嵌入式系统硬件体系结构设计

一、嵌入式计算机系统体系结构

体系主要组成包括：

1. 硬件层

硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM 、ROM 、Flash 等）、通用设备接口和I/O 接口（A/D 、D/A 、I/O

等）。在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM 中。

2. 中间层

硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer ，HAL ）或板级支持包（Board Support Package ，BSP ），它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP 层提供的接口即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。

软件层

功能层

3. 系统软件层

系统软件层由实时多任务操作系统（Real-time Operation System，RTOS）、文件系统、图形用户接口（Graphic User Interface，GUI）、网络系统及通用组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。

4. 功能层

功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。

一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，而嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。

硬件的设计

本网关硬件环境以单片机S3C2440芯片和DM9000以太网控制芯片为主，实现RJ45接口和RS232接口的数据传输。内容包括硬件环境的初始化，数据的收发控制，封包解包设计，操作系统的移植等。

硬件框图

硬件框图是简单的将每个功能模块列出，也是一个基本的模块组合，可以简洁的每个模块的功能体现出来。

其中包括了电源模块，处理模块，串口模块以及网口模块。

电源模块主要的用途是负责给整块开发板进行供电，保证每个模块都可以正常工作。

处理模块主要的用途是负责协议的转换，数据的处理等，以保障通信的畅通。

串口模块以及网口模块主要的用途是负责各网络相关数据信息的收发。

硬件功能框图

时下嵌入式和以太网的结合正是一个热点关注问题，而嵌入式以太网技术的主要应用领域便是工业控制网络，即工业以太网，具有以太网接口的各种智能化仪器仪表正逐步取代传统的测控设备。

元件介绍

1、嵌入式处理器芯片S3C2440

Samsung 公司推出的16/32 位RISC 处理器S3C2440 为手持设备和一般类型应用提供了高性价比和高性能的微控制器解决方案。为了降低成本，S3C2440 提供了丰富的内置部件，包括：16KB 指令cache和16KB 数据cache，外部存储控制器SDRAM，LCD 控制器（最大支持4K色STN 和256K色TFT），提供1通道LCD专用DMA，带4通道DMA并带有外部请求引脚，3通道UART（IrDA1.0，64字节Tx FIFO，和64字节Rx FIFO），2通道SPI，1通道IIC-BUS接口（多主支持）。1.2V内核供电，1.8V/2.5V/3.3V 存储器供电，3.3V外部I/O供电，具备16K的I-Cache和16KDCache/MMU 微处理器。

ARM920T系统结构图

S3C2440采用了ARM920T 内核，拥有强大的指令集，0.13um 工艺的CMOS 标准宏单元和存储编译器以及一种新的总线结构它采用了新的

总线架构，Advanced Micro controller Bus Architecture（AMBA）。它的低功耗精简和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。

S3C2440的杰出特性是它的CPU核，是由ARM公司设计的16/32位ARM920T RISC处理器（400MHZ）。它通过提供全面的、通用的片上外设，大大减少了系统电路中除处理器以外的元器件配置，从而最小化系统的成本。

ARM920T 是ARM920TDMI系列中一款通用性的微处理器，由内核、高速缓存和内存管理单元（MMU）组成。支持字节（8位）、半字（16位）、字（32位）3种数据类型，其中，字需要4字节对齐，半字需要2字节对齐。工作于ARM状态时，处理器执行32位的，字对齐ARM指令。

ARM920T体系结构将存储器看做是从零地址开始的字节的线性组合。从0字节到3字节存放第一个存储的字数据，从4字节到7字节存放第二个存储的字数据，依次类推。作为32位的微处理器，ARM920T体系结构所支持最大的寻址空间是4GB（2332字节），有2种方法存储字数据：大端格式和小端格式。大端格式中字数据的高字节存储在低地址，字数据的低字节存放在高地址；与大端存储格式相反，小端存储格式中，低地址中存放的是字数据的低地址，高地址存放的是字数据的高字节。

