5嵌入式系统硬件设计基础

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1、嵌入式系统设计与应用,单击此处编辑母版文本样式,第二级,北京交通大学 国家电工电子教学基地,*,嵌入式系统硬件设计基础,北京交通大学 国家电工电子教学基地,嵌入系统硬件结构,STR71x ARM,处理器,基于,STR71x,的基本系统,ST ARM,教学平台硬件结构,STR71x,外设软件库的使用,嵌入式系统,硬件基础,北京交通大学 国家电工电子教学基地,嵌入式系统的硬件结构,嵌入式系统体系结构框架,嵌入式,微处理器,SDRAM,ROM,I/O,A/D,D/A,人机交互接口,通用接口,实时操作系统,(,RTOS),图形用户,接口,BSP/HAL,板极支持包,/,硬件抽象层,文件系统,应用程序,

2、嵌入式系统,硬件层,OS,层,驱动层,应用层,软件,硬件,串口、并口、,USB,、,以太网等,LED,、,LCD,、,触摸屏、键盘等,北京交通大学 国家电工电子教学基地,嵌入式系统的硬件结构,模拟与数字量输出：,DA,，,电平转换，放大，功率驱动（继电器，电机等）,与其他,MCU,PC,等，,I2C,232,485,USB,网络，现场总线,键盘，选择开关，按钮，显示屏，,LED,LCD,，,打印机,嵌入处理器基本系统,前向通道,后向通道,通信,人机交互,传感器电路，检测电路，信号调理、放大、滤波，,AD,、,比较器，波形整形,北京交通大学 国家电工电子教学基地,嵌入系统硬件结构,STR71x

3、ARM,处理器,基于,STR71x,的基本系统,ST ARM,教学平台硬件结构,STR71x,外设软件库的使用,嵌入式系统,硬件基础,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,基于,ARM7TDMI,内核的,RISC,微处理器系列,高性能、低功耗。,STR710X,简介,特色,STR710FZ,STR711FR,STR712FR,STR715FR,1,2,0,1,2,0,1,2,0,FLASH,(,KBytes,),128+16,256+16,64+16,128+16,256,+16,64,+16,128,+16,25,6,+16,64+16,RAM,(,KBytes,)

4、,32,64,16,32,64,16,32,64,16,外设,CAN,EMI,USB,48 I/Os,USB,30 I/Os,CAN,32 I/Os,32I/Os,工作电压,3.0V,3.6V(,内核的工作电压：,1.8V),工作温度,-40,C,+85,C,封装,144,引脚的,BGA,或,TQFP,6,4,引脚的,BGA,或,TQFP,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,片内存,储器,高达272K字节(256+16K)FLASH程序存储器(可重复擦写10万次，数据保持20年),高达64K字节RAM,外部存储器接口(External,Memory Interfac

5、e,EMI)，支持高达4个SRAM,Flash,ROM,多种启动方式,时钟，复位及供电管理,应用及,I/O,接口电压为,3.3V,嵌入式的,1.8V,内核电压控制器,0,到,16MHz,外部主晶振，,32KHz,外部后备晶振,为,CPU,时钟提供内部,PLL,从,flash,执行时，,CPU,操作频率可高达,50MHz,4,种省电模式：,SLOW,WAIT,STOP,及,STANDBY,模式,STR710X,简介,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,内置中断控制器,多向量的快速中断处理,32个中断向量，16个IRQ优先级,2个可屏蔽FIQ中断源,5,个定时器,16,

6、位看门狗定时器,(watchdog timer),4,个,16,位定时器，每个均有以下功能：,2,个输入捕获，,2,个数出比较，,PWM,和脉冲计数模式,高达,48,个,I/O,端口,30/32/48,个多功能双向,I/O,口线,14,个有中断功能的端口,STR710X,简介,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,10,个通信接口,2,个,I2C,接口,(1,个与,SPI,复用,),4,个,UART,异步传输接口,UART1,上的,Smart Card ISO7816-3,接口,2,个,BSPI,同步传输接口,CAN,接口（,2.0B,）,USB v2.0,全速（,1

7、2Mbit/s,）设备，支持,(Suspend,和,Resume),HDLC,同步通信接口,4,通道,12,位,A/D,转换器,转换时间：,4,通道：高达,500Hz(2ms),单通道：高达,1kHz(1ms),转换范围：,0,到,2.5V,STR710X,简介,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,STR710X,功能框图,APB2:,通用的外设,ARM7TDMI 16/32,位,RISC,的微处理器,内嵌内存,Flash,：,256K,字节,+16K,字节,RAM,：,64K,字节,EMI(TQFP144),：支持多达,4,个,bank,的扩展,SRAM,和闪存,

8、带低功耗模式的电源供给：,I/O,：,3.0V,3.6V,ADC,：,0 V,2.5V,内核和外设：,1.8V,通过,PRCCU,和,PLL,实现,0,48,MHz,主频,2 APB,桥：,APB1:,通讯类外设,JTAG,PRCCU,EMI,FLASH,RAM,APB2,APB1,ARM7 native bus,ARM7TDMI,CPU,ADC,EIC,TIM0,TIM1,TIM2,TIM3,RTC,XTI,WDG,GPIO0,GPIO1,GPIO2,APB bus,I2C0,I2C1,BSPI0,BSPI1,UART0,UART1/SC,UART2,UART3,USB,CAN,HDLC,A

