2410-S实验指导书@2006.11.pdf

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S3c2410X 芯片集成了大量的功能单元,包括: 1. 内部1.8V,存储器3.3V,外部IO3.3V,16KB 数据CACH,16KB 指令CACH,MMU; 2. 内置外部存储器控制器(SDRAM 控制和芯片选择逻辑); 3. LCD 控制器(最高4K 色 STN 和256K 彩色TFT),一个LCD 专用DMA; 4. 4 路带外部请求线的DMA; 5. 三个通用异步串行端口(IrDA1.0, 16-Byte Tx FIFO, and 16-Byte Rx FIFO),2 通 道SPI; 6. 一个多主IIC 总线,一个IIS 总线控制器; 7. SD 主接口版本1.0 和多媒体卡协议
博创科技 LLILLLUIP-TECH, COM Beijing Universal Pioneering Technology Co, LTD 第一章嵌入式 开发基础知识 随着后PC时代的到来,嵌入式系统技术已经成为了一个万众瞩日的焦点。日前已 泛应用于信息家电、数据网络、工ψ控制、医疗卩生、航空航天等众多领域。巨人的市场 潜丿,无穷的商机,吸引了各路英豪纷踵沓来。 硬件方面,各大电子厂商相继推出了自己的专用嵌入式芯片,漫天而至的是mp3,PDA, 无线上网装置,让人们充分感受到了这股强劲之势;软件方面,在 Vxworks、pSOS、 Neculeus 和 Windows ce等嵌入式操作系统引领下,也出现了空前繁荣的局面,但这些专用操作系 统都是商业化产品,其髙昂的价格使许多面向低端产品的小公司望而却步,并且其源代码 的封闭性也大大限制了开发者的积极性。 近两年在我国登陆并蓬勃发展的 Linux,也已广泛应用」各类计算应用,不仅包括IBM 的微型Linx腕表、手持设备PDA和峰窝电话)、因特网装置、客户札、防火墙、工业机 器人和电话基础设施改备,甚至还包括了基于集群的超级计算机。 Linux在高端服务器的 优越表现及其天生具有的突出特氐,就注定它必将在低端嵌入式系统中雨次给人们以惊喜, 而基于嵌入式 Linux操作系统的应用,必定给我们未来的工作和生活带来翻天覆地的变化。 1.1嵌入式 Linux简介 Linuⅹ正在嵌入式廾发领域稳步发展。Linuⅹ使用GPL,所有对特定廾发板、PDA、掌上机、 可携带设备等使用嵌入式 Linux感兴趣的人都可以从因特网上免费下载其内核和应用程 序,并开始移植和开发。许多inux改良品种迎合了嵌入式市场,它们包括RT!inux(实 时 Linux)、 uclinux(用于非MU设备的 Linux)、 Montavista linux(用于ARM、MIPS、 3 TEL:010-82110740821107418211074282110743 FAX:总机转828 博创科技( 博创科技 LLILLLUIP-TECH, COM Beijing Universal Pioneering Technology Co, LTD PPC的 Linux分发版)、ARM- Linux(AR上的 Linux)和其它 Linux系统。 嵌入式Liuⅹ的发展比较迅速。NEC、索尼凵经在销售个人视频录像机等基」 Linux的消费 类电子产品,摩托罗拉则计划在其未来的大多数手机上使用 Linux,IBM也制定了在手持机 上:运行 Linux的计划。 数年来,inux标准库”组织一直在从事对在服务器上运行的 Linux进行标准化的工作, 现在,嵌入式汁算领域也廾始了这一工作。嵌入式 Linux标准吸引了气iux标准库”以及 Unix组织中有益的元素。 在嵌入式系统中使用 的优点和缺点 虽然大多数 Linux系统运行在PC平台上,但 Linux也是嵌入式系统的可靠主力。 Linux 的安装和管理比UNIX更加简单灵活,这对于那些UNTX专家们来说又是一个优点,因为 Linux中有许多命令和编程接口同传统的UNX一样。但是对于习惯于 WINDOWS操作系统 的人来说,需要记忆大量的命令行参数却是个缺点。随着LⅠNUX社团的不断努力,⊥inux 的人机界面开发环境正在不断完普。 典型的Linx系统经过打包,在拥有硬盘和大容量內存的PC机上运行,嵌入式系统不需 要这么高的配置。一个功能完备的 Linux内核要求大约1MB内存。而 Linux微内核只 占用其中很小·部分内存,包括虚拟内存和所有核心的操作系统功能在内,只需占用系统 约100K内存。只要有500K的内存,一个有网络栈和基本实用程序的完全的 Linux系 统就可以在一台8位总线(SX)的 Intel386微处理器上运行的很好了。由于内存要求 常常是需要的应用所决定的,比如Web服务器或者SNP代理, Linux系统甚至可以仅使 用256 KB ROM和512 KB RAM进行作。因此它是个瞄准嵌入式市场的轻量级操作系 统 与传统的实时操作系统相比(RTOS),采用象嵌入式 Linux这样的开放源码的操作系统的 为外一个好处是 Linux开发团体看来会比RT0S的供应商史快地支持新的IP协议和其 它协议。例如,用于 Linux的设备驱动程序要比用于商业操作系统的设备驱动程序多,如 冈络接口卡(NIC)驱动程序以及并口和串口驱动程序。 核心Linuⅹ操作系统本身的微内核体系结构相当简单。