嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計

1、15C H A P T E R基于基于ARM的硬的硬件系統(tǒng)設(shè)計件系統(tǒng)設(shè)計2本節(jié)提要基于基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲器接口設(shè)計存儲器接口設(shè)計網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計I/OI/O接口設(shè)計接口設(shè)計人機交互接口設(shè)計人機交互接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計3ARM920T內(nèi)核結(jié)構(gòu)4S3C2410的內(nèi)部結(jié)構(gòu)5實驗平臺的體系結(jié)構(gòu)2410核心資源總線隔離驅(qū)動168Pin擴展槽網(wǎng)卡設(shè)備LCD驅(qū)動音頻電路串口設(shè)備USB設(shè)備PCMCIAIDE/CF卡SD卡接口IO擴展電機等其他資源局部總線擴展總線6讀寫總線的時序圖穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)ReadWrite穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)7本節(jié)提要基于基于ARM的硬件系統(tǒng)體系

2、結(jié)構(gòu)的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲器接口設(shè)計存儲器接口設(shè)計網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計I/OI/O接口設(shè)計接口設(shè)計人機交互接口設(shè)計人機交互接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計82410的存儲器系統(tǒng) 可通過軟件選擇大小端 地址空間:每個Bank 128Mbytes (總共 1GB)除 bank0 (16/32-bit) 外，所有的Bank都可以通過編程選擇總線寬度= (8/16/32-bit) 共 8 個banksn6個Bank用于控制 ROM, SRAM, etc.n剩余的兩個Bank用于控制 ROM, SRAM, SDRAM, etc . 7個Bank固定起始地址； 最后一個Bank可調(diào)整起始地址；

3、 最后兩個Bank大小可編程所有Bank存儲周期可編程控制；9S3C2410的存儲器配置10Bank6/Bank7地址分布11Bank0總線寬度配置12與2片8位的ROM連接方法13與1片16位的ROM連接14S3C2410與2片8的FLASH的連接方法15與1片16M的SDRAM的連接方法16與1片16M的SDRAM的連接方法17NAND和NOR性能比較nNOR和NAND是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術(shù)nNOR的讀速度比NAND稍快一些nNAND的寫入速度比NOR快很多nNAND的擦除速度遠比NOR的快n大多數(shù)寫入操作需要先進行擦除操作nNAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少18接口

4、差別nNOR flash帶有SRAM接口，線性尋址，可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個字節(jié)nNAND flash使用復(fù)用接口和控制IO多次尋址存取數(shù)據(jù)nNAND讀和寫操作采用512字節(jié)的塊，這一點有點像硬盤管理，此類操作易于取代硬盤等類似的塊設(shè)備19容量和成本nNAND flash生產(chǎn)過程更為簡單，成本低n常見的NOR flash為128KB16MB，而NAND flash通常有8128MBnNOR主要應(yīng)用在代碼存儲介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲nNAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲卡市場上所占份額最大20可靠性和耐用性n在NAND中每塊的

5、最大擦寫次數(shù)是100萬次，而NOR的擦寫次數(shù)是10萬次n位交換的問題NAND flash中更突出，需要ECC糾錯nNAND flash中壞塊隨機分布，需要通過軟件標定產(chǎn)品量產(chǎn)的問題21嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用RAM的情況22本節(jié)提要基于基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲器接口設(shè)計存儲器接口設(shè)計網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計I/O系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計人機交互接口設(shè)計人機交互接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計23I/OI/O子系統(tǒng)的層次模型子系統(tǒng)的層次模型nI/O子系統(tǒng)：I/O設(shè)備、相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動程序和I/O子系統(tǒng)組成嵌入式I/O子系統(tǒng)。nI/O子系統(tǒng)的目標是對RTOS和應(yīng)用程序員隱藏設(shè)備特定

6、的信息，并且對系統(tǒng)的外圍I/O設(shè)備提供一個統(tǒng)一的訪問方法。設(shè)備驅(qū)動程序I/O設(shè)備硬件RTOSI/O子系統(tǒng)應(yīng)用程序中斷處理程序24從不同角度看I/O系統(tǒng)n從系統(tǒng)軟件開發(fā)者角度看，I/O操作意味著與設(shè)備的通信、對設(shè)備編程初始化和請示執(zhí)行設(shè)備與系統(tǒng)之間的實際數(shù)據(jù)傳輸以及操作完成后通知請求者。系統(tǒng)軟件工程師必須理解設(shè)備的物理特性，如寄存器的定義和設(shè)備的訪問方法。n從RTOS的角度看，I/O操作意味著對I/O請求定位正確的設(shè)備，對設(shè)備定位正確的設(shè)備驅(qū)動程序，并解決對設(shè)備驅(qū)動程序的請求。有時要求RTOS保證對設(shè)備的同步訪問。RTOS必須進行抽象，對應(yīng)用程序員隱含設(shè)備的特性。n從應(yīng)用程序員角度看，目標是找到

