第9章S3C44B0_2410_2440硬件结构与关键技术分析(2).ppt

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1、第第9章章S3C44B0/S3C2410/S3C2440硬件结硬件结构构与关键技术分析与关键技术分析S3C44B0是是 基基 于于 ARM7TDMI架架 构构 的的，S3C2410/S3C2440是是基基于于ARM920T架架构构的的。当当前前，这这两两款款芯芯片片在在嵌嵌入入式式开开发发领领域域广广泛泛应应用用。本本章章主主要要介介绍绍S3C44B0和和S3C2410/S3C2440的的硬硬件件资资源源和和整整体体架架构构，对对其其存存储储控控制制器器、NAND Flash控控制制原原理理、时时钟钟电电源源管管理理、通通用用I/O接接口口和和中中断断控控制制器器作作了了详详细细介介绍绍，并并

2、通通过过一定的实例来加深读者对关键技术的理解。一定的实例来加深读者对关键技术的理解。内容提要内容提要91 处理器简介处理器简介92S3C44B0/S3C2410/S3C2440存存储储控制器控制器93S3C2410/S3C2440 NAND Flash控控制器制器94 S3C44B0/S3C2410/S3C2440时时钟钟电源管理电源管理95 S3C44B0/S3C2410/S3C2440通通用用 I/O端口端口96 S3C44B0/S3C2410/S3C2440中中断断机机制制94 S3C44B0/S3C2410/S3C2440时钟时钟电源管理电源管理nS3C44B0的电源管理有五种模式：正

3、常模式，的电源管理有五种模式：正常模式，低速模式，空闲模式，停止模式和低速模式，空闲模式，停止模式和LCD的的SL空闲模式。空闲模式。nS3C2410/S3C2440的电源管理模块有四种活的电源管理模块有四种活动模式：正常模式，低速模式，休眠模式和动模式：正常模式，低速模式，休眠模式和断电模式。断电模式。941 S3C44B0/S3C2410/S3C2440时钟管理时钟管理 n1时钟结构：时钟结构：nS3C44B0的时钟发生器模块的时钟发生器模块 nS3C2410/S3C2440的时钟发生器模块的时钟发生器模块 n见教材见教材ARM嵌入式系统结构与编程嵌入式系统结构与编程第第241页页9-20

4、n2时钟源的选择：时钟源的选择：n控制模式引脚（控制模式引脚（OM3和和OM2）与）与S3C44B0/S3C2410/S3C2440时钟源选择的时钟源选择的结合关系如表结合关系如表9-18所示。所示。OM3:2状态通过查状态通过查阅阅OM3和和OM2引脚在引脚在nRESET上升沿时的值上升沿时的值内部锁存的。内部锁存的。n3PLL（锁相环）（锁相环）n内置时钟发生器的内置时钟发生器的S3C44B0 PLL/S3C2410/S3C2440MPLL是一个以频率与相是一个以频率与相位输入信号的基准的同步输出信号的电路。位输入信号的基准的同步输出信号的电路。n4上电复位：上电复位：n晶振开始振荡数毫秒

5、后，当晶振开始振荡数毫秒后，当S3C44B0OSC（S3C2410/S3C2440:XTlpll）时钟稳定后）时钟稳定后nRESET得到释放，得到释放，PLL开始根据默认的开始根据默认的PLL配置进行运作。配置进行运作。nPLL在上电复位后变得不稳定，所以在上电复位后变得不稳定，所以Fin代替代替Fpllo（S3C2410/S3C2440:Mpll）在）在S/W（S3C2410/S3C2440:软件）更新软件）更新PLLCON的配置前直的配置前直接反馈到接反馈到Fout。n用户在复位后想使用用户在复位后想使用PLLCON寄存器的默认值，也需要通过寄存器的默认值，也需要通过S/W（S3C2410

