基于arm的嵌入式最小系统架构研究

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1、基于ARM的嵌入式最小系统架构研究(1)2008-07-0910:59:13来源：互联网浏览次数：226•以基于ARM的嵌入式最小系统为平台，深入研究了不同应用下，AIW处理器与常用外部存储器的接口方式。在此基础上，阐述了域入式系统典型的启动架构及其特点，并给出了域入式系统启动架构的选择标准。关键字：嵌入式最小系统[1篇]ARM[19篇]接口方式[1篇]启动架构[1篇]1.引言随着嵌入式相关技术的迅速发展，嵌入式系统的功能越来越强大，应用接口更加丰富，根据实际应用的需要设计出特定的嵌入式最小系统和应用系统，是嵌入式系统设计

2、的关键。目前在嵌入式系统开发的过程中，开发者往往把大量精力投入到嵌入式微处理器MPU(MicroProcessingUnit)与众多外设的连接方式以及应用代码的开发之中，而忽视了对嵌入式系统最基本、最核心部分的研究。当前在嵌入式领域中，ARM(AdvancedRISCMachines)处理器被广泛应用于各种嵌入式设备中。由于ARM嵌入式体系结构类似并口具有通用的外围电路，同时ARM内核的嵌入式最小系统的设计原则及方法基本相同，这使得对嵌入式最小系统的研究在整个系统的开发中具有着至关重要的意义。本文以基于ARM的嵌入式最小系

3、统为平台，从硬件和软件两方面对嵌入式最小系统的架构进行了研究，硬件方面主要介绍了ARM处理器与典型外部存储器的接口技术，软件方面重点就嵌入式最小系统的启动架构做了详细分析。2.嵌入式最小系统嵌入式最小系统即是在尽可能减少上层应用的情况下，能够使系统运行的最小化模块配置。对于一个典型的嵌入式最小系统，以ARM处理器为例，其构成模块及其各部分功能如图1所示，其中ARM微处理器、FLASH和SDRAM模块是嵌入式最小系统的核心部分。•时钟模块一一通常经ARM内部锁相环进行相应的倍频，以提供系统各模块运行所需的时钟频率输入•Fla

4、sh存储模块一一存放启动代码、操作系统和用户应用程序代码•SDRAM模块一一为系统运行提供动态存储空间，是系统代码运行的主要区域•JTAG模块一一实现对程序代码的下载和调试•UART模块一一实现对调试信息的终端显示•复位模块一一实现对系统的复位1.外存储器接口技术ARM处理器与外部存储器(Flash和SDRAM)的接口技术是嵌入式最小系统硬件设计的关键。根据需要选择合理的接口方式，可以有效的提升嵌入式系统的整体性能。3.1常用外存储器简介(1)NorFlash与NandFlashNorFlash也称为线性Flash,可靠性

5、高、随机读取速度快，具有芯片内执行(XTP,eXecuteTnPlace)的特点，这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。常用在擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合。NandFlash则是高数据存储密度的理想解决方案，一般用于数据存储和文件存储，以块为单位进行擦除，具有擦除速度快的优点。(2)同步动态存储器SDRAMSDRAM(SynchronousDynamicRandomAccessMemory)是在早期DRAM的基础上改进而来的，它是同步内存，并在接口信号中引入了CLK信号，所有数

6、据、地址和控制信号都是和CLK上升沿对齐的。此外SDRAM还在内部引入了一个命令控制器，处理器访问SDRAM都是通过向命令控制器发送命令来实现的。3.2ARM处理器与Flash接口技术3.2.1ARM处理器与NorFlash接口技术NorFlash带有SRAM接口，有足够的地址引脚，可以很容易的对存储器内部的存储单元进行直接寻址。在实际的系统中，可以根据需要选择ARM处理器与NorFlash的连接方式。图2给出了嵌入式最小系统在包含两块NorFlash的情况下，ARM处理器与NorFlash两种不同的连接方式。a.双Fla

7、sh独立片选b.双Flash统一片选图2NorFlash接口方式(1)双Flash独立片选该方式是把两个NorFlash芯片各自作为一个独立的单元进行处理。根据不同的应用需要，可以在一块Flash中存放启动代码，而在另一块Flash中建立文件系统，存放应用代码。该方式操作方便，易于管理。(2)双Flash统一片选该方式是把两个NorFlash芯片合为一个单元进行处理，ARM处理器将它们作为一个并行的处理单元来访问，本例是将两个8bit的NorFlash芯片SST39VF1601用作一个16bit单元来进行处理。对于N(N>

8、2)块Flash的连接方式可以此作为参考。3.2.2ARM处理器与NandFlash接口技术NandFlash接口信号比较少，地址，数据和命令总线复用。NemdFlash的接口本质上是一个1/0接口，系统对NandFlash进行数据访问的时候，需耍先向NandFlash发出相关命令和参数，然后再进行相应