7、一個簡單、統(tǒng)一和精練的方法與系統(tǒng)中出現(xiàn)的所有類型的設(shè)備通信。 25I/O接口的編址方式端口映射1）I/O接口獨立編址端口映射方式n這種編址方式是將存儲器地址空間和I/O接口地址空間分開設(shè)置，互不影響。設(shè)有專門的輸入指令（IN）和輸出指令（OUT）來完成I/O操作。I/O設(shè)備10X00000XFFFFI/O設(shè)備2I/O地址空間0X0000系統(tǒng)地址空間0XFFFF主要優(yōu)點：主要優(yōu)點：內(nèi)存地址空間與內(nèi)存地址空間與I/OI/O接口地址空間分開，互不影響，譯碼電接口地址空間分開，互不影響，譯碼電路較簡單，并設(shè)有專門的路較簡單，并設(shè)有專門的I/OI/O指令，所以編程序易于區(qū)分，且執(zhí)行時間指令，所以編程序易

8、于區(qū)分，且執(zhí)行時間短，快速性好。短，快速性好。缺點：缺點：只用只用I/OI/O指令訪問指令訪問I/OI/O端口，功能有限且要采用專用端口，功能有限且要采用專用I/OI/O周期和專周期和專用用I/OI/O控制線，使微處理器復(fù)雜化?？刂凭€，使微處理器復(fù)雜化。26I/O接口的編址方式內(nèi)存映射1）2）I/O接口與存儲器統(tǒng)一編址方式內(nèi)存映射n這種編址方式不區(qū)分存儲器地址空間和I/O接口地址空間，把所有的I/O接口的端口都當作是存儲器的一個單元對待，每個接口芯片都安排一個或幾個與存儲器統(tǒng)一編號的地址號。也不設(shè)專門的輸入/輸出指令，所有傳送和訪問存儲器的指令都可用來對I/O接口操作。I/O設(shè)備10X0000

9、0XFFFFI/O設(shè)備2保留I/O地址空間I/O設(shè)備硬件系統(tǒng)地址空間應(yīng)用使用地址空間應(yīng)用使用地址空間主要優(yōu)點：主要優(yōu)點：訪問內(nèi)存的指令都可用于訪問內(nèi)存的指令都可用于I/OI/O操作，數(shù)據(jù)處理功能強；同時操作，數(shù)據(jù)處理功能強；同時I/OI/O接口可與存儲器部分共用譯碼和控制電路。接口可與存儲器部分共用譯碼和控制電路。缺點：缺點：一是一是I/OI/O接口要占用存儲器地址空間的一部分；二是因不用專門接口要占用存儲器地址空間的一部分；二是因不用專門的的I/OI/O指令，程序中較難區(qū)分指令，程序中較難區(qū)分I/OI/O操作。操作。 27DMA I/ODMA I/OnDMA允許設(shè)備直接訪問內(nèi)存而不用包含處理

10、器，在數(shù)據(jù)傳輸操作開始之前，處理器設(shè)置DMA控制器，在數(shù)據(jù)傳輸期間，讀寫操作均不通過處理器。nDMA傳輸速度取決于I/O設(shè)備的傳輸速度、內(nèi)存設(shè)備的速度和DMA控制器的速度。n通過指定源地址、目的內(nèi)存地址和傳輸?shù)紻MA控制器長度，處理器建立傳輸操作。CPUDMA控制器主存儲器I/O設(shè)備28字符模式設(shè)備與塊模式設(shè)備 根據(jù)設(shè)備如何處理與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸方法可將設(shè)備分為字符模式設(shè)備和塊模式設(shè)備n字符模式設(shè)備：允許非結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸?shù)湫偷夭捎么械男问?，每次一個字節(jié)；字符設(shè)備通常是簡單的設(shè)備，如串口、鍵盤等；當系統(tǒng)到設(shè)備的傳輸速率高于設(shè)備的處理速率時，設(shè)備驅(qū)動程序開設(shè)緩沖區(qū)，緩存這些數(shù)據(jù)；n塊

