嵌入式系统-应用实例

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1、第9章开发应用实例9.1概述随着现代物流业仓储、超市等行业的快速发展，物品流动的速度越来越快，仓储库存周期也越来越短。这样物流仓储盘点行业的压力也越来越大，传统的人工盘点方式已经不能适应现代物流的发展。为了解决这一问题，国际上一些物流先进国家已经采用专业的盘点设备——盘点机，用于物流盘点。我们在设计时采用了目前流行的嵌入式微处理器作为系统核心部件。其微处理器选型是采用韩国三星公司生产的S3C2410微处理器，操作系统采用了WindowsCE.NET4.2嵌入式操作系统。整个系统的硬件部分主要分为三个大的模块：核心板、系统板和专用键盘及LCD显示

2、器。1在核心板上集成了微处理器、64MBSDRAM和64MBNANDFlash模块及部分支持电路。在系统板上设计有与核心板连接的接口，同时又集成有显示器接口，以太网接口，USB接口，串口，CF卡和IrDA条形码扫描接口等各种外设及以相应的控制部件，另外还有电源管理与转换等一些附属电路。31键的专用键盘是采用超低功耗的MSP430单片机作为控制器来对键盘进行编解码，通过自定义的串行键盘口接入系统板。显示部分是采用192*64LCD字符型显示器。本章首先介绍了系统硬件部分设计及工作原理，在软件部分介绍了WindowsCE操作系统的移植和定制，驱动程

3、序和支持软件的编制。盘点机除了支持常用的设备，还需要支持串口条形码扫描仪，CF卡等设备。2实物图片便携式盘点设备外观39.2硬件平台的设计嵌入式设备的硬件架构一般都是以嵌入式微处理器为核心，通过处理器接口扩展以及系统硬件的支持，把众多的外设单元集成到整个系统中，并通过CPLD等逻辑转换器件和其它硬件电路完成对外设模块进行读写和控制操作。物流盘点机系统硬件原理框图如图9-1abc所示，硬件部分主要包含有核心板，系统板和专用键盘及LCD显示器三个部分。1）系统核心板简介核心板是整个系统的核心，集成了盘点机系统的微处理器、SDRAM单元、NANDFl

4、ash单元以及它们所需要的辅助部件，如晶体振荡器（12MHZ和32KHZ两组），电源模块等等。核心板图和PCB板图如图9.1b,c所示。4·图9.1a硬件平台示意图52）FlashROM程序存储器在核心板中，微处理器采用的是基于ARM920T核的S3C2410微处理器。系统的程序存储器采用的是NANDFlash，芯片的型号是Samsung公司的K9F1208，容量为64MB，NANDFlashROM接口电路原理如图9-2所示。它按页进行自动编程，每一页大小为528（512+16）字节，编程的典型时间为200µs。擦除则按照块进行，每一块的大小为

5、16K字节，典型的擦除时间为2ms。它在页面中读取单个数据的时间为50ns。K9F1208总共有48个引脚，起作用的只有8根I／O口线、读写控制线和电源线等。I／O口是地址、命令输入和数据输出／输入的复用端口。K9F1208还提供了ECC错误纠正码，实现坏区检测以及实时映射，这样它具有高达10万次的编程／擦除周期，数据保存长达10年。在S3C2410内部集成有NANDFlash控制器，可以在硬件上直接与NANDFlash相连。在盘点机中，NANDFlash被用作装载操作系统镜像以及大容量的数据存储，同时也是系统启动存储器。6图9.1b核心板部分

6、的示意图核心板是整个系统的核心，集成了盘点机系统的处理器，SDRAM单元，NANDFlash单元以及它们所需要的辅助部件7图9.1c核心板PCB图（6层）8图9-2NANDFlashROM的原理图93)SDRAM随机存储器SDRAM被用来运行操作系统以及各类数据的缓存，图9-3是核心板SDRAM接口部分的原理图，系统采用两片HY57V56162016M×16BitSDRAM芯片，共同组成32Bit数据宽度，64MB内存。HY57V561620是一款4Banks×4M×16Bit的SDRAM芯片，采用3.3V电源供电，比较适合嵌入式系统。SDRA

7、M与其它的RAM相比，有许多独特的优点，容量大，功耗低，速度快，最快可以工作在166MHz频率下，通常存储时间为10ns。在高速存储系统中SDRAM是必不可少的外部存储设备。SDRAM通过S3C2410片内的SDRAM控制器来管理，SDRAM挂接在BANK6上。10图9-3核心板SDRAM部分的原理电路图114）核心板电源图9-4是核心板电源部分的原理电路图。图中，采用MIC5207电源芯片将来自系统板的3.3V电压转换为两组1.8V电压供给处理器内核使用。核心板上还有一些辅助电路，包括上拉电阻，滤波电容，以及供处理器使用的主时钟晶振，供外设适

8、用的辅助时钟晶振等，它们一起构成了ARM的最小硬件系统板。系统所使用的S3C2410处理器是一款FBGA封装的高速处理器，运行时钟频率为203MHz，