5 嵌入式最小系统设计

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1、5嵌入式最小系统设计1385.1电源、晶振及复位电路1385.1.1电源电路1385.1.2晶振电路1385.1.3复位电路1395.2存储器接口1395.2.1存储器概述1395.2.2存储器接口电路1405.2.3存储器应用示例1455.3中断接口1505.3.1中断概述1505.3.2控制中断的寄存器1515.3.3外部中断的应用示例1525.4JTAG接口1545.4.1JTAG概述1545.4.2ARM的JTAG调试结构1555.4.3ARM7TDMI内核的JTAG扫描链结构1555.4.4JTAG接口电路1561575嵌入式最小

2、系统设计嵌入式系统的具体硬件设计会随着设计应用系统的不同而有所差别。一般情况下，用户可以根据自己的要求，选用合适的微处理器类型，根据相应的接口电路，搭配不同类型的外设，构成不同用途、不同规模的应用系统。但最小系统是保证微处理器可靠工作所必须的基本电路，本章主要基于芯片S3C4510B，介绍嵌入式最小系统中电源电路、晶振电路、复位电路、存储器接口、中断接口及JTAG接口的软硬件设计。5.1电源、晶振及复位电路5.1.1电源电路在S3C4510B最小系统中，需要使用5V和3.3V的直流稳压电源。其中，S3C4510B及部分外围器件需3.3V电源

3、，另外部分器件需5V电源，为简化系统电源电路的设计，要求整个系统的输入电压为高质量的5V的直流稳压电源。系统电源电路如图5.1所示。图5.1系统的电源电路有很多DC-DC转换器可完成5V到3.3V的转换，较常用的有LinearTechnology的LT108X系列等。常见的型号有：LT1083、LT1084、LT1085、；LT1086等。设计者可根据系统的实际功耗，选择不同的器件。5.1.2晶振电路晶振电路用于向CPU及其他电路提供工作时钟。在最小系统中，S3C4510B使用有源晶振。与无源晶振相比，有源晶振的接法略有不同。常用的有源晶振

4、的接法如图5.2所示。图5.2系统的晶振电路根据S3C4510B的最高工作频率以及PLL电路的工作方式，选择10MHz的有源晶振。10MHz的晶振频率经过S3C4510B片内的PLL电路倍频后，最高可以达到50MHz。片内的PLL电路兼有频率放大和信号提纯的功能，因此，系统可以以较低的外部时钟信号获得较高的工作频率，以降低因高速开关时钟所造成的高频噪声。有源晶振的1脚接5V电源，2脚悬空，3脚接地，4脚为晶振的输出，可通过一个小电阻（例如22Ω）接S3C4510B的XCLK引脚。1575.1.3复位电路在电路系统中，复位电路主要完成系统的上

5、电复位和系统在运行时用户的按键复位功能。复位电路可由简单的RC电路构成，也可使用其他的相对较复杂，但功能更完善的电路。RC复位电路结构简单，复位逻辑可靠，使用较为广泛。其电路如图5.3所示。图5.3系统的复位电路该复位电路的工作原理如下：系统上电时，通过电阻R1向电容C1充电，当C1两端的电压未达到高电平的门限电压时，Reset端输出为低电平，系统处于复位状态；当C1两端的电压达到高电平的门限电压时，Reset端输出为高电平，系统进入正常工作状态。当用户按下按钮S1时，C1两端的电荷被泄放掉，Reset端输出为低电平，系统进入复位状态，再重

6、复以上的充电过程，系统进入正常工作状态。两级非门电路用于按钮去抖动和波形整形；nReset端的输出状态与Reset端相反，是用于高电平复位的器件；通过调整R1和C1的参数，可调整复位状态的持续时间。5.2存储器接口5.2.1存储器概述存储器是嵌入式系统中存储数据和程序的功能部件。在基于ARM核的嵌入式系统中可能包含多种类型的存储器件，如Flash、ROM、SRAM和SDRAM等，而且不同类型的存储器件要求不同的速度、数据宽度等。1．FlashROM器件S3C4510B自身不具有ROM，因此必须外接ROM器件来存储掉电后仍需要保存的程序代码和

7、数据。闪速存储器（FlashMemory）是一类非易失性存储器NVM（Non-VolatileMemory），即使在供电电源关闭后仍能保持片内信息；而诸如DRAM、SDRAM这类易失性存储器，当供电电源关闭时片内信息随即丢失。FlashMemory及其他类非易失性存储器的特点：与EEPROM相比较，闪速存储器具有明显的优势——在系统电可擦除和可重复编程，而不需要特殊的高电压（某些第一代闪速存储器也要求高电压来完成擦除和/或编程操作）。与EEPROM相比较，闪速存储器具有成本低、密度大的特点。其独特的性能使其广泛地运用于各个领域，包括嵌入式系

8、统，如PC及外设、电信交换机、蜂窝电话、网络互联设备、仪器仪表和汽车器件，同时还包括新兴的语音、图像、数据存储类产品，如数字相机、数字录音机和个人数字助理（PDA）。作为代码存储