S3C2440内部结构：

S3C2440内部结构

2、以太网控制器DM9000

DM9000是一款完全集成的和符合成本效益的，单芯片快速以太网MAC控制器。它有一个一般处理接口，一个10/100M自适应的PHY和4K

DWORD值的SRAM。它的目的是在低功耗和高性能进程的3.3V与5V的支持宽容，DM9000还提供了介质无关的接口，来连接所有提供支持介质无关接口功能的家用电话线网络设备或其他收发器。该DM9000支持8位，16位和32 -位接口访问内部存储器，以支持不同的处理器。DM9000物理协议层接口完全支持使用10MBps下3类、4类、5类非屏蔽双绞线和100MBps下5类非屏蔽双绞线。这是完全符合IEEE 802.3u规格。它的自动协调功能将自动完成配置以最大限度地适合其线路带宽。还支持IEEE 802.3x全双工流量控制。这个工作里面DM9000是非常简单的，所以用户可以容易的移植任何系统下的端口驱动程序。

DM9000是一款完全集成的和符合成本效益单芯片快速以太网MAC 控制器与一般处理接口，一个10/100M自适应的PHY和4K DWORD值的SRAM。它的目的是在低功耗和高性能进程的3.3V与5V的支持宽容。DM9000内部可分为远程DMA接口、本地DMA接口、MAC（介质访问控制）逻辑、数据编码解码逻辑和其他端口。

远程DMA接口是指单片机对DM9000内部RAM进行读写的总线，即ISA总线的接口部分。单片机收发数据只需对远程DMA操作。本地DMA接口是把DM9000与网线的连接通道，完成控制器与网线的数据交换。

MAC（介质访问控制）逻辑完成以下功能：当单片机向网上发送数据时，先将一帧数据通过远程DMA通道送到DM9000中的发送缓存区，然后发出传送命令；当DM9000完成了上帧的发送后，再开始此帧的发送。DM9000接收到的数据通过MAC比较、CRC校验后，由FIFO存到接收缓冲区；收满一帧后，以中断或寄存器标志的方式通知主处理器。FIFO逻辑对收发数据作16字节的缓冲，以减少对本地DMA请求的频率。

网络控制器DM9000选用DAVICOM公司的快速以太网控制处理器，合成了MAC，PHY，MMU。该处理器配备有标准10M /100M 自适应，16K 大容量的FIFO，4 路多功能GPIO，掉电，全双工工作等功能。物理层支持以太网接口协议。由于数据有时是以猝发形式收到的，因此，DM9000 还集成有接收缓冲区，以便在接收到数据时能把数据放到这个缓冲区中，然后由数据链路层直接从该缓冲区里取走数据。链路层通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡，它们一起处理与电缆的物

理接口细节数据，它的缓冲区可用来暂时存储要发送或接收的帧。它完全支持IEEE802.3u 规格，支持IEEE802.3x 全双工的流控制。网络驱动功能层次如图3.6。

DM9000网络驱动的功能层次

DM9000还提供了介质无关的接口，来连接所有提供支持介质无关接口功能的家用电话线网络设备或其他收发器。该DM9000支持8位，16位和32 -位接口访问内部存储器，以支持不同的处理器。对DM9000读写操作,首先对DM9000正确寻址。AEN(地址允许)是输入引脚片选信号。SA4～SA9是地址总线4～9位,当AEN低且SA9和SA8高,而SA7、SA6、SA5、SA4为低时,则DM9000被选中。DM9000默认I/0基地址为300H。

CMD引脚用于设置COMMAND模式,CMD为高时,选择数据端口。CMD 为低时,选地址端口。数据端口和地址端口的地址码由下式决定: DM9000地址端口=高位片选地址+300H+0H；

DM9000数据端口=高位片选地址+300H+4H；

DM9000芯片电路引脚见图：

DM9000芯片电路引脚图

二、系统软件数据流程

由现场总线端通过RS232口发送数据到以太网的数据流向，事先约定好HDLC的帧格式和数据传输的波特率。数据通过串口缓冲区和以太网控制芯片缓冲区发送到网上，经过了HDLC解帧，单片机控制封包，添加以太网传输时所需的信息等处理。反之则经过以太网芯片处理，单片机控制解包，HDLC封帧等步骤。最终实现通信可能。

系统软件数据流图如下:

软件数据流图

按协议内容的独立性和数据的存储传输可将软件设计划分为四个模块：串口发送与接收；HDLC协议的实现；单片机控制实现UDP协议封包与解包；DM9000芯片对数据传输的控制与处理。

软件功能模块图

嵌入式系统硬件体系结构设计

一、嵌入式计算机系统体系结构 体系主要组成包括： 1. 硬件层 硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM 、ROM 、Flash 等）、通用设备接口和I/O 接口（A/D 、D/A 、I/O 等）。在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM 中。 软件层功能层

