嵌入式系统及应用——第3章基于ARM的嵌入式系统外网硬件设计分析报告.ppt

第三章 基于ARM的嵌入式系统 外围硬件设计 核心内容 3.1 嵌入式处理器系统硬件设计 一、芯片选型原则 二、电源模块设计 三、时钟模块设计 四、复位电路设计 3.2 嵌入式存储器系统设计 存储器的分类 在复杂的嵌入式系统中，存储器系统的组织结构按作用可以划分为4级：寄存器、cache、主存储器和辅助存储器，如下图所示。当然，对于简单的嵌入式系统来说，没有必要把存储器系统设计成4级，最简单的只需寄存器和主存储器即可。 概述 嵌入式系统的存储结构 概述 高速缓存Cache 高速缓冲存储器中存放的是当前使用得最多的程序代码和数据，即主存中部分内容的副本。 在嵌入式系统中Cache全部都集成在嵌入式微处理器内。 可分为数据Cache、指令Cache或混合Cache。 不同的处理器其Cache的大小不一样。 一般32位的嵌入式微处理器都内置Cache。 概述 Cache命中：CPU每次读取主存时，Cache控制器都要检查CPU送出的地址，判断CPU要读取的数据是否在Cache中，如果在就称为命中。 Cache未命中：读取的数据不在Cache中，则对主存储器进行操作，并将有关内容置入Cache。 写入方法： 通写（Write Through）：写Cache时，Cache与对应内存内容同步更新。 回写（Write Back）：写Cache时，只有写入Cache内容移出时才更新对应内存内容。 概述 主存 主存是处理器能直接访问的存储器，用来存放系统和用户的程序和数据。 嵌入式系统的主存可位于SoC内和SoC外，片内存储器存储容量小、速度快，片外存储器容量大。 可以做主存的存储器有： ROM类：Nor Flash、EPROM、E2PROM、PROM等 RAM类：SRAM、DRAM、SDRAM等 概述 静态随机存取存储器（SRAM） 存储信息：六管基本存储电路 典型芯片规格：2114（1KX4） 6116（2KX8） 6264（8KX8）62128（16KX8）62256（32KX8） 概述 动态随机存取存储器（DRAM） 存储信息的基本单元（1位）电路可采用4管、3管和单管电路 需要不断刷新（为维持动态存储单元所存储的信息，必须设法使信息再生，这即所谓的刷新） 与SRAM不同的是：为节省外部引脚，同样容量的DRAM外部地址线引脚是SRAM一半 DRAM采用行/列地址选通，将地址通过内部分成两路 DRAM控制器：解决刷新和多路 动态随机存储器的接口 DRAM中的存储单元内容在通电状态下随着时间的推移会丢失，因而，其存储单元需要定期的刷新。CPU与其接口的信号线除了有与SRAM相同的信号线外，还有RAS（行地址选择）信号线和CAS（列地址选择）信号线。需要这些信号的原因是可以减少芯片地址引脚数（这样只需要一半地址引脚），并且方便刷新操作。 概述 SDRAM（Synchronous RAM) CPU和RAM共享相同的时钟周期，以相同的速度同步工作 基于双存储器结构，内含两个交错的存储阵列，读取效率得到成倍提高 是DRAM中速度最快的一种 概述 外存 外存是处理器不能直接访问的存储器，用来存放用户的各种信息，容量大。 在嵌入式系统中常用的外存有： NandFlash DOC（Disk On Chip） CF（Compact Flash） SD（Secure Digital） MMC（Multi MediaCard）等 电子盘 电子盘采用半导体芯片来存贮数据，具有体积小、功耗低和极强的抗震性等特点。 在嵌入式系统中普遍采用各种电子盘作为外存。 常用的电子盘有：NandFlash、MMC、SD、Memeory Stick、CF、SM、DOC等。 NandFlash NandFlash是Flash Memory的一种。 Flash Memory的中文称为快闪存储器或快速擦写存储器。 Flash Memory由Toshiba于1980年申请专利，并在1984年的国际半导体学术会议上首先发表。 目前在Flash Memory技术上主要发展了两种非易失性内存 一种叫NOR（逻辑或），是Intel 于1988年发明的 另一种叫NAND（逻辑与）是Toshiba于1999年创造的。 NandFlash NandFlash可独立成为外存，也可组成其他各种类型的电子盘如USB盘、CF、SD和MMC存储卡等。 NandFlash强调降低每比特的成本，更高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。 NandFlash具有容量大、回写速度快、芯片面积小等特点，主要用于外存。 NOR Flash具有随机存储速度快、电压低、功耗低、稳定性高等特点，主要用于主存。 NandFlash：128M X 8 bit NandFlash：128M X