6、/S3C2440:软件）写入相同的值给软件）写入相同的值给PLLCON寄存器。寄存器。上电复位时钟锁定上电复位时钟锁定 n在正常模式下的操作，如果用户希望通过写在正常模式下的操作，如果用户希望通过写PMS值的方法改变频率，值的方法改变频率，PLL锁定时间会自锁定时间会自动写入。在锁定时间里，时钟不支持内部模动写入。在锁定时间里，时钟不支持内部模块。块。942 S3C44B0/S3C2410/S3C2440电源管理电源管理nS3C44B0/S3C2410/S3C2440电源管理模块电源管理模块通过控制系统时钟，实现减少系统的电源功通过控制系统时钟，实现减少系统的电源功耗。耗。nS3C44B0的方

7、法与的方法与PLL，时钟控制逻辑，外，时钟控制逻辑，外设时钟控制以及唤醒信号相关。设时钟控制以及唤醒信号相关。S3C44B0 电源管理状态机电源管理状态机S3C2410/S3C2440 电源管理状态电源管理状态机机943 S3C44B0/S3C2410/S3C2440时钟与电源管理专时钟与电源管理专用寄存器用寄存器n锁时计数寄存器锁时计数寄存器LOCKTIME 、PLL配置寄存配置寄存器器、时钟控制寄存器（、时钟控制寄存器（CLKCON）、低速、低速时钟控制寄存器（时钟控制寄存器（CLKSLOW）详细描述信详细描述信息息见教材见教材ARM嵌入式系统结构与编程嵌入式系统结构与编程第第246-25

8、0页页95 S3C44B0/S3C2410/S3C2440通通用用 I/O端口端口nS3C44B0有有71个多功能输入个多功能输入/输出引脚。有如下输出引脚。有如下7个个端口：端口：n两个两个9位输入位输入/输出端口（端口输出端口（端口E 和和F）n两个两个8位输入位输入/输出端口（端口输出端口（端口D 和和G）n一个一个16位输入位输入/输出端口（端口输出端口（端口C）n一个一个10位输入位输入/输出端口（端口输出端口（端口A）n一个一个11位输入位输入/输出端口（端口输出端口（端口B）nS3C2410有有117个多功能输入个多功能输入/输出引脚。有如下输出引脚。有如下8个端口：个端口：n端

9、口端口A（GPA）：）：23位输出端口位输出端口n端口端口B（GPB）：）：11位输入位输入/输出端口输出端口n端口端口C（GPC）：）：16位输入位输入/输出端口输出端口n端口端口D（GPD）：）：16位输入位输入/输出端口输出端口n端口端口E（GPE）：）：16位输入位输入/输出端口输出端口n端口端口F（GPF）：）：8位输入位输入/输出端口输出端口n端口端口G（GPG）：）：16位输入位输入/输出端口输出端口n端口端口H（GPH）：）：11位输入位输入/输出端口输出端口951端口控制描述端口控制描述n1端口配置寄存器端口配置寄存器n在在S3C44B0和和S3C2410/S3C2440中，

10、大多数引脚中，大多数引脚是复合式的。所以，需要决定每个引脚所选择的功是复合式的。所以，需要决定每个引脚所选择的功能。端口控制寄存器决定每个引脚的功能。能。端口控制寄存器决定每个引脚的功能。n在在S3C44B0中，如果中，如果PG0-PG7用于在掉电模式下用于在掉电模式下的唤醒信号，这些端口需要配置成中断模式。的唤醒信号，这些端口需要配置成中断模式。n在在S3C2410/S3C2440中，如果中，如果GPF0-GPF7和和GPG0-GPG7用于断电模式下的唤醒信号，这些端用于断电模式下的唤醒信号，这些端口必须配置能中断模式。口必须配置能中断模式。n2端口数据寄存器端口数据寄存器n如果这些端口被配

11、置成输出端口，数据可以如果这些端口被配置成输出端口，数据可以从相应的位被写入。如果端口被配置成输入从相应的位被写入。如果端口被配置成输入端口，数据可以从相应的位读出。端口，数据可以从相应的位读出。n3端口上拉寄存器端口上拉寄存器n端口上拉寄存器控制每个端口组的上拉电阻端口上拉寄存器控制每个端口组的上拉电阻使能使能/禁止。当相应的位置禁止。当相应的位置0，引脚的上拉电，引脚的上拉电阻被使能。为阻被使能。为1时，上拉电阻被禁止。时，上拉电阻被禁止。n4外部中断控制寄存器外部中断控制寄存器nS3C44B0 的的8个外部中断与个外部中断与S3C2410/S3C2440的的24个外部中断通过多种个外部中