2. 中间层 硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）或板级支持包（Board Support Package，BSP），它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP 层提供的接口即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。 3. 系统软件层 系统软件层由实时多任务操作系统（Real-time Operation System，RTOS）、文件系统、图形用户接口（Graphic User Interface，GUI）、网络系统及通用组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。 4. 功能层 功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。 一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，而嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。 硬件的设计 本网关硬件环境以单片机S3C2440芯片和DM9000以太网控制芯片为主，

嵌入式系统最小系统硬件设计

引言 嵌入式系统是以应用为中心，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。本文主要研究了基于SEP3202（内嵌ARM7TDMI 处理器内核）的嵌入式最小系统，围绕其设计出相应的存储器、总线扩展槽、电源电路、复位电路、JTAG、UART等一系列电路模块。 嵌入式最小系统 根据IEEE的定义，嵌入式系统是：控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置。这主要是从应用上加以定义的，从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。不过上述定义并不能充分体现出嵌入式系统的精髓，目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 嵌入式最小系统即是在尽可能减少上层应用的情况下，能够使系统运行的最小化模块配置。以ARM内核嵌入式微处理器为中心，具有完全相配接的Flash电路、SDRAM电路、JTAG电路、电源电路、晶振电路、复位信号电路和系统总线扩展等，保证嵌入式微处理器正常运行的系统，可称为嵌入式最小系统。对于一个典型的嵌入式最小系统，以ARM处理器为例，其构成模块及其各部分功能如图1所示，其中ARM微处理器、FLASH和SDRAM模块是嵌入式最小系统的核心部分。 ?微处理器——采用了SEP3203； ?电源模块——为SEP3203内核电路提供2.5V的工作电压，为部分外围芯片提供3.3V的工作电压； ?时钟模块（晶振）——通常经ARM内部锁相环进行相应的倍频，以提供系统各模块运行所需的时钟频率输入。32.768kHz给RTC和Reset模块，产生计数时钟，10MHz作为主时钟源； ?Flash存储模块——存放嵌入式操作系统、用户应用程序或者其他在系统掉电后需要保存的用户数据等； ?SDRAM模块——为系统运行提供动态存储空间，是系统代码运行的主要区域； ?JTAG模块——对芯片内部所有部件进行访问，通过该接口对系统进行调试、编程等，实现对程序代码的下载和调试； ?UART模块——用于系统与其他应用系统的短距离双向串行通信； ?复位模块——实现对系统的复位；

嵌入式系统期末考试题库及答案

《嵌入式系统》试题库 《嵌入式系统》试题库 一、填空题 嵌入式系统的基本定义为：以应用中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适、 1应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。从模块结构来看，嵌入式系统由三大部分组成，分别是：硬件、软件和开发平台。、 2从层次角度来看，嵌入式

系统由四大部分组成，分别是：应用软件层、操作系统层、、 3板级支持包（或硬件抽象层） 和硬件层。嵌入式产品的主要度量指标包括：上市时间、设计成本和产品质量。、 4嵌入式系统的设计过程包括：需求分析、规格说明、体系结构设计、构件设计、系统、 5集成和系统测试。需求分析包括：功能性需求分析和非功能性需求分析。 6、确定输入信号是数字信号还 是模拟信号属于功能性需求。 7、确定系统的物理尺寸和重量属于非功能性需求。 8、在嵌 入式系统的设计过程中，其中规格说明解决“做什么”。 9、在嵌入式系统的设计过程中，其 中体系结构设计解决“如何做”。 10、在嵌入式系统的设计过程中，软硬件划分应该在体系结构设计阶段完成。 11、在嵌入式系统的设计过程中，处理器的选择应该在体系结构设计阶段 完成。、 12在嵌入式系统的设计过程中，嵌入式操作系统的选择应该在体系结构设计阶段完成。、13在嵌入式系统的设计过程中，完成原理图设计应在构件设计阶段完成。、 14在嵌入式系统 的设计过程中，完成版图设计应在构件设计阶段完成。、15在嵌入式系统的设计过程中，完 成软件设计应在构件设计阶段完成。 16、反映嵌入式系统设计人员的水平能力主要在于总体 设计（需求分析、规格说明和体系 17、结构设计）和系统调试。设计流程指的是设计过程中所经历的过程步骤。、 18核的模块级重用和基于平台的系统级重用。 IP 设计重用技术主要分为基于19、 软硬件协同设计由系统描述、软硬件划分、软硬件协同综合以及软硬件协同模拟与验 20、证几个阶段组成。嵌入式处理器的分类包括三种，分别是：嵌入式微处理器、微控制器（或单片机）和、21页共页第 1 44 《嵌入式系统》试题库

