嵌入式開發(fā)教程之基于AT91RM9200微處理器的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì).pptxVIP

嵌入式開發(fā)教程之基于AT91RM9200微處理器的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 引言1AT91RM9200簡(jiǎn)介2硬件設(shè)計(jì)2 1電源電路2 2晶體振蕩器電路2 3復(fù)位電路2 4JTAG接口電路2 5存儲(chǔ)器模塊2 6UART串行調(diào)試接口3硬件調(diào)試4結(jié)束語(yǔ) 目前 ARM微處理器已在多種領(lǐng)域中應(yīng)用 例如工業(yè)數(shù)字 智能控制 機(jī)器人 消費(fèi) 教育類多媒體 DSP和移動(dòng)式 便攜式設(shè)備等 有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明 各種各樣基于ARM微處理器的設(shè)備應(yīng)用數(shù)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了通用計(jì)算機(jī) 因此 基于arm微處理器的開發(fā)應(yīng)用正成為數(shù)字時(shí)代的應(yīng)用技術(shù)潮流 本文介紹AT91RM9200型微處理器最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 并給出了系統(tǒng)外圍接口設(shè)計(jì)的相關(guān)器件選型 引言 AT91RM9200是Atmel公司基于arm920T核的高性能 低功耗16 32位RISC 精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī) 微處理器 內(nèi)部集成豐富的外設(shè)資源 適用于要求外設(shè)資源豐富 功耗低 工作嚴(yán)格穩(wěn)定的工業(yè)控制等方面 如嵌入式工業(yè)控制 醫(yī)療設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)通信 移動(dòng)計(jì)算等 AT91RM9200微處理器最高主頻為180MHz 其雙向 32位外部數(shù)據(jù)總線支持8位 16位 32位數(shù)據(jù)寬度 26位地址總線可以對(duì)最大64MB空間尋址 AT91RM9200片內(nèi)集成了非常豐富的外圍功能模塊 包括全功能MMU虛擬內(nèi)存管理單元 內(nèi)部16kBSRAM和128kBROM EBI接口控制器 增強(qiáng)的時(shí)鐘和PMC 電源管理控制器 帶有2個(gè)PLL 鎖相壞 的片內(nèi)振蕩器 4個(gè)可編程的外部時(shí)鐘信號(hào) 包括定時(shí)中斷 看門狗 秒計(jì)數(shù)器的系統(tǒng)定時(shí)器 帶報(bào)警中斷的實(shí)時(shí)時(shí)鐘 帶有8級(jí)優(yōu)先級(jí) 可單個(gè)屏蔽中斷源的AIC 先進(jìn)中斷控制器 7個(gè)外部中斷源和1個(gè)快速中斷源 4個(gè)32位的IO控制器 20通道外圍數(shù)據(jù)控制器 PDC或DMA 1個(gè)10Mbit s 1 100Mbit s 1以太網(wǎng)控制器 1個(gè)USB2 0主機(jī)接口 1個(gè)USB2 0設(shè)備接口 2個(gè)多媒體卡接口 3個(gè)SSC 同步串行口控制器 兼容IIS 4個(gè)UASRT 通用同步 異步串行口 1個(gè)主 從SPI 串行設(shè)備接口 1個(gè)兩線串行接口TWI 主模式 JTAG ICE接口等 1嵌入式開發(fā)教程之AT91RM9200簡(jiǎn)介 最小系統(tǒng)是保證微處理器可靠工作所必須的基本電路 基于AT91RM9200微處理器的最小嵌入式系統(tǒng)由微處理器AT91RM9200 電源電路 晶體振蕩器電路 復(fù)位電路 JTAG接口 存儲(chǔ)器模塊 串行調(diào)試接口等電路組成 其原理框圖如圖1所示 2嵌入式開發(fā)教程之硬件設(shè)計(jì) 在系統(tǒng)中 AT91RM9200需要1 8V和3 3V電源 另外 大部分外圍器件需要3 3V電源 小部分外圍器件還需要5V電源 為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)電源電路的設(shè)計(jì) 假設(shè)系統(tǒng)的輸入電壓為5V直流穩(wěn)壓電源 為了得到可靠的3 3V電壓 此處選用了Sipex公司生產(chǎn)的SPX1117M3 3 3型低壓差 LDO 穩(wěn)壓器 它的輸人電壓為5V 輸出電流為3 3V 最大輸出電流為0 8A 同樣 選用Sipex公司生產(chǎn)的SPX1117M3 1 8型低壓差 LDO 穩(wěn)壓器 便可產(chǎn)生最大輸出電流為0 8A的1 8V電源 電源電路如圖2所示 2 1嵌入式開發(fā)教程之電源電路 晶體振蕩電路用于向AT91RM9200和其他需要時(shí)鐘的外設(shè)電路提供工作時(shí)鐘 本系統(tǒng)使用無(wú)源晶體振蕩器X1 18 432MHz 和X2 32 768kHz 作為系統(tǒng)的主振蕩器和慢時(shí)鐘振蕩器 振蕩器產(chǎn)生的系統(tǒng)主時(shí)鐘和慢時(shí)鐘基準(zhǔn)經(jīng)過(guò)微處理器內(nèi)部2個(gè)PLL后 產(chǎn)生系統(tǒng)所需的各種CPU時(shí)鐘 外沒時(shí)鐘以及USB器件工作時(shí)鐘 晶體振蕩器電路見圖3 2 2嵌入式開發(fā)教程之晶體振蕩器電路 AT91RM9200有2個(gè)獨(dú)立的復(fù)位信號(hào) 即系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)NRST與系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)試復(fù)位信號(hào)NTRSI 都是低電平有效 