第4章 arm系统硬件设计

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1、第4章ARM系统硬件设计4.1PXA270微处理器简介Intel公司推出的基于IntelXScale内核技术的新一代嵌入式微处理芯片PXA27x(开发代号 Bulverde)系列产品处理器主频高达624MHz，针对手持设备提供了非常丰富的功能接口，如LCD、音频、SD/MMC、CF、数码相机接口、键盘等，如图1所示：　　图1PXA270功能模块图除了强大的性能和丰富的功能接口，PXA270中采用了WirelessMMX和SpeedStep两项Intel专有技术，使得PXA27x与其他同类芯片相比，在多媒体处理能力和功耗方面有着非常大的优势。作为IntelPXA27x处理器系

2、列的补充，Intel还推出新的2700G多媒体加速器，提供先进的视频和图像功能，以全帧速率欣赏全屏视频而不会影响电池寿命。2700G多媒体加速器在VGA显示器上提供DVD质量的视频播放功能，支持广泛的视频格式，如MPEG-2,MPEG-4和微软视窗MediaVideo9。4.2ARM最小系统设计嵌入式系统的设计，我们总是习惯于从介绍最小系统的设计开始，因为一个嵌入式系统，你掌握了最小系统的设计方法和步骤，最小系统的设计正确合理，整个系统的正确运行、它的可靠性和稳定性就有了基本的保证；另外，我们调试嵌入式系统，一般也是先从最小系统开始调试的。ARM嵌入式系统的设计，我们也遵照

3、此循序，从ARM最小系统开始介绍。一个ARM嵌入式处理器是不能独立工作的，必须给它供电、加上时钟信号、提供复位信号，如果芯片没有片内程序存储器，则还要加上存储器系统，然后嵌入式处理器才可能工作。这些提供ARM嵌入式处理器运行所必须的条件的电路与ARM嵌入式处理器共同构成了ARM嵌入式处理器的最小系统。基于ARM处理器核的微处理器一般都有JTAG调试接口，这部分在芯片实际工作时不是必需的，但因为这部分在开发时很重要，所以把这部分也归入到ARM最小系统中。其框图如图2所示：ARM嵌入式处理器时钟电路JTAG接口复位电路存储器电路电源电路图2ARM最小系统框图4.2.1电源电路电

4、源电路为整个系统提供能量，是整个系统工作的基础，具有极其重要的地位。电源系统处理的好坏，将直接影响到整个系统的稳定性、可靠性等。多电源系统的设计、电源的分配、印制板设计中电源的设计等，都是必须考虑的。ARM嵌入式系统一般是多电源系统，I/O口工作电压为3.3V,内核为2.5V(如S3C44B0)、1.8V(如S3C2410)、1.25V(如PXA255)或1V(如PXA270)，有可能还需要用到5V或12V的电压,多电源系统的设计是ARM嵌入式系统电源电路设计的特点。ARM嵌入式系统一般应将数字电源和模拟电源分别供电。并采用纹波比较小的LDO供电方式进行供电。MAX1586

5、是经过优化的电源管理IC,尤其适用于IntelXscale微处理器设备,它集成了7路高性能、低工作电流电源，以及检测和管理功能。稳压器输出包括3个降压型DC-DC输出、3个线形稳压器和一个常开电源输出。各个DC-DC转换器可进行独立的开/关控制、低电池电压和电池失效检测、复位和电源就绪输出、备份电池输入和2线串行接口。其功能框图如图3所示：图3：电源电路其中IN为主电源输入，BKBT为后备电源输入，MR为手动复位输入，nRESET为复位输出，VCC_FAULT为电源就绪输出，nBATT_FAULT为电池失效或无电池指示输出，SYS_EN为输出V1和V2的控制开关，PWR_E

6、N为输出V3-V6的控制开关，V7为常开状态。V1提供I/O口的3.3V电源，最大电流1.3A；V2提供存储器的2.5V电源，最大电流0.9A；V3提供内核0.8V到1.3V电源，最大电流0.9A，电源幅度可通过2线串行接口调节；V4提供PLL电路的1.3V电源；V5提供内部SRAM的1.1V电源；V6提供USIM接口的电源；V7可设置为跟随V1或后备电池的电压。4.2.2时钟电路时钟电路用于向CPU及其它电路提供工作时钟，在该系统中，PXA270使用无源晶振，晶振的接法如图4所示。根据PXA270的最高工作频率以及PLL电路的工作方式，选择13MHz的无源晶振。13MHz

7、的晶振频率经过PXA270片内的PLL电路倍频后，可达到640MHz的频率。片内的PLL电路兼有频率放大和信号提纯的功能，因此，系统可以以较低的外部时钟信号获得较高的工作频率，以降低因高速开关时钟所造成的高频噪声。主时钟输入信号通过倍频及内部寄存器的设置，可产生外部总线、USB接口、SD卡接口、MMC卡接口、UART接口、IIC接口及IIS等接口的时钟信号。图4：时钟电路PXTAL_IN为主时钟输入，PXTAL_OUT为主时钟输出；CLK_PIO为主时钟输入信号PXTAL_IN的缓存输出、外部主时钟输入、或作为GP