嵌入式系统硬件设计

嵌入式系统硬件设计课程设计报告书 指导老师 学号 院系机械设计制造及其自动化 班级机械电子 完成时间

嵌入式硬件系统设计课程设计报告 摘要 嵌入式系统已经广泛应用于生产生活的方方面面，从电磁炉到机器人控制，从电子玩具到智能手机，都离不开嵌入式系统的应用。本报告主要记录了在《嵌入式硬件系统》课程中的所学所感。 关键词：嵌入式系统，PCB焊接，Altium Designer，51单片机

目录 1概述 (3) 1.1本课程主要教学内容 (3) 1.2 嵌入式硬件系统简介 (3) 1.3 本报告结构安排 (3) 2PCB焊接练习 (3) 2.1元器件符号的认识 (3) 2.1.1了解元器件的尺寸 (3) 2.1.2 常见电路图元件符号 (3) 2.1.3 常见元器件实物 (3) 2.1.4 认识元器件参数 (3) 2.2元器件封装的认识 (3) 2.2.1 实物封装 (3) 2.2.2 封装尺寸介绍 (3) 2.3焊接方法 (3) 2.3.1 焊接工具介绍 (3) 2.3.2 焊接要求 (3) 2.3.3 焊接过程中遇到的问题及解决方法 (3) 3电路原理图设计 (3) 3.1电路功能分析 (3) 3.1.1 51单片机 (3) 3.1.2 LED (3) 3.1.3 外部晶振 (3) 3.1.4 复位电路 (3) 3.1.5 报警器 (3) 3.1.6 CH340G (3) 3.1.7 USB (3) 3.1.8 24C02CT-E (3) 3.1.9 数码管 (3) 3.2原理图设计 (3) 3.2.1 原理图设计软件 (3) 3.2.2 原理图设计要求 (3) 3.3 PCB设计 (3) 3.3.1 原理图导入 (3) 3.3.2 设置PCB尺寸大小 (3) 3.3.3 布局 (3) 3.3.4 布线 (3) 3.3.5 覆铜 (3) 3.3.6 检查 (3) 3.4 设计过程中遇到的问题及解决方法 (3) 4PCB焊接及调试 (3) 4.1 焊接过程中遇到的问题 (3) 4.2调试过程 (3) 4.2.2 调试过程遇到的问题 (3) 5项目任务书 (3) 5.1 任务书 (3) 5.2项目可行性分析 (3)

一个典型的嵌入式系统设计和实现

关键字：嵌入式系统设计 ARM FPGA多功能车辆总线Multifunction Vehicle Bus 在计算机、互联网和通信技术高速发展的同时，嵌入式系统开发技术也取得迅速发展，嵌入式技术应用范围的急剧扩大。本文介绍了一种基于ARM和FPGA，从软件到硬件完全自主开发多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus)MVB??B嵌入式系统的设计和实现。 系统设计和实现 通常来说，一个嵌入式系统的开发过程如下： 1.确定嵌入式系统的需求； 2.设计系统的体系结构：选择处理器和相关外部设备，操作系统，开发平 台以及软硬件的分割和总体系统集成； 3.详细的软硬件设计和RTL代码、软件代码开发； 4.软硬件的联调和集成； 5.系统的测试。 一、步骤1：确定系统的需求： 嵌入式系统的典型特征是面向用户、面向产品、面向应用的，市场应用是嵌入 式系统开发的导向和前提。一个嵌入式系统的设计取决于系统的需求。 1、MVB总线简介 列车通信网（Train Communication Network,简称TCN）是一个集整列列车内 部测控任务和信息处理任务于一体的列车数据通讯的IEC国际标准 （IEC－61375-1）, 它包括两种总线类型绞线式列车总线(WTB)和多功能车厢总线(MVB)。 TCN在列车控制系统中的地位相当与CAN总线在汽车电子中的地位。多功能车辆总线MVB是用于在列车上设备之间传送和交换数据的标准通信介质。附加在总线上的设备可能在功能、大小、性能上互不相同，但是它们都和 MVB总线相连，通过MVB总线来交换信息，形成一个完整的通信网络。在MVB系统中，根据IEC－61375－1列车通信网标准， MVB总线有如下的一些特点： 拓扑结构：MVB总线的结构遵循OSI模式，吸取了ISO的标准。支持最多4095个设备，由一个中心总线管理器控制。简单的传感器和智能站共存于同一总线上。 数据类型：MVB总线支持三种数据类型：

