《ARM嵌入式系统》实验讲义.docx
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《ARM嵌入式系统》实验讲义
实验一实验平台熟悉与ADS开发环境
一、实验目的
1.熟悉EL-ARM-DSP-IV实验系统；
2.熟悉ADS开发环境
二、实验内容
1.了解ARM核心板和实验箱底板的硬件资源；
2.通过ADS1.2集成开发环境实现最简单程序来熟悉实验过程。
三、实验设备
1.硬件：
EL-ARM-DSP-IV教学实验箱，IntelCorei3PC机，J-Link仿真器，串口电缆。
2.软件：
WindowsXP操作系统，ADS1.2集成开发环境，仿真调试驱动程序
四、EL-ARM-DSP-IV实验系统的资源介绍
1、EL-ARM-DSP-IV实验箱硬件资源概述
EL-ARM-DSP-IV型教学实验系统属于一种综合的教学实验系统，该实验系统集成ARM和DSP的控制接口，实现了多模块多CPU协同工作的应用实验。
它是集学习、应用编程、开发研究于一体的ARM和DSP实验教学系统。
用户可根据自己的需求选用不同类型的CPU适配板，在不需要改变任何配置情况下，支持的ARM板卡有EL-ARM9-S3C2410（ARM9）和ARM10。
支持的DSP板卡有：
TECH_V2407、TECH_V2812、TECH_V5402、TECH_V5409、TECH_V5416、TECH_V5509、TECH_V6XXX等，可完成ARM9和ARM7的学习，同时，实验系统上的Tech_V总线能够拓展较为丰富的实验接口板。
用户在了解“E_LAB””标准后，能研发出不同用途的实验接口板。
除此之外，在实验板上有丰富的外围扩展资源（模拟信号发生器，数字量IO输入输出，语音编解码、人机接口等单元），可以完成ARM和DSP的基础实验、算法实验和数据通信实验、扩展实验；可以完成ARM操作系统下与DSP协同多CPU工作等。
综上所述，该实验系统可以满足广大用户的需求，是各类用户的理想选择。
下面给出该实验系统的基本框图，其中蓝色模块为ARM模块，粉色模块为DSP模块，无色模块为ARM和DSP的共用模块。
1.1ARM部分硬件组成
该实验系统硬件资源主要包括：
●一组CPU板接口：
支持ARM9核心板，ARM10核心板；
●一组E_LAB接口：
扩展E-LAB模块；
●CPLD单元：
处理ARM，DSP的逻辑和时序
●语音处理单元：
IIS格式，芯片UDA1341TS，采样频率最高48KHz；
●LCD液晶显示单元：
8寸TFT屏；
●触摸屏单元：
四线电阻屏，8寸；
●键盘单元：
4X4键盘，带8位LED数码管；芯片HD7279A；
●数字量输入输出扩展单元
●一个USB扩展单元：
USB2.0，芯片CY768013。
1.2核心板的硬件资源（ARM920T核）
在核心CPU板上包括下列单元和芯片，32位ARM920T的处理器，即三星的S3C2410芯片，两片动态存储器，每片32M字节，一片32M字节的NAND_flash存储器，一个USB主接口，一个USB从接口，一个10/100M的以太网控制芯片，完成网络访问功能，一个UART接口，完成串口通信，最高波特率率为115200bps,一个RTC实时时钟，一个5V转3.3V和1.8V的电源管理模块，一个20针的JTAG调试接口。
具体元器件见表1-1。
表1-1
芯片名称
数量
功能
板上标号
S3C2410
1
ARM920T，中央处理器
S3C2410X
HY57V561620
2
动态存储器（SDRAM），32MB/片
HY57V561620
K9F5608
1
海量存储器，32MB
K9F5608U
AX88796
1
10/100M以太网控制器
AX88796
AS1117-3.3
1
5V转3.3V
AS1117-3.3
AS1117-1.8
1
5V转1.8V
AS1117-1.8
MAX3232
1
RS232转换
IMP811-S
1
复位
IMP811
具体的单元、跳线见表1-2。
表1-2
标号
名称
功能
JP1
JTAG复位单元
控制nRESET与nTRST是否接通
AREFSEL
模拟参考电压选择
短接后连接到VDD33，否则接地
3S/4S
3Step与4Step选择
设置NandFlash的运行模式，选择NCON（CPU引脚）与3Step、4Step连接
RESET
复位键
系统复位按键
P．S
电源插座
电源插座，接5V电源
SW
电源开关
拨向EXT接通，拨向INT断开电源
USB-HOST
主USB单元
主USB
UART0（CROSS/F）
串口0单元
和S3C2410的串口0通信
USB-DEVICE
从USB单元
USB设备
RJ45
网络单元
访问以太网
ARM-JTAG
JTAG插座
20针JTAG插座，用于与宿主机通信
INTERFACEC
功能单元
INTERFACEB