11、模式設(shè)備：每次傳輸一個數(shù)據(jù)塊。采用硬件方式控制數(shù)據(jù)塊的大小，有時需要采用固定的傳輸協(xié)議，如USB、以太網(wǎng)等設(shè)備29建立通用的I/O接口函數(shù)Create()Open()Read()Write()Close()Loctl()Destroy()Driver_Create()Driver_Open()Driver_Read()Driver_Write()Driver_Close()Driver_Loctl()Driver_Destroy()I/OI/O操作操作設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)備驅(qū)動程序應(yīng)應(yīng) 用用設(shè)設(shè) 備備30I/O接口設(shè)計 I/O接口電路也簡稱接口電路。它是主機和外圍設(shè)備之間交換信息的連接部件（電路）。

12、它在主機和外圍設(shè)備之間的信息交換中起著橋梁和紐帶作用。設(shè)置接口電路的必要性：a)解決CPU和外圍設(shè)備之間的時序配合和通信聯(lián)絡(luò)問題。b)解決CPU和外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和匹配問題。c)解決CPU的負載能力和外圍設(shè)備端口選擇問題。31本節(jié)提要本節(jié)提要基于基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲器接口設(shè)計存儲器接口設(shè)計網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計I/OI/O接口設(shè)計接口設(shè)計人機交互接口設(shè)計人機交互接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計32嵌入式開發(fā)板與PC機的串行通訊嵌入式開發(fā)板和PC機的通訊電纜可以按照如圖所示的方式連接。332410的UARTn S3C2410A 的UART (Un

13、iversal Asynchronous Receiver and Transmitter) 提供了三個獨立的異步串行I/O口，每一個都可以工作在中斷模式或DMA模式，即UART可以產(chǎn)生中斷或DMA請求以在CPU和UART之前傳送數(shù)據(jù)，使用系統(tǒng)時鐘，UART最高可以支持230.4K bps 的位傳輸率。n如果采用外部帶時鐘的UART，則UART可以實現(xiàn)更度速度的傳輸；n每個UART包括2個16Byte的接收/發(fā)送FIFO。34UART控制框圖35異步串行通訊簡介n在一條傳輸線上完成單向傳輸。n將傳輸數(shù)據(jù)的字符一位接一位的傳送。n接收方對于同一條線上的一連串連續(xù)數(shù)學信號，首先將其分割成位，再按位

14、組成字符。n每個字符需要確定起始位和結(jié)束位，字符與字符間還可能有長度不定的空閑時間，因此傳輸效率較低。36字符串行輸出格式發(fā)送前：線路處于空閑狀態(tài)，連續(xù)發(fā)送 “1”開始發(fā)送：首先，發(fā)送一位起始位 “0” 然后，發(fā)送連續(xù)的二進制位，數(shù)據(jù)位可以為5、6、7、8 隨后，緊跟一位奇偶校驗位（可選擇奇/偶/無校驗） 最后，發(fā)送停止位 “1”，可以有1位、1.5位或2位停止位37串行通訊硬件規(guī)范及連接方法nEIA RS-232C 物理特征： DB-25 DB-15 DB-9 信號連線：保護地、TXD/RXD、RTS/CTS、DCD、 DSR、DTR、R1 電平規(guī)定：-5V -15V 之間的電平表示邏輯 “

15、1” +5V +15V 之間的電平表示邏輯 “0”3839UART的操作串口初始化串口初始化發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)40鍵盤接口設(shè)計n鍵盤模塊可能用來輸入數(shù)字型數(shù)據(jù)或者選擇控制設(shè)備的操作模式。n鍵盤有兩種方案：一是采用現(xiàn)有的一些芯片實現(xiàn)鍵盤掃描；再就是用軟件實現(xiàn)鍵盤掃描。嵌入式控制器的功能很強，可能允分利用這一資源。41一個瞬時接觸開關(guān)（按鈕）放置在每一行與線一列的交叉點。矩陣所需的鍵的數(shù)目顯然根據(jù)應(yīng)用程序而不同。每一行由一個輸出端口的一位驅(qū)動，而每一列由一個電阻器上拉且供給輸入端口一位。鍵盤掃描陣列42鍵盤掃描過程就是讓微處理器按有規(guī)律的時間間隔查看鍵盤矩陣，以確定是否有鍵被按下。每