描述嵌入式系统的几个组成部分的层次结构

描述嵌入式系统的几个组成部分的层次结构，并总结他们与开发过程的关系。_百度知道 底层（硬件层）：需要你自己对于硬件相当的了解，能够独立绘制PCB并进行焊接，之后调试板子，做好电路板。比如sc2410,你需要绘制至少四层PCB电路板，其中ARM核心板是最难掌握的部分，外围电路要注意各种走线技巧等等。绘制完PCB之后就需要你的焊接功夫。将元器件焊接在PCB上。最后调试电路板，这是这一层设计中的收尾工作，也是最具有挑战性的工作。调试电路需要大量的经验，对于初学者来说，需要很强的电路知识，对于硬件的性能以及应用要非常了解才行。 中间层（驱动层）：电路板已经有现成的。你需要编程使一个死的板子，活起来，就是把程序下载进去，能叫板子跑起来。这里需要你对于ARM芯片的结构有很好的掌握，要会读芯片资料（datasheet）通常都是英文的。了解其内部资源我们就可以进行驱动编程了。我们平时所使用单片机，一般都是写好的程序，各个管脚在什么时序下输出什么信号（1或0），来操作实现相应借口的外围设备，比如液晶屏、LED灯等。单片机也可以叫做简单的嵌入式。原理相同。ARM也可以向单片机一样使用，但我们更多的是要对ARM加入操作系统的，这才是我们最常说的嵌入式。加入操作系统了以后，芯片对于个个资源的调度有了更系统的统筹规划，可以更充分的利用ARM芯片的系统资源，提高性能，使资源合理分配。而通常的驱动是在操作系统下工作的。比如基于LINUX或WINCE等等下的驱动程序。驱动程序是链接硬件平台和操作系统的纽带，当然编写驱动要同时兼顾操作系统特点和硬件接口的特点。做驱动的开发，需要对于软硬件都要有所了解，其中更偏重操作系统的理解。这部分工作也是最难做的。 上层（应用层）：应用层，即我们所说的软件编程了。就相我们手机里QQ和飞信一样，我们需要根据我们手机的操作系统来编写应用程序。对于各个开发板，我们同样需要根据它里边的系统进行应用开发。这部分，应该是几乎脱离硬件了，我们只需简单的了解硬件即可。我们只需深刻理解操作系统的中各个系统函数和接口函数，即可进行开发。需要很强的C++水平。 以上是我总结出的一些东西，希望对于楼主能有所帮助。

嵌入式系统原理与设计-知识点整理

第一章嵌入式处理器 1嵌入式系统的概念组成： 定义：以应用为主，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，满足系统对功能、性能、可靠性、体积和功耗有严格要求的计算机系统。 组成：硬件：处理器、存储器、I / O设备、传感器 软件：①系统软件， ②应用软件。 2.嵌入式处理器分类特点： 分类：①MPU（Micro Processor Unit）微处理器。一块芯片，没有集成外设接口。内部主要由运算器，控制器，寄存器组成。 ②MCU（Micro Controller Unit）微控制器（单片机）。一块芯片集成整个计算机系统。 ③EDSP（Embled Digital Signal Processor）数字信号处理器。运算速度快，擅长于大量重复数据处理 ④SOC（System On Chip）偏上系统。一块芯片，内部集成了MPU和某一应用常用的功能模块 3.嵌入式处理器与通用计算机处理器的区别： ①嵌入式处理器种类繁多，功能多样 ②嵌入式处理器能力相对较弱，功耗低 ③嵌入式系统提供灵活的地址空间寻址能力 ④嵌入式系统集成了外设接口 4.①哈佛体系结构：指令和数据分开存储————————（嵌入式存储结构） 特征：在同一机器周期内指令和数据同时传输 ②冯·诺依曼体系结构：指令和数据共用一个存储器——（通用式存数结构） 数据存储结构（多字节）： 大端方式：低地址存高位；小端方式：高地址存高位 6.ARM指令集命名：V1~V8 （ARMV表示的是指令集）