数据、地址单元
INTERFACEA
功能单元
表1-3为核心板上各LED指示灯的意义。
表1-3
标号
名称
功能
PWR
LED灯
电源指示灯
LED1
LED灯
GPI/O口G口的第8位指示
LED2
LED灯
GPI/O口G口的第9位指示
表1-4为核心板上的晶振单元
表1-4
标号
名称
功能
12MHz
CPU主时钟晶振
外接12MHz
32KHz
RTC时钟晶振
外接32.768KHz
25MHz
网络时钟晶振
外接25MHz
2、核心板资源的具体介绍
2.1电源模块
在S3C2410CPU板上由于其内核采用1.8V，I/O接口采用3.3V供电，因此需要将通用的5V转换成1.8V和3.3V。
图1-1-2为使用LM1117电源转换芯片把5V转成3.3V和1.8V的转换电路。
图1-1-1
2.2NAND_FLASH海量存储器单元
该存储单元在板卡上标号为K9F5608U，选用32MB字节的K9F5608U，8位数据总线，该芯片由S3C2410的相关引脚直接控制，CPU分配给它的地址空间为0x00000000—0x01ffffff。
启动代码部分则放在从0x00000000开始的地址空间内。
系统将CPU的引脚OM[1:
0]设置成00b，当核心板上电复位时，系统首先将Nand_Flash开始的0~4K的程序映射到SteppingStone区，然后从那里开始执行。
Nand_Flash可以存放数据和程序，但需要特定的指令进行读写。
2.3同步动态存储器单元
该存储单元在板卡上标号为HY57V561620。
选用两片8MB字节的HY57V561620，32位数据总线。
片选NSCS6接两片HY57V561620单元作为片选信号，CPU分配给这两片HY57V561620单元的地址空间分别为0x30000000-0x31ffffff,0x32000000-0x33ffffff,也就是S3C2410CPU的Bank6区和Bank7区。
2.4RS232串口单元
该存储单元在板卡上标号为UART0（CROSS/F），选用了MAX3232电压转换芯片，进行PC机与CPU板的串口通讯。
它采用收、发、地，三线连接，无握手信号。
通过S3C2410内部的串口0控制器进行控制。
2.5主/从USB单元
该单元在板卡上标号为USB-HOST和USB-DEVICE，通过S3C2410内部的USB主控制器和USB设备控制器进行控制。
2.6网络单元
该存储单元在板卡上标号为AX88796，选用了ASIX公司的AX88796网络芯片，传输速率为10/100M自适应，16位数据总线传输，片选NGCS2接网络单元。
CPU分配给AX88796单元的地址空间为0x10000000—0x18000000,也就是S3C2410CPU的bank2区。
S3C2410CPU的外部中断ExINT2响应该中断。
RJ45插座上面自带数据传输的指示灯。
为清楚显示核心板上各存储区及单元，见表1-5。
表1-5
标号
名称
存储区
存储的有效区
容量（字节）
HY57V561620
同步动态存储器
Bank7
0x32000000-0x33ffffff
32M
HY57V561620
同步动态存储器
Bank6
0x30000000-0x31ffffff
32M
AX88796
网络控制器
Band2
0x10000000后的若干
若干寄存器
NAND_FLASH
海量存储器
Bank0
0x00000000-0x01ffffff
32M
2.7JTAG单元
JTAG（JointTestActionGroup，联合测试行动小组）是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试，JTAG技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路TAP（TestAccessPort，测试访问口），通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。
目前大多数比较复杂的器件都支持JTAG协议，如ARM、DSP、FPGA器件等。
标准的JTAG接口是4线：
TMS、TCK、TDI、TDO，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。
通过JTAG接口，可对芯片内部的所有部件进行访问，因而是开发调试嵌入式系统的一种简洁高效的手段。
目前JTAG接口的连接有两种标准，即14针接口和20针接口，EL-ARM-DSP-IV核心板上使用的是20针接口。
接口定义见表1-6。
表1-6
引脚
名称
描述
引脚
名称
描述
1
VTref
目标板参考电压，接电源
7
TMS
测试模式选择
2
VCC
接电源
9
TCK
测试时钟
3
nTRST
测试系统复位信号
11
RTCK
测试时钟返回信号
4-20偶数引脚