网络和文件系统以模块形式置于微 内核的上层。驱动程序和其它部件可在运行时作为可加载模块编译到或者是添加到内核。 这为构造定制的可嵌入系统提供了髙度模块化的构件方法。而在典型情况下该系统需结合 TEL:010-82110740821107418211074282110743 FAX:总机转828 博创科技( 博创科技 LLILLLUIP-TECH, COM Beijing Universal Pioneering Technology Co, LTD 定制的驱动程序和应用程序以提供附加功能。 嵌入式系统也常常要求通用的功能,为了避免重复劳动,这些功能的实现运用了许多现成 的程序和驱动程序,它们可以用于公共外设和应用。 Linux可以在外设范围广泛的多数微 处理器上运行,并早已经有了现成的应用库。 Linuⅹ用于嵌入式的因特网设备乜是很合适的,原因是它支持多处理器系统,该特性使 Liuⅹ具有了伸缩性。因而设计人员可以选择在双处理器系统上运行实时应用,提高整体 的处理能力。例如,您可以在一个处理器运行GUI,同时在另一个处理器上运行 Linux系 统 在嵌入式系统上运行 Linux的一个缺点是Linuⅹ体系提倛实时性能需要添加实时软件模 块。而这些模块运行的内核空间芷是操作系统实现调度策唅、硬件中断异常和执行程序的 部分。由于这些实时软件模是在內核空间运行的,因此代码错误可能会破坏操作系统从 而影响整个系统的可靠忙,这对于实时应用将是一个非常严重的弱点。已经有许多嵌入式 Linux系统的小例;可以有把握地说,某种形式的Linuⅹ能在几乎任一台执行代码的计算 机上运行。 1.2嵌入式 Linux开发平台简介 Linux价格低廉、功能强大,可以运行在X86, Alpha, Sparc,MPS,PC, MOTOROLA,NC,ARM 等硬件平台上,而且开放源代码,可以定制。我们所介绍的硬件平台是基于ARM体系结构, 山北京博创兴业科技有限公司开发的 UP-NetARM3000和 UP-NetARM2410S实验仪器 UP- NetARM3000的CPU为ARM7TDMI内核的三星S3C44BOX01芯片,由于没有MM(内存管理单 元)只能运行 uclinux, UP-NetARM2410S的CPU为ANM920内核的三星S3c2410芯片,由于 有M可以运行标准的 ARM-LIⅦX内核。通过这两个平台,我们可以学习嵌入式LⅠNX中的针 对有MMU和无MU的不同开发过程。UP- NetarM3000及相关产品的资料可以访问博创公司的 站www.up-lech.com获得。木书以UP-NetARM2410-S为例,详细介绍嵌入式Linux的开发 过程。 TEL:010-82110740821107418211074282110743 FAX:总机转828 博创科技( 博创科技 LLILLLUIP-TECH, COM Beijing Universal Pioneering Technology Co, LTD 实验仪器介绍 硬件配置 UP- NetARM2410-S的使件配置如表1.2.1所小,实物如图1.2.1所小: 配置名称 型号 说明 CPU ARM920T结构芯片三星S3c2110X 工作频率203MHz FLASH SAMSUNG K9F1208 64M NAND SDRAM HY57V561620AT—H 32M×2=64M EtherNet网卡 AX88796 10/100M自适应 LQ080V3DG01 8寸16 bit tft 触摸屏 SX-080-W4R-FB FM7843驱动 USB接∏ 4个HOST/1个DV⊥CE 由AT43301构成 USB HUB LART/IrDA 2个RS232,1个RS485,1个IrDA 从处理器的UART2引出 HS3C2410芯片引出 3个电位器掉制输入 AUDIO IIS总线,UDA1341芯片 44KHz音频 扩展卡插槽 168Pin EXPORT 总线直接扩展 GPS GPRS扩展板 SIMCO0M的SIM100-E模块 支持双道语音通信 IDE/CF卡插座 笔记本硬盘,CF卡 PCMCIA和SD卡插座 PCMCIA型号为DWL-650 PS2 PC键盘和鼠标 由 ATMEGA8单片机控制 IC卡座 AT24CXX系列 由 ATMEGA8单片机控制 DC/STEP电机 DC IH PWM控制,STEP由74HC573挖制 CAN BUS MCP2510和TJA050构成 Double da MAX504 一个10位DAC端口 调试接口 JTAG 14针、20针 表12.1 UP-NetARM2410-S的硬件配置 6 TEL:010-82110740821107418211074282110743 FAX:总机转828 博创科技( 博创科技 LLILLLUIP-TECH, COM Beijing Universal Pioneering Technology Co, LTD 熟入动三 可选)蓝牙模块 (可选)摄像头模块 UP-NETARM2410-S Bluetooth 教学科研系统 可选)GP3+3FR模块 肝心位从一四一 频口 可选)FPGA膜块 168Pin 音量调节 扩展插槽 可选)CAN结点模块 小键盘 DA外了 5D卡接囗DCM囗D接口[G卡接[直流电机「接口【D电位器 步进电机 K 1.2.1 UP-NetARM2410-S TEL:010-82110740821107418211074282110743 FAX:总机转828 博创科技( 博创科技 LLILLLUIP-TECH, COM Beijing Universal Pioneering Technology Co, LTD 芯片介绍 S3c2410X芯片集成了大量的功能单元,包括: 1.