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32位微处理器（ARM）的原理及应用样本
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论文大概：
本科生毕业论文（设计）
论文（设计）题目 32位微处理器（ARM）的原理及应用
The principle and
application of the ARM
目 录
摘要………….……………………………………………………………..4
Abstract………….………………………………………………………..5
第一章 引言………………………………………………………………6
1.1
ARM概述……………………………………………………………6
1.2
ARM的应用前景……………………………………………………..6
第二章
S3C44B0X结构、特性…………………………………………….8
2.1
S3C44BOX结构概述…………………………………………….…….8
2.2
S3C44BOX系统功能…………………………………………………..9
第三章
基于S3C44B0X的嵌入式硬件平台体系结构…………………..11
3.1结构框图……………………………………………………………11
3.2存储系统的特征…………………………………………………….12
3.3系统的初始化程序…………………………………………………..12
3.4实验系统的存储空间分配……………………………………………13
第四章
基于S3C44B0X试验板开发软件的使用………………………14
第五章
嵌入式操作系统的初步学习和移植………………………….21
5.1
UC/OS简介…………………………………………………………21
5.2
UC/OS内核功能简述……………………………………………….. 22
5.3
UC/OS－II在ARM7上的移植……………………………………………… 23
第六章
32位单片机（ARM）初步应用………………………………..24
6.1
液晶显示器概述…………………………………………………………… 24
6.2 LRH9J515XA
STN/BW液晶显示器…………………………………….24
6.3 S3C44BOX
LCD控制器……………………………………………… 24
6.4
液晶显示显示软件设计……………………………………………..25
6.5
电阻伏安特性测绘的硬件设计………………………………………25
第七章 总结…………………………………………………………… 27
参考文献…………………………………………………………….……27
摘要
随着社会的日益信息化,计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落。在我们的生活当中,出现的越来越多的电子产品也飞快地更新换代。作为众多电子产品核心,嵌入式处理器飞速地发展着。作为32位单片机最典型代表ARM以及被广泛地应用到通讯产品、安全产品、汽车、网络应用等总多领域。本文从ARM的发展历史,发展前景讲起,介绍了ARM7核的通性和S3C44BOX的特性。然后学习了基于S3C44BOX开发平台的软件调试,学习了相关器件如LED、液晶屏等的应用。同时,做了相关应用的研究。
关键词：ARM,S3C44BOX,液晶屏
1.1.1 Abstract
Along with social increasingly the information turns, the
computer and network have seeped through each a corner of the daily
life completely.In our life , more and more electronic products that
in our life also renews very quickly. As the core of numerous
electronicses products, the embedded microcontroller uint develop
quickly .The ARM,as the most typical model representative of
32-bit single chip microcomputer, is applied to the much
more realm just like communication product, safe product, car,
network and so on.This text develops from the ARM development
history to future and then introduces the universality
of ARM7 core and the characteristic of the S3C44BOX .Then I
studied the software according to the S3C44BOX chip.Also I studied
the related machine just like LED, LCD etc..At the same time,I
studid the applications about the chip.