7.ARM内核命名：. 命名规则：ARM｛x｝｛y｝｛z｝｛T｝｛D｝｛M｝｛I｝｛E｝｛J｝｛F｝｛S｝｛x｝——系列（版本） ｛y｝——当数值为“2”时，表示MMU（内存管理单元） ｛z｝——当数值为“0”时，表示缓存Cache ｛T｝——支持16位Thumb指令集 ｛D｝——支持片上Debug（调试） ｛M｝——内嵌硬件乘法器 ｛I｝——内嵌ICE（在线仿真器）——支持片上断点及调试点 ｛E｝——支持DSP指令 ｛J｝——支持Jazzle技术 ｛F｝——支持硬件浮点 ｛S｝——可综合版本 8. JTAG调试接口的概念及作用： ①概念：（Joint Test Action Group）联合测试行动小组→检测PCB和IC芯片标准。（PCB→印刷电路板IC→集成芯片） ②作用（1）硬件基本功能测试读写 （2）软件下载：将运行代码下载到目标机RAM中 （3）软件调试：设置断点和调试点 （4）FLASH烧写：将运行最终代码烧写到FLASH存储器中。 9.GPIO概念：（General Purpose I/O Ports）通用输入/输出接口，即处理器引脚。 10.S3C2410/S3C2440 GPIO引脚 S3C2410共有117个引脚，可分成A——H共8个组，（GPA，GPB，…GPH组） S3C2440共有130个引脚，可分成A——J共9个组，（GPA，GPB，…，GPH，GPJ 组） 11.GPxCON寄存器,GPxDAT寄存器,GpxUP寄存器的功能，各位含义和用法 ①GPxCON寄存器（控制寄存器）——设置引脚功能 →GPACON（A组有23根引脚，一位对应一个引脚，共32位，拿出0~22位，其余没用） （若某一位是）0：（代表该位的引脚是一个）输出引脚 1：地址引脚 →GPBCON——GPH/JCON（用法一致，两位设置一个引脚） 00：输入引脚 01：输出引脚 10：特殊引脚 11：保留不用 GPBCON ②GPxDAT寄存器（数据寄存器）——设置引脚状态及读取引脚状态 若某一位对应的是输出引脚，写此寄存器相应位可令引脚输出高/低电平。 若某一位对应的是输入引脚，读取此寄存器可知相应引脚电平状态。GPBDAT

嵌入式系统的组成

嵌入式系统的组成 一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。执行装置可以很简单，如手机上的一个微小型的电机，当手机处于震动接收状态时打开；也可以很复杂，如ＳＯＮＹ智能机器狗，上面集成了多个微上控制电机和多种传感器，从而可以执行各种复杂的动作和感受种状态信息。 下面对嵌入式计算机系统的组成进行介绍。 一、硬件层 硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用 设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。在一嵌入式处理器基础上添 加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模 块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ＲＯＭ中。 二、中间层 硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer,HAL）或者板级支持包（Board Support Package,BSP），它半系统 上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上 层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP层提供的接口 即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出 操作和硬件设备的配置功能。 实际上,BSP是一个介于操作系统和底层硬件之间的软件层次，包括了系 统中大部分与硬件联系紧密的软件模块。设计一个完整的BSP需要完成 两部分工作：嵌入工系统的硬件初始化的BSP功能，设计硬件相关的设 备驱动。 三、系统软件层 系统软件层由实时多任务操作系统（Real-time Operation System,RTOS）、

单片机硬件系统设计原则

单片机硬件系统设计原则 一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等，要设计合适的接口电路。 系统的扩展和配置应遵循以下原则： 1、尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。 2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。 3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑原则是：软件能实现的功能尽可能由软件实殃，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用CPU时间。

4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时，系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。 5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分，它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。 6、单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠，可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。 7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大，也不可避免地降低了系统的稳定性。随着单片机片内集成的功能越来越强，真正的片上系统SoC已经可以实现，如ST公司新近推出的μPSD32××系列产品在一块芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存储器、SRAM、A/D、I/O、两个串口、看门狗、上电复位电路等等。 单片机系统硬件抗干扰常用方法实践 影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部 的各种电气干扰，并受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响。这些都构成单片机系统的干扰因素，常会导致单片机系统运行失常，轻则影响产品质量和产量，重则会导致事故，造成重大经济损失。