12、断通过多种信号方法被请求。信号方法被请求。952 端口控制寄存器端口控制寄存器n1S3C44B0端口寄存器端口寄存器n（1）端口）端口A寄存器（寄存器（PCONA,PDATA）n端口端口C控制寄存器（控制寄存器（PCONC,PDATC,PUPC）n专用上拉电阻控制寄存器（专用上拉电阻控制寄存器（SPUCR）n在停止在停止/SL空闲模式，数据总线（空闲模式，数据总线（D31:0或者或者D15:0）在高阻态。但是，因为）在高阻态。但是，因为IO引脚的特性，数引脚的特性，数据总线上拉电阻被启用，以减少在停止据总线上拉电阻被启用，以减少在停止/SL空闲模空闲模式上的电源消耗。式上的电源消耗。D31:1

13、6引脚上拉电阻可以被引脚上拉电阻可以被PUPC寄存器控制。寄存器控制。D15:0引脚上拉电阻可以通过引脚上拉电阻可以通过SPUCR寄存器进行控制。寄存器进行控制。n在停止模式，存储器控制信号可以被选为高阻态或在停止模式，存储器控制信号可以被选为高阻态或原状态，以防止通过设置原状态，以防止通过设置SPUCR寄存器的寄存器的HZSTOP域而导致存储器故障。域而导致存储器故障。n外部中断控制寄存器外部中断控制寄存器(EXTINT)n外部中断挂起寄存器（外部中断挂起寄存器（EXINTPND）n外部中断请求（外部中断请求（4，5，6，7）是）是或或关系，关系，提供一个中断信号给中断控制器。提供一个中断信

14、号给中断控制器。nENIT4,ENIT5,ENIT6和和ENIT7在中断控制器在中断控制器中共享相同的中断请求线（中共享相同的中断请求线（EINT4/5/6/7）。）。n2.S3C2410/S3C2440端口寄存器端口寄存器n端口端口B寄存器（寄存器（GPBCON,GPBDAT,GPBUP）nS3C44B0和和S3C2410/S3C2440其它端口寄其它端口寄存器详细信息见存器详细信息见教材教材ARM嵌入式系统结构嵌入式系统结构与编程与编程第九章的第九章的9.5.2节节的说明的说明953 通用通用I/O接口设计实例接口设计实例nLED与蜂鸣器接口电路与蜂鸣器接口电路nS3C44B0的端口的端口

15、A的第的第0、1、2、3管脚分管脚分别与别与LED相连，端口相连，端口E的第的第0管脚用来控制管脚用来控制蜂鸣器。蜂鸣器。n控制编程实现控制编程实现n根据根据LED的硬件电路图，实现的硬件电路图，实现LED的循环闪的循环闪烁：烁：LED1亮亮 延时，延时，LED4灭灭-LED2亮亮 延时，延时，LED1灭灭-LED3亮亮 延时，延时，LED2灭灭-LED4亮亮 延时，延时，LED3灭灭-蜂鸣器开蜂鸣器开 延时，蜂鸣器关延时，蜂鸣器关，如此无限循环，实现，如此无限循环，实现LED霓虹灯式的循环闪烁霓虹灯式的循环闪烁。9.6 S3C44B0/S3C2410/S3C2440中断机制中断机制n中断是中

16、断是CPU在程序运行过程中，被内部或外在程序运行过程中，被内部或外部的事件所打断，转去执行一段预先安排好部的事件所打断，转去执行一段预先安排好的中断服务程序，中断服务程序执行完毕后，的中断服务程序，中断服务程序执行完毕后，又返回原来的断点，继续执行原来的程序。又返回原来的断点，继续执行原来的程序。nS3C44B0/S3C2410/S3C2440内部集成了中内部集成了中断控制器，能够管理多个中断源。断控制器，能够管理多个中断源。961 S3C44B0中断控制器中断控制器n1.中断源中断源n S3C44B0中断控制器可以管理中断控制器可以管理30个中断源个中断源 n2.中断优先级产生模块中断优先级

