基于ARM9-S3C2410实验开发板的硬件设计计划书.doc

基于ARM9-S3C2410实验开发板的硬件设计计划书 目 录 绪 论 1 1.1 课题的背景、意义 1 1.2 国内外相关领域研究进展 2 1.3 课题内容 2 2 ARM微处理器的概述 4 2.1 嵌入式系统简介 4 2.1.1 嵌入式系统的定义 4 2.1.2 嵌入式系统的组成 4 2.1.3 嵌入式系统的特点 5 2.1.4 嵌入式系统的发展 6 2.2 嵌入式操作系统 6 2.3 ARM处理器 7 2.3.1 ARM的体系结构 7 2.3.2 ARM微处理器的应用领域 8 2.4 ARM92OT体系结构 8 2.4.1 ARM92OT系统结构分析 8 2.4.2 ARM920T的工作状态 9 2.4.3 ARM920T体系结构的存储器格式 9 2.4.4 ARM920T处理器模式 10 3 基于ARM9-S3C2410开发板的硬件设计 11 3.1 PROTEL 99 SE简介 11 3.2 系统设计概述 11 3.3 S3C2410处理器及片外围简介 12 3.4 单元电路设计 14 3.4.1 电源电路 14 3.4.2 串行接口电路设计 14 3.4.3 IIC总线接口电路设计 15 3.4.4 复位按键电路 16 3.4.5 调试接口电路的设计 17 3.5 开发板硬件原理图 18 4. 开发板硬件的PCB板设计 20 4.1 PCB的基本概念 20 4.1.1 高速电路定义及高速信号确定 20 4.1.2 传输线 21 4.2 高速PCB信号线的布线 22 4.2.1 高速PCB信号线的布线基本原则 22 4.3.2 地线设计 23 4.3 布线后信号完整性的PCB板 23 4.4 提高该板抗电磁干扰能力的措施 27 结论与展望 28 致 谢 29 参考文献 30 附录1 31 附录2 37 附录3 42 绪 论 1.1 课题的背景、意义 嵌入式系统是指以应用为核心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适 应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面的严格要求的专用计算 机系统。目前，嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上PDA、 移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、 数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电 话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。 由于各种新型微处理器的出现和应用的不断深化，嵌入式系统在后PC时代 得到了空前的发展。随着时间的推移和技术的进步，在工业控制和新兴的手持 式应用等领域，越来越多的产品需要较好的图形界面和较强的数据处理能力， 以及网络、通信、音频、图像等功能，这对嵌入式处理器和嵌入式软件提出了 更高的要求。 在处理器方面，目前大量的中、低端嵌入式应用主要使用8/16位单片机。 在国内，主要是以MCS51核为主的许多不同型号的单片机。在嵌入式高端应用 领域，像网络设备、图像处理、手机、PDA等主要使用ARM、MIPS、PowerPC、 DSP等16一64位处理器，以32位处理器为主。各种类型的处理器都有其一定 的针对性。其中，ARM处理器的性能高、功耗低，适合于用电池供电的便携、 手持式设备。由于近几年便携、手持式嵌入式应用的高速发展，ARM处理器的 增长速度和市场占有率也快速提升，成为目前32位应用中的主力产品。 ARM公司自成立以来，在32位RISC(Reduced Instruction Set Computer) CPU开发领域不断取得突破，其结构已经从V3发展到V6。由于ARM公司自成立 以来，一直以 IP (Intelligence Property) 提供者的身份向各大半导体制造 商出售知识产权，而自己从不介入芯片的生产销售，加上其设计的芯核具有高 性能、低功耗、低成本、小体积等显著优点，在移动计算和普适计算领域具有 无可比拟的优势，因此得到众多的半导体厂家和整机厂商的大力支持，在32位嵌入式应用领域获得了巨大的成功，目前已经占有了32位RISC嵌入式产品市场750/0以上的份额，确立了市场领导地位。现在设计、生产ARM芯片的半导体生产商己经超过50家，国内多家大公司也已经购买ARM公司的芯核用于通信专用芯片的设计。采用R工SC架构的ARM微处理器一般具有以下特点: (1)体积小、低功耗、低成本、高性能； (2)支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集； (3)大量使用寄存器、指令执行速度更快； (4)大多数数据操作都在寄存器中完成； (5)寻址方式灵活简单，执行效率高； (6)指令长度固定。 1.2 国内外相关领域研究进展 测控专业本科生学生培养的一个主要目标是训练计算机软硬件基础及应