(fā)生器用于產(chǎn)生主時(shí)鐘，使其能以極限頻率203MHz（1.8V）運(yùn)行。
S3C2410X的電源管理模式又分為正常、慢速、空閑和掉電4種模式。其中慢速模式為不帶PLL的低頻時(shí)鐘模式，空閑模式始終為CPU停止模式，掉電模式為所有外圍設(shè)備全部掉電僅內(nèi)核電源供電的模式。
另外，S3C2410X對(duì)片內(nèi)的各個(gè)部件采用獨(dú)立的供電方式。
n 1.8V的內(nèi)核供電。
n 3.3V的存儲(chǔ)器獨(dú)立供電（通常對(duì)SDRAM采用3.3V，對(duì)移動(dòng)SDRAM采用1.8/2.5V）。
n 3.3V的VDDQ。
n 3.3V的I/O獨(dú)立供電。
由于在嵌入式系統(tǒng)中電源管理非常關(guān)鍵，它直接涉及功耗等各方面的系統(tǒng)性能，而S3C2410X的電源管理中獨(dú)立的供電方式和多種模式可以有效地處理系統(tǒng)的不同狀態(tài)，從而達(dá)到最優(yōu)的配置。
5．中斷控制
中斷處理在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中非常重要，尤其對(duì)于從單片機(jī)轉(zhuǎn)入到嵌入式的讀者來說，與單片機(jī)中簡(jiǎn)單的中斷模式相比，ARM中的中斷處理要復(fù)雜得多。如果讀者無相關(guān)基礎(chǔ)，建議先熟悉相關(guān)的基礎(chǔ)概念再進(jìn)行下一步學(xué)習(xí)。
首先給出了一般的中斷處理流程，如圖4.13所示。
圖4.13一般中斷處理流程
S3C2410X包括55個(gè)中斷源，其中有1個(gè)看門狗定時(shí)器中斷、5個(gè)定時(shí)器中斷、9個(gè)通用異步串行口中斷、24個(gè)外部中斷、4個(gè)DMA中斷、2個(gè)RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制器）中斷、2個(gè)USB中斷、1個(gè)LCD中斷和1個(gè)電池故障。其中，對(duì)外部中斷源具有電平/邊沿兩種觸發(fā)模式。另外，對(duì)于非常緊急的中斷可以支持使用快速中斷請(qǐng)求（FIQ）。
S3C2410X的中斷處理流程（該圖摘自S3C2410X用戶手冊(cè)）如圖4.14所示。
圖4.14S3C2410X中斷處理流程
圖中的SUBSRCPND、SRCPND、SUBMASK、MASK和MODE都是與中斷相關(guān)的寄存器，其中SUBSRCPND和SRCPND寄存器用來表示有哪些中斷被觸發(fā)了和是否正在等待處理（pending）；SUBMASK（INTSUBMSK寄存器）和MASK（INTMSK寄存器）用于屏蔽某些中斷。
圖中的“Requestsources（withsub–register）”表示的是INT_RXD0、INT_TXD0等11個(gè)中斷源，它們不同于“Requestsources（withoutsub–register）”的操作如下：
（1）“Requestsources（withoutsub–register）”中的中斷源被觸發(fā)之后，SRCPND寄存器中相應(yīng)位被置1，如果此中斷沒有被INTMSK寄存器屏蔽、或者是快中斷（FIQ）的話，它將被進(jìn)一步處理。
（2）對(duì)于“Requestsources（withsub–register）”中的中斷源被觸發(fā)之后，SUBSRCPND寄存器中的相應(yīng)位被置1，如果此中斷沒有被SUBMSK寄存器屏蔽的話，它在SRCPND寄存器中的相應(yīng)位也被置1。在此之后的兩者的處理過程是一樣的。
接下來，在SRCPND寄存器中，被觸發(fā)的中斷的相應(yīng)位被置1，等待處理。
（1）如果被觸發(fā)的中斷中有快中斷（FIQ）——MODE（INTMOD寄存器）中為1的位對(duì)應(yīng)的中斷，則CPU的FIQ中斷函數(shù)被調(diào)用。注意：FIQ只能分配一個(gè)，即INTMOD中只能有一位被設(shè)為1。
（2）對(duì)于一般中斷IRQ，可能同時(shí)有幾個(gè)中斷被觸發(fā)，未被INTMSK寄存器屏蔽的中斷經(jīng)過比較后，選出優(yōu)先級(jí)最高的中斷，然后CPU調(diào)用IRQ中斷處理函數(shù)。中斷處理函數(shù)可以通過讀取INTPND（標(biāo)識(shí)最高優(yōu)先級(jí)的寄存器）寄存器來確定中斷源是哪個(gè)，也可以讀INTOFFSET寄存器來確定中斷源。
評(píng)論