17、产生模块n非向量中断方式非向量中断方式n中断源产生中断后，从中断源产生中断后，从0 x18 处取指执行处取指执行n向量中断方式向量中断方式n中断源产生中断后，跳转到中断源产生中断后，跳转到0 x18 处，但由处理器识处，但由处理器识别中断后自动填充总线，并忽略别中断后自动填充总线，并忽略0 x18 处指令，执行处指令，执行总线上新的指令总线上新的指令0 x18中断服务入口0 x18中断服务入口nS3C44B0向量中断与非向量中断向量中断与非向量中断启动-中断响应IRQs 中断非向量中断INTCON V=1向量中断INTCON V=0中断服务入口地址表地址映射中断控制器地址映射中断控制器读取I_

18、ISPR寄存器计算偏移(R8)26个中断源EINT0/1/2 PowerDownEINT0/1/2 PowerDown962 S3C2410/S3C2440中断控中断控制器制器nS3C2410提供提供56个中断源，个中断源，S3C2440提供提供60个中断源如表个中断源如表9-50所示。当中断源提出中断所示。当中断源提出中断服务请求后，中断控制器经过仲裁之后再请服务请求后，中断控制器经过仲裁之后再请求求ARM920T核的核的FIQ或或IRQ中断。中断。S3C2410/S3C2440中断优先级仲中断优先级仲裁模块裁模块 963 S3C44B0/S3C2410/S3C2440 中断控制特殊功能寄存

19、器中断控制特殊功能寄存器n使用使用S3C44B0/S3C2410/S3C2440中断控制中断控制时时,要能够完成这些功能的寄存器主要有中断要能够完成这些功能的寄存器主要有中断控制寄存器、中断源挂起寄存器、中断模式控制寄存器、中断源挂起寄存器、中断模式寄存器、中断屏蔽寄存器、中断优先级寄存寄存器、中断屏蔽寄存器、中断优先级寄存器、中断挂起寄存器进行初始化。器、中断挂起寄存器进行初始化。nS3C44B0的中断控制寄存器的中断控制寄存器INTCON n中断挂起寄存器中断挂起寄存器 INTPNDn中断挂起寄存器中断挂起寄存器INTPND如表如表9-52所示，每一个中所示，每一个中断源对应着一位。只有未

20、被屏蔽且具有最高优先断源对应着一位。只有未被屏蔽且具有最高优先级、在源挂起寄存器中等待处理的中断请求，其级、在源挂起寄存器中等待处理的中断请求，其对应的中断挂起位被置对应的中断挂起位被置1。S3C44B0在中断服务在中断服务程序中必须加入对程序中必须加入对I_ISPC和和F_ISPC写写1的操作来的操作来清除挂起条件，准备接收下一次中断。清除挂起条件，准备接收下一次中断。S3C2410/S3C2440在中断服务程序中可以直接对在中断服务程序中可以直接对INTPND进行清除操作进行清除操作 n中断模式寄存器中断模式寄存器INTMODnARM处理器的中断模式有两种：处理器的中断模式有两种：IRQ模

21、式和模式和FIQ模式。中断模式寄存器模式。中断模式寄存器INTMOD如表如表9-53所示，每一个中断源对应着一位。当中所示，每一个中断源对应着一位。当中断源的模式位设置为断源的模式位设置为0时，中断会按时，中断会按IRQ模模式来处理；当模式位设置为式来处理；当模式位设置为1时，对应的中时，对应的中断会按断会按FIQ模式来处理。模式来处理。n中断屏蔽寄存器中断屏蔽寄存器INTMSKn在中断屏蔽寄存器在中断屏蔽寄存器INTMSK中，除了全局屏蔽位中，除了全局屏蔽位外，每一个中断源对应着一位，如外，每一个中断源对应着一位，如教材表教材表9-54所所示。示。n如果某位设置为如果某位设置为1，则该位所对

