http://www.paper.edu.cn基于S3C2440A嵌入式系统的硬件设计李述良，冯杰，刘文进，漆进峰黄冈师范学院物理科学与技术学院，湖北黄冈(438000)E-mail：lishuliang8888@163.com摘要：本文采用Samsung公司S3C2440A微处理器设计了嵌入式系统硬件开发平台，给出了硬件结构设计思路，着重分析了以太网端口，USB接口，UART接口，含触摸屏的LCD接口，IIS音频接口和电源管理单元电路的设计方法，并总结了嵌入式系统测试和调试的基本方法。关键词：嵌入式系统；ARM；硬件设计；S3C2440A中图分类号：TM02随着计算机技术、微电子技术和网络技术的迅速发展，嵌入式系统在工农业等诸多领域得到了广泛的应用。传统的8位单片机已经暴露了本身资源有限的缺点，越来越不能适应日渐复杂的应用需求，而随着32位处理器价格的不断下降，采用更高性能的32位处理器作为嵌入式系统的核心成为更加合理的选择。ARM处理器是目前公认的业界领先的32位嵌入式RISC微处理器，已成为许多行业嵌入式解决方案的RISC标准[1]。开发一个集嵌入式控制、高速数据采集和网络通信于一体，并提供友好的人机操作界面的硬件平台和多种总线接口，对于提高智能嵌入式系统可靠性、组网灵活性很有意义。据此本文主要完成了以太网接口，USB接口，UART接口，含触摸屏的LCD显示接口，IIS音频接口以及电源管理单元电路的嵌入式系统的硬件设计。1.嵌入式系统概述1.1ARM的含义ARM是AdvancedRISCMachines的缩写，既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。1991年ARM公司成立于英国剑桥，本身不直接从事芯片生产，主要出售芯片设计技术的授权半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。目前，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。1.2ARM微处理器的特点及应用ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器，除了RISC的一些特点外，ARM体系结构还采用了一些特别的技术，在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积，并降低功耗。ARM微处理器具有体积小、低功耗、低成本、高性能；支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集；大量使用寄存器，指令执行速度更快；大多数数据操作在寄存器中完成；寻址方式灵活简单，执行效率高；指令长度固定等特点。ARM微处理器主要应用在工业控制、无线通讯、网络应用、消费电子、成像产品、安全产品、存储产品、汽车行业等八个领域。1.3嵌入式系统的定义嵌入式系统被定义为以应用为中心，以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适用于应-1-http://www.paper.edu.cn用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统[1]。嵌入式系统的最大特点是其所具有的目的性或针对性，即每一套嵌入式系统的开发设计都有其特殊的应用场合与特定功能，这也是嵌入式系统与通用计算机系统最主要的区别。1.4S3C2440A微处理器概述S3C2440A是Samsung公司设计的一款高性价比16/32位ARM9系列微处理器，内含一个由ARM公司设计的16/32位ARM920TRISC处理器核，采用五级流水线和哈佛体系结构，工作频率最高可达533MHz；同时还具备体积小、成本低、功耗低、资源众多等诸多特点。内部集成的常用资源[4]主要有：外部存储控制器（SDRAM控制和片选逻辑）；LCD控制器（最大支持4K色STN和256K色TFT屏），提供1通道LCD专用DMA；4通道DMA并有外部请求引脚；3通道UART(IrDA1.0，64字节TxFIFO和64字节RxFIFO)；2通道SPI；1通道IIC-BUS接口（支持多主机）；1通道IIS-BUS音频编码解码器接口；AC’97解码器接口；兼容SD卡接口协议1.0版和MMC卡2.11版；2端口USB主机和1端口USB设备；4通道PWM定时器和1通道内部定时器，看门狗定时器；8通道10比特ADC和触摸屏接口；具有日历功能的RTC；相机接口（最大支持4096*4096像素）；130个通用I/O口和24通道外部中断源等资源[4]。这些资源大大的方便了应用系统的开发，同时节约开发成本，缩短开发周期，提高了系统的性价比。2.嵌入式系统的硬件电路设计2.1硬件系统结构为降低开发难度，方便二次开发，系统采用核心板