9、PB bus,STR71x,PRCCU,EMI,FLASH,RAM,APB2,APB1,ARM7TDMI,CPU,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,STR710X,APB,总线,APB 1,APB 2,将,4K,字节内存映射到外设和专用寄存器,-1,个,HDLC,-1,个,CAN,-1,个,USB,-4,个,UART,-2,个,BSPI,-2,个,I,C,-,实时时钟,-,增强型中断控制器,-1,个,12,位的,AD,转换器,-,4,个,16,位定时器,-,看门狗,-3,个,16,位的通用,I/O,口,-,外部中断,连接内部总线到外设,为外设开启时钟,JTAG,P

10、RCCU,EMI,FLASH,RAM,APB2,APB1,ARM7 native bus,ARM7TDMI,CPU,ADC12,EIC,TIM0,TIM1,TIM2,TIM3,RTC,XTI,WDG,GPIO0,GPIO1,GPIO2,APB bus,I2C0,I2C1,BSPI0,BSPI1,UART0,UART1/SC,UART2,UART3,USB,CAN,HDLC,APB bus,STR71x,ADC12,EIC,TIM0,TIM1,TIM2,TIM3,RTC,XTI,WDG,GPIO0,GPIO1,GPIO2,I2C0,I2C1,BSPI0,BSPI1,UART0,UART1/SC,

11、UART2,UART3,USB,CAN,HDLC,作用：,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,STR71x,的,封装和引脚分布,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,STR71x,的,封装和引脚分布,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,STR71x,的电源，时钟，复位，启动配置，调试端口，,USB,端口,保留，必须接地,调试端口,主时钟输入,/,输出,实时钟时钟输入,/,输出,待机、复位、启动模式输入,USB,接口信号线,3.3V,数字,IO,及,PLL,的电源和地,模拟信号电源和地,1.8V,备用电源和地,1.

12、8V,电源滤波和地,3.3V,主电源接地,3.3V,主电源,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,STR71x,的外部总线引脚,数据总线,D15:0,读写控制片选信号,地址总线,A23:A0,可以寻址,16MB x 4,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,STR71x,的,GPIO,引脚,(,与专用,IO,复用引脚,),P2,端口,P2.15-P2.0,P2,端口,P2.15-P2.0,P1,端口,P1.15-P1.0,P0,端口,P0.15-P0.0,专用,IO,引脚对应于,STR71x,的片上外设,北京交通大学 国家电工电子教学基地,S

13、TR71x ARM处理器,STR71x,存储器映射,4GB,线性地址空间,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,STR71x,外部存储器映射,BCON,x,用来控制,Bank,x,的数据宽度，读写等待参数,Flash,RAM,IO,CS8900,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,STR71x,片上外设地址映射,APB1:,通讯类外设,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,STR71x,片上外设地址映射,APB2:,通用外设,北京交通大学 国家电工电子教学基地,STR71x ARM处理器,STR71FZ,启动模式,

14、启动模式,可将,RAM,、闪存或扩展内存映射到地址,0 x0,通过,BOOTEN,、,BOOT0,和,BOOT1,的引脚决定,EN,BT0,BT1,地址,0,0,X,X,FLASH,1,0,0,FLASH,1,1,0,保留,1,0,1,RAM,1,1,1,EXTMEM,内存重新映射,内存重新映射可以通过软件修改,BOOTCR,寄存器的,boot,位来实现,北京交通大学 国家电工电子教学基地,嵌入系统硬件结构,STR71x ARM,处理器,基于,STR71x,的基本系统,ST ARM,教学平台硬件结构,STR71x,外设软件库的使用,嵌入式系统,硬件基础,北京交通大学 国家电工电子教学基地,基于

15、,STR71x,的基本系统,ARM,芯片,STR710F2,最小系统构成,电源电路,3.3V,时钟电路,JTAG,接口,复位电路,存储器（程序，数据）,北京交通大学 国家电工电子教学基地,基于,STR71x,的基本系统,STR71x+,电源电路,+,晶振电路,+,复位电路,+JTAG,接口电路,可构成最小系统,程序可运行于,STR71x,内部的,256KB Flash+64KB RAM,中,可以采用无外总线的芯片构成单片系统,STR711FR(USB),，,STR712FR(CAN),STR71x,最小系统,北京交通大学 国家电工电子教学基地,基于,STR71x,的基本系统,MCLK,北京交通

16、大学 国家电工电子教学基地,S3C44B0X,的存储器配置,16,位宽,Flash,存储器,外接存储器总线连接方式,A20,A19,nCS0,nRD,SST,公司的,39VF1601,1M16,16Mbit,外部存储器,Bank0,nCS0:0 x60000000,北京交通大学 国家电工电子教学基地,S3C44B0X,的存储器配置,16,位宽,SRAM,存储器,A17,A16,A18,A17,nCS0,nRD,ISSI,公司,IS61LV25616AL,256K16,外部存储器,Bank1,nCS1:0 x62000000,外接存储器总线连接方式,北京交通大学 国家电工电子教学基地,嵌入系统硬件结构,STR71x ARM,处理器,基于,STR71x,的基本系统,ST ARM,教学平台硬件结构,STR71x,外设软件库的使用,嵌入式系统,硬件基础,北京交通大学 国家电工电子教学基地,ST ARM,教学平台硬件结构,ARM,芯片,STR710F2,电源，时钟，复位,JTAG,LED,发光管,6,位数码管,以太网接口,驱动电路,Flash,SRAM,USB,接口,232,接口,x2,CAN,