系統(tǒng)上電后 AT91RM9200必須執(zhí)行一個(gè)上電復(fù)位 稱為 冷 復(fù)位 在過(guò)渡狀態(tài)下 它強(qiáng)制復(fù)位信號(hào)NRST和NTRST為低直到電源電壓和振蕩器工作頻率穩(wěn)定為止 此外 NRST和NTRST還可以進(jìn)行手動(dòng)按鍵復(fù)位功能 以方便用戶調(diào)試程序 本設(shè)計(jì)中選用了AD公司生產(chǎn)的ADM708型復(fù)位電路 它有一個(gè)手動(dòng)復(fù)位輸入引腳 當(dāng)工作電壓低于3 08V或手動(dòng)復(fù)位輸入引腳被拉低時(shí)復(fù)位IC產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào) 持續(xù)時(shí)間為200ms 此外 該復(fù)位電路還有一個(gè)額外的輸入電壓檢測(cè)引腳 可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸人電壓的檢測(cè) 復(fù)位電路如圖4所示 2 3嵌入式開發(fā)教程之復(fù)位電路 嵌入式開發(fā)教程 JTAG 聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組 是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議 主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真 調(diào)試 是開發(fā) 調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)潔高效的手段 它有2種接門標(biāo)準(zhǔn) 14針接口和20針接口 本設(shè)計(jì)中選擇20針接口標(biāo)準(zhǔn) 2 4嵌入式開發(fā)教程之JTAG接口電路 存儲(chǔ)器模塊包括Flash存儲(chǔ)器和SRAM存儲(chǔ)器兩個(gè)部分 Flash存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行所需的程序和重要數(shù)據(jù) 即使掉電程序和數(shù)據(jù)都不會(huì)丟失 設(shè)計(jì)中推薦電路為Intel公司生產(chǎn)的28F640J3A 其存儲(chǔ)容量為64Mbit 8MB 工作電壓為2 7V 3 6V 采用48引腳TSOP封裝 16位數(shù)據(jù)寬度 它所需引腳為A 24 D 15 0 NRST BFCS NCS0 CFOE NOE NRD CFWE NWE NWR0 SDRAM存儲(chǔ)器的作用是存放系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的程序和數(shù)據(jù) 掉電后該部分程序和數(shù)據(jù)會(huì)丟失 設(shè)計(jì)中使用2片數(shù)據(jù)寬度為16位的SDRAM并行運(yùn)行作為一個(gè)32位數(shù)據(jù)寬度的SDRAM模塊 以充分發(fā)揮微處理器32位數(shù)據(jù)寬度的高性能 SDRAM模塊所需的引腳為A 0 11 A 13 17 D 0 31 NBS1 NBS3 SD CKE SDCK SDCS RAS CAS SDWE 推薦使用的SDRAM電路為Hynix公司生產(chǎn)的HY57V651620BTC 其工作電壓為3 3V 單片存儲(chǔ)容量為4組 16Mbit 54引腳TSOP封裝 兼容LVTTL電平接口 支持自動(dòng)刷新和自刷新 2 5嵌入式開發(fā)教程之存儲(chǔ)器模塊 采用了AT91RM9200的DebugUART作為串口模塊電路的接口 該串口在調(diào)試狀態(tài)下作為調(diào)試串口 在正常工作狀態(tài)下為一般UART口 都可以通過(guò)RS 232電平實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的通信 本設(shè)計(jì)中的UART接口電路為Sipex公司生產(chǎn)的SP3232 其工作電壓為3 3V 16引腳SOIC封裝 所需引腳為DRXD DTXD 在完成以上幾部分電路的設(shè)計(jì)后 AT91RM9200就具有了安全可靠工作的基本條件 最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了更好地研究開發(fā)微處理器 因此還應(yīng)將微處理器的一些必要引腳用接口插座引出 以方便實(shí)驗(yàn)開發(fā)使用 例如 以太網(wǎng)接口模塊 I2C接口模塊 USB主機(jī)與設(shè)備接口 I O總線擴(kuò)展接口等 2 6嵌入式開發(fā)教程之UART串行調(diào)試接口 系統(tǒng)上電前 應(yīng)仔細(xì)檢查電路板上所有元器件是否正確焊接 檢查各電壓等級(jí)的電源是否有短路 各種開關(guān) 跳線是否在正確的位置上 此外 還要檢查nWAIT NRST NTRST等引腳的電平是否已被上拉 引腳JTAGSEL是否被下拉 對(duì)這幾個(gè)引腳的處理關(guān)系到AT91RM9200能否正常工作 系統(tǒng)上電后 檢查電路板上幾個(gè)電壓等級(jí)的輸出電壓是否正常 復(fù)位電路是否工作 晶振X1和X2的輸出端是否輸出正確的波形 接著通過(guò)串行調(diào)試接口將AT91RM9200系統(tǒng)板與PC機(jī)連接 在 超級(jí)終端 界面中可看到微處理器向PC輸出一系列的 C 表明微處理器AT91RM9200已經(jīng)正常工作 然后可以通過(guò)arm公司提供的開發(fā)工具ADS的集成開發(fā)環(huán)境 編寫相關(guān)的應(yīng)用程序 通過(guò)JTAG接口對(duì)微處理器進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)試 目前 該系統(tǒng)已在某智能設(shè)備的控制器中得到了實(shí)際應(yīng)用 3嵌入式開發(fā)教程之硬件調(diào)試