Keywords：ARM, S3C44BOX,LCD
第一章
引言
32位嵌入式处理器,也就是ARM,在功能上虽然是8位单片机的延续和升级,但在芯片的硬件设计、程序编制上与后者有非常大的区别。虽然我们在课堂上对51系列单片机有较为深入的学习,具备了嵌入式微处理器的基本知识,在ARM的学习和研究上有一定的基础,可在后来的学习研究当中仍旧碰到了很大的困难。最后在王老师、戴老师的指导下,并在同课题同学的互相交流下完成了这篇论文,有一定的成果,但也存在着不少问题。试叙如下。
ARM即Advanced
RISC Machines的缩写1985年4月26日,第一个ARM原型在英国剑桥的Acorn计算机有限公司诞生,由美国加州San
Jose
VLSI技术公司制造。20世纪80年代后期,ARM很快开发成Acorn的台式机产品,形成英国的计算机教育基础。
ARM公司是1990年成立的设计公司。ARM公司虽然只成立20多年,但在1999年因移动电话火爆市场,其32位RISC处理器占市场份额超过了50%,成为业界龙头老大。2001年初,ARM公司的32位RISC处理器市场占有率超过了75%,引起业界的极大关注。ARM公司是知识产权供应商,是设计公司。ARM公司本身不生产芯片,靠转让设计许可,由合作伙伴公司来生产各具特色的芯片。
ARM公司商业模式的强大之处在于其价格合理,全世界范围有超过100个合作伙伴--包括半导体工业的著名公司。ARM公司专注于设计,其内核耗电少、成本低、功能强,特有16/32位双指令集。ARM已成为移动通信、手持计算、多媒体数字消费等嵌入式解决方案的RISC标准。
1.1
ARM概述
ARM处理器的3大特点如下：小体积、低功耗、成本低、高性能；16位/32位双指令集；全球众多的合作伙伴。当前ARM体系结构的扩充包括：Thumb:16位指令集,用以改善代码密度；DSP：用于DSP应用的算术运算指令集；Jazeller：允许直接执行Java安节码的扩充。ARM处理器系列提供的解决方案包括：在无线、消费电子和图像应用方面的开放平台；存储、自动化、工业和网络应用的嵌入式实时系统；智能卡和SIM卡的安全应用。
ARM处理器本身是32位设计,但也配备16位指令集,以允许软件编码为更短的16位指令。与等价的32代码相比,占用的存储器空间节省高达35%,然而保留了32位系统所有的优势。ARM还提供了两个前沿特性——嵌入式ICE—RT逻辑和嵌入式跟踪宏核系列,用以辅助带深嵌入式处理器核的、高集成的SOC器件的调试。ARM业界领先的跟踪解决方案——嵌入式跟踪宏单元（ETM,Embeddeb
Trace
Macrocell）,被设计成驻留在ARM处理器上,用以监控内部总线,并能以核速度无妨碍地跟踪指令和数据的访问。
ARM处理器当前有5个产品系列：ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10和SecurCore。进一步的产品来自于合作伙伴,例如Intel
Xccale微体系结构和StrongARM产品。ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10是4个通用处理器系列。每个系列提供一套特定的性能来满足设计者对功耗、性能、和体积的需求。Secur
Core是第5个产品系列,是专门为安全设备而设计的。性能高达1200MIPS（Xscale微体系结构）,功耗测量为μW/MHz,并且所有体系结构兼容。
1.2
ARM的应用前景
ARM是一种高性能的微处理器,具体来说它的应用前景有：
①．无线设备
超过85%的无线设备（手机等）都采用了ARM技术,在向3G升级的过程中,ARM也地位稳固。在PDA一类的无线设备中,ARM针对视频流进行了优化,并获得广泛的支持。
②．蓝牙技术
ARM已经为蓝牙的推广做好了准备,有20多家公司的元器件产品采用了ARM技术,如爱立信、朗讯、阿尔卡特、菲利浦等。
③．联网
随着宽带接入时常的成长,采用ARM技术的ADSL芯片组正在获得竞争优势。
④．消费电子
这是增长迅速的市场。ARM技术在数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机等应用广泛。
⑤．汽车
汽车上使用的ARM正在进行设计中,包括驾驶、安全和车载娱乐等各种功能在内的设备有可能采用五、六个ARM微处理器统一实现。