GND
接地
13
TDO
测试数据串行输出
5
TDI
测试数据串行输入
15
nRESET
目标系统复位信号
17、19
NC
未连接
在核心板上，JTAG的第1脚用一黄色的方框标注，当串口、USB口、网络口向左摆放时，第1脚下面的管脚为第2脚，它左面的管脚依次为3，5，…，19；第2脚左面的管脚依次为4，6，…，20。
2.8核心CPU板上的外接接口单元
在CPU板上有INTERFACEA、INTERFACEB、INTERFACEC，3个外扩接口单元，现对这三个接口的引脚加以说明。
INTERFACEB：
INTERFACEB扩展信号是地址、数据总线和读写、片选信号：
见表1-7
表1-7
序号
代号
含义
IO
备注
序号
代号
含义
IO
备注
1
+5V
+5V电源
41
VDD33
+3.3V电源
2
+5V
+5V电源
42
VDD33
+3.3V电源
3
LA19
地址线
O
43
NC
空脚
空
4
LA18
地址线
O
44
NC
空脚
空
5
LA17
地址线
O
45
NC
空脚
空
6
LA16
地址线
O
46
NC
空脚
空
7
EXA15
地址线
O
47
NC
空脚
空
8
EXA14
地址线
O
48
NC
空脚
空
9
EXA13
地址线
O
49
NC
空脚
空
10
EXA12
地址线
O
50
NC
空脚
空
11
GND
地
51
GND
地
12
GND
地
52
GND
地
13
EXA11
地址线
O
53
EXD15
数据线
IO
14
EXA10
地址线
O
54
EXD14
数据线
IO
15
EXA9
地址线
O
55
EXD13
数据线
IO
16
EXA8
地址线
O
56
EXD12
数据线
IO
17
EXA7
地址线
O
57
EXD11
数据线
IO
18
EXA6
地址线
O
58
EXD10
数据线
IO
19
EXA5
地址线
O
59
EXD9
数据线
IO
20
EXA4
地址线
O
60
EXD8
数据线
IO
21
+5V
+5V电源
61
GND
地
22
+5V
+5V电源
62
GND
地
23
EXA3
地址线
O
63
EXD7
数据线
IO
24
EXA2
地址线
O
64
EXD6
数据线
IO
25
EXA1
地址线
O
65
EXD5
数据线
IO
26
EXA0
地址线
O
66
EXD4
数据线
IO
27
LA21
地址线
O
67
EXD3
数据线
IO
28
LA20
地址线
O
68
EXD2
数据线
IO
29
NC
空脚
69
EXD1
数据线
IO
30
NC
空脚
70
EXD0
数据线
IO
31
GND
地
71
GND
地
32
GND
地
72
GND
地
33
NC
空脚
空
73
LNOE
使能信号
O
34
NC
空脚
空
74
LNWE
写信号
O
35
NC
空脚
空
75
LNOE
使能信号
O
36
NC
空脚
空
76
NWIT
等待信号
I
37
NC
空脚
空
77
NC
空脚
空
38
NC
空脚
空
78
NGCS0
片选信号
O
39
NC
空脚
空
79
GND
地
40
NC
空脚
空
80
GND
地
INTERFACEA：
INTERFACEA扩展信号外设信号接口：
见表1-8。
表1-8
序号
代号
含义
IO
备注
序号
代号
含义
IO
备注
1
+12V
+12V电源
41
NC
空脚
空
2
-12V
-12V电源
42
IISDI
IIS数据输入
I
3
GND
地
43
GND
地
4
GND
地
44
GND
地
5
+5V
+5V电源
45
TOUT0
定时器输出0
O
6
+5V
+5V电源
46
TCLK0
定时器时钟输出0
连接至CPU的TCLK0引脚
7
GND
地
44
NC
空脚
空
8
GND
地
48
EINT1
中断1
I
外部输入中断信号，连接到CPU的中断
9
+5V
+5V电源
49
TOUT1
定时器输出1
10
+5V
+5V电源
50
TCLK1
定时器时钟输出1
连接至CPU的TCLK1引脚
11
NC
空脚
空
51
GND
地
12
NC
空脚
空
52
GND
地
13
NC
空脚
空
53
EINT0
中断0
I
外部输入的中断信号，连接到CPU的中断
14
NC
空脚
空
54
NC
空脚
空
15
NC
空脚
空
55
NC
空脚
空
16
NC
空脚
空
56
NGCS1
片选信号1
O
17
NC
空脚
空
57
NC
空脚
空
18
NC
空脚
空
58
NC
空脚
空
19
+3.3V
+3.3V电源
59
RESET
复位信号
O
20
+3.3V
+3.3V电源
60
NC
空脚
空
21
SPICLK0
SPI时钟输出
O
CPU引脚
61
GND
地
22
MISO0
SPI数据输入
I
CPU引脚
62
GND
地
23
nSS0
SPI片选