内部1.8V,存储器3.3V,外部I03.3V,16KB数据CACH,16KB指令CACH,MMU; 2.内置外部存储器控制器( SDRAM控制和芯片选择逻辑); 3.LCD控制器(最高4K色STN和256K彩色TFT),一个LCD专用DMA; 4.4路带外部请求线的DMA; 5.三个通用异步串行端口(IrDA1.0,16- Byte Tx fifo,and16- Byte RX Fifo),2通 道SPI 6.一个多主IIC总线,一个IIS总线控制器 7.SD主接口版本1.0和多媒体卡协议版本2.11兼容 8.2个 USB HOST,一个 USB DEVICE(VER1.1); 9.4个P啊M定时器和一个内部定时器 10.看门狗定时器 11.117个通用I0: 12.24个外部中断 13.电源控制模式:标准、慢速、休眠、掉电: 14.8通道10位ADC和触摸屏接口; 15.带日历功能的实时时钟 16.芯片内置PLL 17.设计用于手持设备和通用嵌入式系统 18.16/32位RISC体系结构,使用ARM920TCPL核的强人指令集; 19.ARM带MU的先进的体系结构支持 WINCE、EP0C32、 LINUX: 20.指令缓存( cache)、数据缓存、写缓冲和物地址 TAG RAM,减小了对主存储器带宽 和性能的影响 21.ARM920TCPU核支持ARM调试的体系结构; 22.内部先进的位控制器总线(AMBA2.0,AHB/APB) 其结构图如图1.2.2所示 8 TEL:010-82110740821107418211074282110743 FAX:总机转828 博创科技( 博创科技 LLILLLUIP-TECH, COM Beijing Universal Pioneering Technology Co, LTD ARM920T IPA[31: 0] Instruction Instruction External MM CACHE oP 6K Interface r_c13 VA[310] D[31:0 ARM9TDMI AMBA Processor core CP15 BuS (Internal Embe dded ICE) TF DV2A[31:0] c13 )VA331: 0] BuTter Data Write Back VBPA131: 0 PA Ta MMU (16KB RAM CONT DMA A Arbitor/Decode USB Host CoNT Interrupt CONT. ExtMaster 协→ P。wer Management NAND CON NAND Flas Boot Memory CONT Loader SRAMINORSDRAM Clock Generator (MPLL) Bridge dMA (4ch) UART O,1,2 12C US3 Device A 12S SDI/MM Ac(ABk少 GPIO og Timer RTC BUS CCNT Arbi itor/Decode ADC SPI U. 1 Timer/PWm 0-3. 4(Internal) 图1.2.2S3c2410X芯片 系统管理: 1.小端/大端支持; 2.地址空间:每个BANK128MB(全部1G字节) 3.每个BANK可编程为8/16/32位数据总线 4.bank0到bank6为固定起始地址 5.bank7可编程BANK起始地址和大小; 6.一共8个存储器BANK TEL:010-82110740821107418211074282110743 FAX:总机转828 博创科技( 博创科技 LLILLLUIP-TECH, COM Beijing Universal Pioneering Technology Co, LTD 7.6个存储器BANK用于ROM,SRAM和其他; 8.2个存储器BANK用于ROM,SRAM和同步DRAM; 9.每个存储器BANK可编程存取周期 10.支持等待信号用以扩展总线周期; 11.支持 SDRAM掉电模式下的自刷新; 12.支持不同类型的ROM用」启动NOR/ NAND Flash, EEPROM和其他。 芯片封装: 272FBGA封装图如图1.2.3所示 R N K00000O H F00000000JOCOO0 ccc E∞ooC3OcOo○C co。 00CQOCOO9oeo 〕()√)〔)〔((()()(( 23 567891011121514151617 图1.23272FBGA封装 1.3嵌入式 Linux开发流程 嵌入式1inux开发,根据应用需求的不同有不同的配置开发方法,但是一般都要经过以下 过程: 10 TEL:010-82110740821107418211074282110743 FAX:总机转828 博创科技(

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