⑥．海量存储设备
采用ARM技术的存储产品包括硬盘系列、微型闪存卡和可读写光盘等,已经投入生产,并且将会有更加先进的产品。
⑦．成像
包括ARM技术的相机和打印机
⑧．安全产品
在GSM和3G手机中的32位SIM智能卡。
由于ARM有如此多的用途和优点,所以学习研究ARM具有非常重要意义。
第二章 S3C44B0X结构、特性
2.1 S3C44BOX结构概述
Samsung
S3C44B0X微处理器是三星公司专为手持设备和一般应用提供的高性价比和高性能的微控制器解决方案,它使用ARM7TDMI核,工作在66MHZ。为了降低系统总成本和减少外围器件,这款芯片中还集成了下列部件：8KB
Cache、外部存储器控制器、LCD控制器、4个DMA通道、2通道UART、1个多主I2C总线控制器、1个IIS总线控制器,5通道PWM定时器及一个内部定时器、71个通用I/O口、8个外部中断源、实时时钟、8通道10位ADC等。
S3C44B0X
体系结构具备了用于手持设备和通用嵌入式应用的完整系统,16/32位RISC结构和带ARM7DMI
CPU核的功能强大的指令集,Thumb协处理器在保证性能的前提下使代码密度最大,片上ICE中断调试JTAG调试方式32´8位硬件乘法器。
S3C44B0X微处理器体系结构框图：
S3C44B0X微处理器管脚定义图
2.2 S3C44BOX系统功能
系统管理：支持大/小端模式地址空间：每个Bank32MB（一共256MB）,每个Bank支持8/16/32位数据总线编程。具有固定的Bank起始地址和7个可编程的Bank,1个起始地址和尺寸可编程的Bank,8个内存Bank：６个用于ROM、SRAM；2个用于ROM/SRAM/DRAM。所有内存Bank的可编程寻址周期,在能量低的情况下支持DRAM/SDRAM自动刷新模式,支持DRAM的非对称/对称寻址,
缓冲内存和内部SRAM4路带8K字节的联合缓存,不使用缓存的0/4/8K内容SRAM。伪LRU（最近最少使用）的替代算法,通过在主内存和缓冲区内容之间保持一致的方式写内存。另外,如果当缓冲区出错时,请求数据填充技术。
时钟和能量管理
系统低能耗,时钟可以通过软件选择性地反馈回每个功能块。能量模式有：正常模式：正常运行模式；低能模式：不带PLL的底频时钟；休眠模式：只使CPU的时钟停止；停止模式：所有时钟都停止；用EINT或RTC警告中断从停止模式唤醒中断控制器
系统具有30个中断源（看门狗定时器,6个定时器,6个UART,8个外部中断,4个DMA,2个RTC,1个ADC,1个I2C,1个SIO）。矢量IRQ中断模式减少中断响应周期,具有外部中断源的水平/边缘模式、可编程的水平/边缘极性、对紧急中断请求支持FIQ（快速中断请求）等等。
带PWM的定时器
系统具有5个16位带PWM的定时器/1个16位基于DMA或基于中断的定时器。具备可编程的工作循环,频率和极性,防止死区产生,支持外部时钟源。
通用输入输出端口
系统具有8个外部中断端口,71个多路输入输出口,2个带DMA和中断的UART,支持5位、6位、7位、8位串行数据传送/接收。当传送/接收时支持双向握手可编程波特率,支持IrDA1.0（115.2KBPS）。具有测试的循环返回模式,每个通道有2个内部32位FIFO。
DMA与A/D
DMA控制器：2路通用无需要CPU干涉的DMA控制器,2路桥式DMA控制器,采用6种DMA请求的桥式DMA支持IO到内存,内存到IO,IO到IO。突发传送模式提高到FPDRAM、EDODRAM和SDRAM的传送率。系统的A/D转换具有10位多路ADC,最大为500KSPS/10位。
LCD控制器LCD控制器支持彩色/单色/灰度LCD,支持单扫描和双扫描显示,支持虚拟显示功能。系统内存作为显示内存。专用DMA用于从系统内存中提取图象数据,可编程屏幕尺寸。LCD具有256色,16级灰度。
看门狗定时器与I2C总线接口
系统具有16位看门狗定时器,定时中断请求和系统复位。系统具有1个带中断的多主机I2C总线,该总线是串行,8位,双向数据传送器能够以100KB/S的标准模式和400KB/S的快速模式传送。系统具备1个I带DMA的音频IS总线接口,每路8/16位数据传送器。支持MSB数据格式,SIO（同步串行I/O）,1个带DMA和中断的SIO。具备可编程波特率,支持8位串行数据传送/接收操作。