第 4 章 ARM 嵌入式处理器

第 4 章 ARM 嵌入式处理器 4.1 ARM微处理器的概述 4.2 S3C44B0X 处理器 4.3 PXA25x/PXA27x处理器

4.1 ARM微处理器的概述

分类和特点 处理器数据手册 处理器典型内部模块

分类和特点ARM 微处理器的生产要经过两个环节： ARM 公司提供内核的 IP （即知识产权）授权 半导体公司购买内核的使用权，进行扩展，制作成芯片（处理器）

分类和特点 在通用的 ARM处理器领域，主要使用的内核有以下几种：

ARM7TDMI(-s) ARM720T ARM920T XScale

分类和特点 在通用的 ARM处理器领域，主要使用的内核有以下几种：

ARM7TDMI(-s) ARM720T ARM920T XScale

分类和特点内核 公司 处理器ARM7TDMI(-s) 三星 S3C44B0X\S3C4510

飞利浦 LPC2000系列ATMEL AT91系列意法半导体 STR71x\STR73x

ARM720T Cirrus EP7312现代 HMS30C7202

ARM920T 三星 S3C2410\S3C2440Cirrus EP9312\EP9315ATMEL AT91RM9200

XScale Intel PXA255\PXA27x

分类和特点1 控制类芯片

面向深度嵌入式设备 同一系列多品种 高级中断控制器 片内的存储器 无 MMU 具有工业级性能

分类和特点2 应用处理器

具有 MMU 支持 SDRAM 具有 LCD 控制器 具有 DMA

高级应用处理器具有更强大的运算能力，一般为 ARMv5E 以上的版本。

运算领域

控制领域

ARM发展

MMUAMBA总线

增强DSP浮点协处理器单指令多数据

NEON

分类和特点3. 数字信号处理器 （使用协处理器和 DSP 等方式提高运算能力）4. 消费类电子的嵌入式芯片 （较强的专业性）5. 安全芯片 （ SecurCore 内核）

处理器的数据手册数据手册（ Datasheet ）包含的主要内容： 处理器特点概述 处理器的功能结构及其框图 处理器的封装形式和引脚排列 处理器各个功能模块介绍 处理器的电气特性 处理器的机械特性

处理器的数据手册处理器中需要关注的基本内容： 功能结构框图 处理器地址空间 （ memory map ） 可扩展的内存类型

处理器典型内部模块 内存控制单元（ Memory Controller ） 中断控制单元（ Interrupt Controller ） GPIO （输入输出端口） 定时器 (Timer) UART ( 通用串行收发机 )

4.2 S3C44B0X 处理器

S3C44B0X 概述 S3C44B0X 处理器组成与框图 ARM7TDMI 核心 S3C44B0X 功能部件

S3C44B0X 概述S3C44B0X 采用 ARM7TDMI 内核，最大速度可以达 66MHZ 。S3C44B0X 主要提供了以下集成的器件：

8KB Cache 外部存储控制器 LCD 控制器 4 个 DMA 2 个通用串行总线 一个多主 IIC 一个 IIS 5 通道的 PWM 定时器 一个内部定时器 71 个 GPIO 8 个外部中断 实时时钟 8 通道 10 位 ADC

S3C44B0X 处理器组成与框图 总线仲裁器

内存I / FROM/SRAM

DRAM/ SDRAM

LCDDMA

LCD控制器

中断控制器

ZDMA (2-Ch)

写缓冲

ARM7TDMICPU 核

8K-byte Cache

PowerManagement

CPU Uni t

边沿检测ARM7TDMI TAP控制器

系统总线桥 & 仲裁器/BDMA (2-通道)

GPI O(控制器)

I C Bus控制器

I S Bus控制器

UART 0, 1 （16字节 FI FO）

同步 I /O

PWM Ti mer0-4, 5 (内部)

ADC

看门狗定时器

RTC(实时时钟)

时钟发生器(PLL)

SI OCK

TCLK EXTCLK

AI N[7: 0]

32, 768 Hz

J TAG

通用I/O

外设总线

系统总线

S3C44B0X 处理器组成与框图

组成部分 描述

核心部件 嵌入式处理器不仅包括 CPU，也包括了其它的部分。核心部件包括处理器的核心、片内总线、时钟电源模块。核心部件是整个处理器运行的基础。

总线上的部件 S3C44B0X的总线部件包括了在系统总线上部件外设器件 外设总线是 S3C44B0X的二级总线，通过总线桥挂接在一级总线上。

S3C44B0X 的组成

ARM7TDMI 核心

ARM7TDMI处理器核心

Tap 控制器

EmbededICE-RT逻辑

Bus

split

er

扫描链

1

扫描链

2

扫描链0

RANFGOUT0RANFGOUT1

EXTERN0EXTERN1

nOPCnRW

MAS[1:0]nTRANS

nMREQA[31:0]

D[31:0]

DIN[31:0]

DOUT[31:0]

TCK TMS nTRST TDI TDO

其它信号线

SCREG[3:0]

IR[3:0]

TAPSM[3:0]

S3C44B0X 内存控制器

SROM(nGCS0)

SROM(nGCS1)

0x0200_0000

SROM(nGCS2)

0x0400_0000

SROM(nGCS3)

0x0600_0000

SROM(nGCS4)

0x0800_0000

SROM(nGCS5)

0x0a00_0000

SRAM/DRAM/SDRAM(nGCS6)

0x0c00_0000

SRAM/DRAM/SDRAM(nGCS7)