O
CPU引脚
63
NC
空脚
空
24
MOSI0
SPI数据输出
O
CPU引脚
64
NC
空脚
空
25
GND
地
65
NC
空脚
空
26
GND
地
66
NC
空脚
空
27
NC
空脚
空
67
EINT7
中断7
I
外部输入的中断信号，连接到CPU的中断
28
NC
空脚
空
68
EINT3
中断3
I
外部输入的中断信号，连接到CPU的中断
29
NC
空脚
空
69
NGCS3
片选信号3
O
30
NC
空脚
空
70
NGCS1
片选信号1
O
31
GND
地
71
NC
空脚
空
32
GND
地
72
NC
空脚
空
33
NC
空脚
空
73
NC
空脚
空
34
NC
空脚
空
74
NC
空脚
空
35
IISLRCLK
IIS左右声道时钟
O
75
NC
空脚
空
36
IISDO
IIS数据输出
O
76
GND
地
37
GND
地
77
GND
地
38
GND
地
78
NC
空脚
空
39
IISCLK
IIS输出时钟
O
79
GND
地
40
NC
空脚
空
80
GND
地
INTERFACEC用来扩展INTERFACEA、INTERFACEB没有扩展的CPU信号，如AD输入、液晶、串口等和扩展子板间的通讯信号。
见表1-9。
表1-9
序号
代号
含义
IO
备注
序号
代号
含义
IO
备注
1
+5V
+5V电源
41
SDCLK
SD卡时钟
O
EL-830底板未使用
2
+5V
+5V电源
42
SDCMD
SD卡命令
O
EL-830底板未使用
3
AIN0
模拟输入0
I
43
AIN6
模拟输入6
I
4
AIN1
模拟输入1
I
44
AIN7
模拟输入7
I
5
AIN2
模拟输入2
I
45
NC
空脚
6
AIN3
模拟输入3
I
46
CDCLK
CPU信号，解码器系统时钟
O
7
AIN4
模拟输入4
I
47
VD19
液晶数据19
O
CPU引脚
8
AIN5
模拟输入5
I
48
VD20
液晶数据20
O
CPU引脚
9
AREFB
模拟输入负参考电压
I
49
VD21
液晶数据21
O
CPU引脚
10
AREFT
模拟输入正参考电压
I
50
VD22
液晶数据22
O
CPU引脚
11
AVCOM
模拟输入参考电压公共端
I
51
VD23
液晶数据23
O
CPU引脚
12
TOUT2
定时器输出2
O
52
VD10
液晶数据10
O
CPU引脚
13
TOUT3
定时器输出3
O
53
VD11
液晶数据11
O
CPU引脚
14
NC
空脚
54
VD12
液晶数据12
O
CPU引脚
15
ExINT4
外部中断4
I
55
VD13
液晶数据13
O
CPU引脚
16
ExINT5
外部中断5
I
56
VD14
液晶数据14
O
CPU引脚
17
ExINT6
外部中断6
I
57
VD15
液晶数据15
O
CPU引脚
18
ExINT7
外部中断7
I
58
VD3
液晶数据3
O
CPU引脚
19
nGCS4
片选
O
59
VD4
液晶数据4
O
CPU引脚
20
nGCS5
片选
O
60
VD5
液晶数据5
O
CPU引脚
21
NGCS4
片选
O
61
VD6
液晶数据6
O
CPU引脚
22
nGCS5
片选
O
62
VD7
液晶数据7
O
CPU引脚
23
LnWBE0
写字节使能0
O
63
TSMX
接触摸屏XN脚
O
CPU引脚
24
LnWBE1
写字节使能1
O
64
TSMY
接触摸屏YN脚
O
CPU引脚
25
LnWBE2
写字节使能2
O
65
TSPY
接触摸屏YP脚
O
CPU引脚
26
LnWBE3
写字节使能3
O
66
TSPX
接触摸屏XP脚
O
CPU引脚
27
UCLK
输入输出口
IO
67
VM-VDEN
液晶电压控制信号
I
28
GPH1
输入输出口
IO
68
VF-VS
液晶桢时钟
O
29
CLKOUT0
时钟输出信号源0
O
69
VL-HS
液晶线时钟
O
30
CLKOUT1
时钟输出信号源1
O
70
VCLK
液晶位时钟
O
31
IICSCL
IIC总线时钟
O
71
VD0
液晶数据0
O
32
IICSDA
IIC总线数据
IO
72
VD1
液晶数据1
O
33
RXD1
串口1接收数据
I
73
VD2
液晶数据2
O
34
TXD1
串口1发送数据
O
74
VD3
液晶数据3
O
35
RXD2
串口2接收数据
I
75
VD4
液晶数据4
O
36
TXD2
串口2发送数据
O
76
VD5
液晶数据5
O
37
SDDAT0
SD卡数据0
O
EL-830底板未使用
77
VD6
液晶数据6
O
38
SDDAT1
SD卡数据1
O
EL-830底板未使用
78
VD7
液晶数据7
O
39
SDDAT2
SD卡数据2
O
EL-830底板未使用
79
GND
升级会员 