4113.嵌入式系统最小系统硬件设计

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1、通信课程设计嵌入式系统最小系统硬件设计2010-10-311/12目录引言2嵌入式最小系统2SEP3202简述3最小系统硬件的选择和单元电路的设计3(一)电源电路3(二)晶振电路5(三)复位及唤醒电路5(四)存储器61.FLASH存储72.SDRAM8(五)串行接口电路设计8(六)JTAG模块9(七)扩展功能（LED）10参考文献1111/12引言嵌入式系统是以应用为中心，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。本文主要研究了基于SEP3202（内嵌ARM7TDMI处理器内核）的嵌入式最

2、小系统，围绕其设计出相应的存储器、总线扩展槽、电源电路、复位电路、JTAG、UART等一系列电路模块。嵌入式最小系统根据IEEE的定义，嵌入式系统是：控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置。这主要是从应用上加以定义的，从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。不过上述定义并不能充分体现出嵌入式系统的精髓，目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。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

3、系统运行的最小化模块配置。以ARM内核嵌入式微处理器为中心，具有完全相配接的Flash电路、SDRAM电路、JTAG电路、电源电路、晶振电路、复位信号电路和系统总线扩展等，保证嵌入式微处理器正常运行的系统，可称为嵌入式最小系统。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。Ø微处理器——采用了SEP3203；Ø电源模块——为SEP3203内核电路提供2.5V的工作电压，为部分外围芯片提供3.3V的工作电压；Ø时钟模块（晶振）——

4、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。32.768kHz给RTC和Reset模块，产生计数时钟，10MHz作为主时钟源；ØFlash存储模块——存放嵌入式操作系统、用户应用程序或者其他在系统掉电后需要保存的用户数据等；ØSDRAM模块——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；ØJTAG模块——对芯片内部所有部件进行访问，通过该接口对系统进行调试、编程等，实现对程序代码的下载和调试；ØUART模块——用于系统与其他应用系统的短距离双向串行通信；Ø复位模块——实现对系统的复位；11/12Ø

5、系统总线扩展——引出地址总线、数据总线和必须的控制总线，便于用户根据自身的特定需求，扩展外围电路。SEP3202简述SEP3203处理器内嵌由英国ARM公司提供的ARM7TDMI处理器内核，整个芯片可以运行在75MHz。集成了支持黑白，灰度，彩色的LCD控制器；多媒体加速模块，用于提供多媒体处理定点矢量乘加的计算能力；支持低成本的NANDFlash控制器并可从其直接启动；支持多种外存类型：SRAM，NORFlash，SDRAM；支持实时钟（RTC）；支持四通道的定时器和两通道的PWM；支持用于连接触摸屏通讯的SPI协议；支持两个UART控制

6、器，其中一个支持红外传输；支持USB1.1Device控制器用于PC与移动终端之间的高速信息传输；支持MMC/SD卡控制器，用户可以扩展系统的存储能力和外设功能；支持兼容AC97协议的控制器，用于音频文件的播放和录制。SEP3203处理器内嵌20KByte零等待的静态存储器（SRAM），用于多媒体处理时的核心代码与数据的存放，用户也可以将操作系统的核心代码或LCD帧缓存存放在该处理器中，用于提供更高的性能和更低的能量消耗；6通道DMA控制器，为用户提供了高速的数据传输通道。为了支持低成本的系统方案，SEP3203支持外部32位/16位数据总

7、线，结合ARM提供的Thumb指令集，将大大降低系统成本和功耗，考虑到NandFlash的成本优势，SEP3203处理器提供专用的NandFlash控制器，并支持系统直接从NandFlash启动。SEP3203处理器采用LQFP176封装形式（针对用户需求，我们还可以提供BGA封装的版本）。最小系统硬件的选择和单元电路的设计(一)电源电路电源电路的好坏，直接影响应用系统的稳定性、可靠性、功耗、成本及电池寿命和可靠性。电源系统的总体架构如图所示：11/12DC5V5~2.5VCM1084S5~2.5VAMS1117_2.5VCC5VCOREV

8、CC3ToSEP3203COREToSEP3203I/OToUART/Memery当电池电量充足时，由电池供给整个系统用电，当电池电量不足时，由5V输入电源一方面对电池充电，另一