0x0e00_0000

0x1000_0000

0x1000_0000

2/ 4/ 8/ 16/ 32M

32M

32M

32M

32M

32M

28M

256M可访问区域

特殊功能寄存器（4M）

2/ 4/ 8/ 16/ 32M

0x01c0_0000

S3C44B0X 中断控制器异常向量表： ResetEntry b ResetHandler b HandlerUndef b HandlerSWI b HandlerPabort b HandlerDabort b . b HandlerIRQ b HandlerFIQ

S3C44B0X 中断控制器mGA, B, C, D

mGKA, B

sGA, B, C, D

sGKA, B

sGA, B, C, D

sGKA, B

sGA, B, C, D

sGKA, B

sGA, B, C, D

sGKA, B

mGA

mGB

mGC

mGD

mGKAmGKB

ARM I RQ

EI NT0, 1, 2, 3

EI NT4/ 5/ 6/ 7

ZDMA0, ZD MA1BRDMA0 BRDMA1

UERR0/ 1

TI MER0, 1, 2, 3

TI MER4, 5

RXD0, 1I I C, SI O

TXD0, 1

RTC

ADC

TI CK

WDT

S3C44B0X GPIO

S3C44B0X 的一共有 7 个通用端口，共 71 位：A ： 10 位输出端口B ： 11 位输出端口C ： 16 位输入 / 输出端口D ： 8 位输入 / 输出端口E ： 9 位输入 / 输出端口F ： 9 位输入 / 输出端口G ： 8 位输入 / 输出端口

S3C44B0X UART

波特率发生器

控制单元

发送移位器

发送FI FO (16 Byte)

发送器

接收FI FO (16 Byte)

接收移位器

接收器

外设总线

TXDn

时钟源

RXDn

S3C44B0X UART 的特性包括： 基于 DMA 或者中断的 RxD0,TxD0,RxD1,TxD1 通道 0 支持 IrDA 1.0 具有 16 位的 FIFO 通道 1 支持 IrDA 1.0 具有 16 位的 FIFO 支持握手接收 / 发送

S3C44B0X 定时器S3C44B0X PWM 定时器的特性为 : 6 个基于中断或者 DMA 方式 PWM 定时器 3 个 8 位预分频器、 5 个 5 位除法器、 1 个 4 位除法器 输出坡形可编程的脉宽调制 (PWM) 自动装载或者一短脉冲模式 死区发生器

4.3 PXA25x/PXA27x处理器

PXA处理器概述 PXA 处理器组成与框图 XScale 核心

PXA处理器概述

PXA255 处理器是 PXA 系列较早一款广泛使用的处理器，其运算速度高达 400MHz ，采用 Intel XScale 架构， ARMv5E 内核，外围控制器众多，具有高集成度高性能的特点。 PXA27x 在 PXA25x 的基础上又增了三大特性： Quick Capture （快速拍摄）、 Wireless Speed Step （无线动态节能）和 Wireless MMX （无线 MMX 指令）。

PXA 处理器组成与框图 PXA255 功能框图

PXA 处理器组成与框图 PXA27x 功能框图

PXA 处理器组成与框图 Xscale 核心

系统管理DebugJTAG

执行核心

数据Cache 32K

微小Cache 2K

MMU

指令Cache 32K MMU

写缓冲

分支对象缓冲

跟踪缓冲

CP14性能监测

CP15配置寄存器

CP0乘加器

协处理器接口

数据

地址

中断申请

IRQ FIQ

核心内存总线

PXA系统存储器接口

PXA2xx内存空间使用 ARM处理器所有 32位地址（ 4G地址空间），包括以下内容：静态存储器空间： 从地址 [0x0000 0000]开始的 6个 64M Static Memory空间；SDRAM的空间： [0xA000 0000]-[0xB000 0000]的 4个 64M的 SDRAM空间，在 PXA27x设置 1G模式后使用 [0x8000 0000] -[0xC000 0000] 的 4个 256M的SDRAM空间；卡空间： 从地址 [0x2000 0000] -[0x4000 0000]的 2个 256M的卡空间；内部寄存器空间： [0x4000 0000]- [0x4C00 0000]，分成外设（ Peripherals）、 LCD和存储器控制（Memory Ctl）三个部分。

PXA中断控制器

PXA2xx的中断控制器控制所有的中断源到处理器的入口，同时确定着所有中断的第一级。它也用于确定是否由 IRQ或者FIQ触发中断，或者屏蔽中断。各个中断可以设置为 IRQ或者 FIQ模式，而且 FIQ的优先级高于 IRQ 。

PXA UART 控制器 PXA2xx均具有 3 个通用异步接收 / 发送器： 全功能 UART （ FFUART ） 蓝牙 UART （ BEUART ） 标准 UART （ STUART ）

串口类型 描述 传输速度 引脚、全功能 UART 包含 RS232的全部 8个引脚 230.4Kb/s TxD（发送）和 RxD（接收）CTS（清除发送）和 RTS（请求发送）DTR（数据终端就绪）DCD（载波检测）DSR（数据设置就绪）RI（振铃检测）蓝牙 UART 可以连接蓝牙模块具有Modem控制引脚

921.6Kb/s TxD（发送）和 RxD（接收）CTS（清除发送）和 RTS（请求发送）标准 UART 标准 2引脚串口 230.4Kb/s TxD（发送）和 RxD（接收）

PXA LCD控制器

PXA2xx 的 LCD 控制器提供了对被动显示模块（ DSTN ，双层超扭曲向列型液晶显示屏幕）和主动显示模块（ TFT ，薄膜晶体管）的支持。 PXA27x 的 LCD 控制器功能更为强大，支持一个基本层，两个叠加层，一个为硬件光标层。

课程结束