嵌入式系统的组成

1.1.2 嵌入式系统的组成 嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，硬件一般由高性能微处理器和外围接口电路组成，软件一般由操作系统和应用程序构成，软件和硬件之间由所谓的中间层（BSP层，板级支持包）连接。 嵌入式系统的硬件有：嵌入式微处理器、存储器、输入输出（I/O、A/D、D/A）。 嵌入式系统的软件有：操作系统、应用软件。操作系统是连接计算机硬件与应用程序的系统程序。嵌入式操作系统可以分为实时操作系统和分时操作系统两类。实时操作系统是指具有实时性，能支持实时控制系统工作的操作系统。实时操作系统的首要任务是调度一切可利用的资源完成实时控制任务；其次才着眼于提高计算机系统的使用效率，其重要特点是通过任务调度来满足对于重要时间在规定的时间内做出正确的响应。分时操作系统，软件在时间上的执行并不严格，时间上的延误或者时序上的错误，一般不会造成灾难性后果。 嵌入式系统从组织层次上看，嵌入式系统一般由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。 （1）硬件层 硬件层由嵌入式微处理器、存储器系统、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）组成。在一片嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路和存储器电路（ROM和RAM 等），就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。 （2）中间层 硬件层和软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层HAL和板级支持包BSP，它把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关，一般应具有相关硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。 （3）软件层 软件层由实时多任务操作系统RTOS、文件系统、图形用户接口GUI、网络系统及通用组件模块组成。 （4）功能层 功能层由基于RTOS开发的应用程序组成，用来完成对被控对象的控制功能。功能层是面向被控对象和用户的。 在专用的嵌入式板子上面运行GNU/Linux系统已经变得越来越流行。一个嵌入式Linux 系统从软件的角度看通常可以分为四个层次： （1）引导加载程序。主要是指BootLoader。 （2）Linux内核。特定于嵌入式板子的定制内核以及内核的启动参数。 （3）文件系统。包括根文件系统和建立于Flash 内存设备之上文件系统。通常用ramdisk 来作为rootfs。 （4）用户应用程序。特定于用户的应用程序。有时在用户应用程序和内核层之间可能还会包括一个嵌入式图形用户界面。常用的嵌入式GUI有：MicroWindows和MiniGUI等。

最新嵌入式系统硬件设计

嵌入式系统硬件设计

引言 嵌入式系统是以应用为中心，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。本文主要研究了基于S3C2410的嵌入式最小系统，围绕其设计出相应的存储器、总电源电路、复位电路等一系列电路模块。嵌入式最小系统 嵌入式最小系统即是在尽可能减少上层应用的情况下，能够使系统运行的最小化模块配置。以ARM内核嵌入式微处理器为中心，具有完全相配接的Flash电路、SDRAM电路、JTAG电路、电源电路、晶振电路、复位信号电路和系统总线扩展等，保证嵌入式微处理器正常运行的系统，可称为嵌入式最小系统。对于一个典型的嵌入式最小系统，以ARM处理器为例，其构成模块及其各部分功能如图1所示，其中ARM微处理器、FLASH和SDRAM模块是嵌入式最小系统的核心部分。

整体仿真图 ? 微处理器——采用了S3C2410A ； 电源模块——本电源运用5V 的直流电源通过两个三端稳压器转换成我们所设计的最小系统所需要的两个电压，分别是3.3V 和 1.8V 电源LDD 稳压 SDARM 32MB (use nGC56) JTAG 接口 REST 电路256 字节 UART 串 32768Hz 晶振RTC S3C2410A-20 (ARM920T) (16KB I-Cache,16KB D-Cache) SDARM 32MB (use nGC56) NOR FLASH 2MB (use nGC50)

1.8V，3.3V的给VDDMOP，VDDIO,VDDADC等供电，而1.8V的给VDDi 和RTC供电。 ?时钟模块（晶振）——通常经ARM内部锁相环进行相应的倍频，以提供系统各模块运行所需的时钟频率输入。32.768kHz给RTC 和Reset模块，产生计数时钟，10MHz作为主时钟源； ?Flash存储模块——存放嵌入式操作系统、用户应用程序或者其他在系统掉电后需要保存的用户数据等； ?SDRAM模块——为系统运行提供动态存储空间，是系统代码运行的主要区域； ?复位模块——实现对系统的复位； 。

嵌入式系统硬件设计说明

┊┊┊┊┊ ┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊嵌入式系统硬件设计课程设计报告书 指导老师 学号 院系机械设计制造及其自动化 班级机械电子 完成时间

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 嵌入式硬件系统设计课程设计报告 摘要 嵌入式系统已经广泛应用于生产生活的方方面面，从电磁炉到机器人控制，从电子玩具到智能手机，都离不开嵌入式系统的应用。本报告主要记录了在《嵌入式硬件系统》课程中的所学所感。 关键词：嵌入式系统，PCB焊接，Altium Designer，51单片机