22、应的中断请求不会，则该位所对应的中断请求不会被处理；如果某位设置为被处理；如果某位设置为0，则该位所对应的中断，则该位所对应的中断请求才会被处理。如果全局屏蔽位被设置为请求才会被处理。如果全局屏蔽位被设置为1，则，则所有的中断请求都不会被处理理。所有的中断请求都不会被处理理。nS3C44B0向量模式相关寄存器向量模式相关寄存器n对对S3C44B0中的优先级产生模块的设置通过对寄存器中的优先级产生模块的设置通过对寄存器I_PSLV、I_PMST、I_CSLV、C_CMST的设置来完的设置来完成。成。n如果几个中断源同时发出中断请求，则可通过读如果几个中断源同时发出中断请求，则可通过读I_IPSR

23、寄存器可获知前具有最高优先级的中断源。寄存器可获知前具有最高优先级的中断源。nIRQ向量模式相关寄存器位信息见向量模式相关寄存器位信息见教材教材ARM嵌入式嵌入式系统结构与编程系统结构与编程表表9-55所示。所示。nS3C2410/S3C2440 中断偏移寄存器中断偏移寄存器INTOFFSETnS3C2410/S3C2440中断偏移寄存器中断偏移寄存器INTOFFSET的值代表了中断源号，即在的值代表了中断源号，即在IRQ模式下，模式下，INTPND寄存器中某位置寄存器中某位置1，则，则INTOFFSET寄存器中的值寄存器中的值是其对应中断源的偏移量。该寄存器是只读的，是其对应中断源的偏移量。

24、该寄存器是只读的，可以通过清除可以通过清除SRCPND寄存器和寄存器和INTPND寄存器寄存器的挂起位来自动清除。的挂起位来自动清除。n详细信息教材详细信息教材ARM嵌入式系统结构与编程嵌入式系统结构与编程第第293页表页表9-57nS3C2410/S3C2440 源挂起寄存器源挂起寄存器SRCPND、SUBSRCPNDnS3C2410/S3C2440源挂起寄存器源挂起寄存器SRCPND由由32位组成，位组成，每一个中断请求信号对应着其中的一位。中断源请求中断每一个中断请求信号对应着其中的一位。中断源请求中断服务时，其所对应的位就被置服务时，其所对应的位就被置1。nSRCPND记录了哪些中断源

25、发出了中断请求。子源挂起寄记录了哪些中断源发出了中断请求。子源挂起寄存器存器SUBSRCPND用于共用中断请求信号的中断控制。用于共用中断请求信号的中断控制。nSRCPND、SUBSRCPND各位信息见各位信息见教材第教材第294页表页表9-58、表、表9-59。nS3C2410/S3C2440中断优先级寄存器中断优先级寄存器PRIORITYnS3C2410/S3C2440中断优先级寄存器中断优先级寄存器PRIORITY只在只在IRQ模式下起作用，中断源模式下起作用，中断源的优先级由的优先级由2位的位的ARB_SEL和和1位的位的ARB_MODE的不同设定值来决定。的不同设定值来决定。nPRI

26、ORITY寄存器的各位信息见寄存器的各位信息见教材教材ARM嵌入式系统结构与编程嵌入式系统结构与编程第第296页表页表9-60。963 S3C44B0/S3C2410/S3C2440 中中断控制器设计实例断控制器设计实例n中中断断接接口口设设计计思考与练习题思考与练习题n三星公司两款流行的三星公司两款流行的ARM处理器芯片处理器芯片S3C44B0和和S3C2410/S3C2440各是基于什各是基于什么结构架构的，么结构架构的，S3C2410/S3C2440与与S3C44B0相比较具有哪些优势？相比较具有哪些优势？nLED与蜂鸣器控制电路原理如图与蜂鸣器控制电路原理如图9-32所示，所示，S3C44B0的端口的端口G的第的第4、5、6、7管脚分管脚分别与别与LED相连，端口相连，端口A的第的第0管脚用来控制管脚用来控制蜂鸣器。蜂鸣器。n要求：根据电路图，实现用要求：根据电路图，实现用LED的亮灭作为的亮灭作为二制编码，模拟二制编码，模拟16进制计数。（例如，进制计数。（例如，0的编的编码为码为0000：全灭，：全灭，1的编码为的编码为0001：LED4灭灭/LED3灭灭/LED2灭灭/LED2亮，亮，15的编的编码为码为1111：全亮）：全亮）第第9章章S3C44B0/S3C2410/S3C2440硬件结硬件结构构与关键技术分析与关键技术分析The End