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 目录 1概述 (4) 1.1本课程主要教学容 (4) 1.2 嵌入式硬件系统简介 (4) 1.3 本报告结构安排 (4) 2PCB焊接练习 (5) 2.1元器件符号的认识 (5) 2.1.1了解元器件的尺寸 (5) 2.1.2 常见电路图元件符号 (5) 2.1.3 常见元器件实物 (5) 2.1.4 认识元器件参数 (6) 2.2元器件封装的认识 (7) 2.2.1 实物封装 (7) 2.2.2 封装尺寸介绍 (7) 2.3焊接方法 (8) 2.3.1 焊接工具介绍 (8) 2.3.2 焊接要求 (8) 2.3.3 焊接过程中遇到的问题及解决方法 (8) 3电路原理图设计 (9) 3.1电路功能分析 (9) 3.1.1 51单片机 (9) 3.1.2 LED (9) 3.1.3 外部晶振 (9) 3.1.4 复位电路 (9) 3.1.5 报警器 (9) 3.1.6 CH340G (9) 3.1.7 USB (9) 3.1.8 24C02CT-E (9) 3.1.9 数码管 (9) 3.2原理图设计 (10) 3.2.1 原理图设计软件 (10) 3.2.2 原理图设计要求 (10) 3.3 PCB设计 (10) 3.3.1 原理图导入 (10) 3.3.2 设置PCB尺寸大小 (11) 3.3.3 布局 (11) 3.3.4 布线 (11) 3.3.5 覆铜 (11) 3.3.6 检查 (11) 3.4 设计过程中遇到的问题及解决方法 (11) 4PCB焊接及调试 (13) 4.1 焊接过程中遇到的问题 (13) 4.2调试过程 (13) 4.2.2 调试过程遇到的问题 (13) 5项目任务书 (14) 5.1 任务书 (14)

嵌入式系统最小系统硬件设计

通信课程设计嵌入式系统最小系统硬件设计 2010-10-3

目录 引言 (2) 嵌入式最小系统 (2) SEP3202简述 (3) 最小系统硬件的选择和单元电路的设计 (3) (一) 电源电路 (3) (二) 晶振电路 (5) (三) 复位及唤醒电路 (5) (四) 存储器 (6) 1. FLASH存储 (7) 2. SDRAM (8) (五) 串行接口电路设计 (8) (六) JTAG模块 (9) (七) 扩展功能（LED） (10) 参考文献 (11)

引言 嵌入式系统是以应用为中心，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。本文主要研究了基于SEP3202（内嵌ARM7TDMI处理器内核）的嵌入式最小系统，围绕其设计出相应的存储器、总线扩展槽、电源电路、复位电路、JTAG、UART等一系列电路模块。 嵌入式最小系统 根据IEEE的定义，嵌入式系统是：控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置。这主要是从应用上加以定义的，从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。不过上述定义并不能充分体现出嵌入式系统的精髓，目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 嵌入式最小系统即是在尽可能减少上层应用的情况下，能够使系统运行的最小化模块配置。以ARM内核嵌入式微处理器为中心，具有完全相配接的Flash电路、SDRAM电路、JTAG 电路、电源电路、晶振电路、复位信号电路和系统总线扩展等，保证嵌入式微处理器正常运行的系统，可称为嵌入式最小系统。对于一个典型的嵌入式最小系统，以ARM处理器为例，其构成模块及其各部分功能如图1所示，其中ARM微处理器、FLASH和SDRAM模块是嵌入式最小系统的核心部分。 微处理器——采用了SEP3203； 电源模块——为SEP3203内核电路提供2.5V的工作电压，为部分外围芯片提供3.3V的工作电压； 时钟模块（晶振）——通常经ARM内部锁相环进行相应的倍频，以提供系统各模块运行所需的时钟频率输入。32.768kHz给RTC和Reset模块，产生计数时钟，10MHz作为主时钟源； Flash存储模块——存放嵌入式操作系统、用户应用程序或者其他在系统掉电后需要保存的用户数据等； SDRAM模块——为系统运行提供动态存储空间，是系统代码运行的主要区域； JTAG模块——对芯片内部所有部件进行访问，通过该接口对系统进行调试、编程等，实现对程序代码的下载和调试； UART模块——用于系统与其他应用系统的短距离双向串行通信； 复位模块——实现对系统的复位；