16、個鍵被分配一個稱為掃描碼的唯一標識符。應(yīng)用程序利用該掃描碼，根據(jù)按下的鍵來判定應(yīng)該采取什么行動。 n消抖算法：n組合鍵處理鍵盤掃描方法43LCD接口設(shè)計LCD顯示模塊液晶顯示是一種被動的顯示，它不能發(fā)光，只能使用周圍環(huán)境的光。它顯示圖案或字符只需很小能量。液晶顯示所用的液晶材料是一種兼有液態(tài)和固體雙重性質(zhì)的有機物，它的棒狀結(jié)構(gòu)在液晶盒內(nèi)一般平行排列，但在電場作用下能改變其排列方向。nLCD的背光：nEL（場致發(fā)光）：2000-3000小時n和LED光源：字符模式，50000小時44LCD的顯示方式n反射型LCD：底偏光片后面加了一塊反射板，它一般在戶外和光線良好的辦公室使用。n透射型LCD：底

17、偏光片是透射偏光片，它需要連續(xù)使用背光源，一般在光線差的環(huán)境使用。n透反射型LCD：是處于以上兩者之間，底偏光片能部分反光，一般也帶背光源，光線好的時候，可關(guān)掉背光源；光線差時，可點亮背光源使用LCD。45反射型LCD的結(jié)構(gòu)46nLCD通常由兩種方式，一種是帶有驅(qū)動芯片的LCD模塊，基本上屬于半成品n一些新型的嵌入式處理器也可以直接使用芯片上的內(nèi)置LCD控制器來構(gòu)造顯示模塊，比如：s3c2410可以支持STN的彩色/灰度/單色三種模式和TFT模式，灰度模式下可支持4級灰度和16級灰度，彩色模式下最多支持256色，LCD的實際尺寸可支持到640X480。LCD的驅(qū)動方式47總線驅(qū)動方式n一般帶有

18、驅(qū)動模塊的LCD顯示屏使用這種驅(qū)動方式，由于LCD已經(jīng)帶有驅(qū)動硬件電路，因此模塊給出的是總線接口，便于與單片機的總線進行接口。n驅(qū)動模塊具有八位數(shù)據(jù)總線，外加一些電源接口和控制信號。而且自帶顯示緩存，只需要將要顯示的內(nèi)容送到顯示緩存中就可以實現(xiàn)內(nèi)容的顯示。由于只有八條數(shù)據(jù)線，因此常常通過引腳信號來實現(xiàn)地址與數(shù)據(jù)線復(fù)用，以達到把相應(yīng)數(shù)據(jù)送到相應(yīng)顯示緩存的目的。48控制器掃描方式nS3C2410X中具有內(nèi)置的LCD控制器，它具有將顯示緩存（在系統(tǒng)存儲器中）中的LCD圖象數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠縇CD驅(qū)動電路的邏輯功能。nS3C2410X中內(nèi)置的LCD控制器可支持灰度LCD和彩色LCD。在灰度LCD上，使用基

19、于時間的抖動算法（time-based dithering algorithm）和FRC (Frame Rate Control)方法，可以支持單色、4級灰度和16級灰度模式的灰度LCD。 在彩色LCD上，可以支持256級彩色。對于不同尺寸的LCD，具有不同數(shù)量的垂直和水平象素、數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)寬度、接口時間及刷新率，而LCD控制器可以進行編程控制相應(yīng)的寄存器值，以適應(yīng)不同的LCD顯示板。49嵌入式處理器與LCD的連接嵌入嵌入式處式處理器理器LCD模塊模塊數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線寄存器選擇寄存器選擇使能信號使能信號有有LCD控制控制器的嵌入式器的嵌入式處理器處理器LCDLCD控制信控制信號線號線50 從

20、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來講，由于顯示器模塊中已經(jīng)有顯示存儲器。顯存中的每一個單元對應(yīng)LCD上的一個點，只要顯存中的內(nèi)容改變，顯示結(jié)果便進行刷新。于是便存在兩種刷新：1直接根據(jù)系統(tǒng)要求對顯存進行修改，一種是只需修改相應(yīng)的局部就可以，不需要判斷覆蓋等；另一種就是有覆蓋問題，計算起來比較復(fù)雜，而且每做一點小的屏幕改變就進行刷新，將增加系統(tǒng)負擔。2 專門開辟顯示內(nèi)存，在需要刷新時候由程序進行顯示更新。這樣，不但可以減輕總線負荷，而且也比較合理，在有需要的時候進行統(tǒng)一的顯示更新，界面也可以比較美觀，不致由于無法預(yù)料的刷新動作導(dǎo)致顯示界面閃爍。LCD模塊的顯示控制51前后臺雙重顯示緩存的顯示前后臺雙重顯示緩存的顯示模

21、塊結(jié)構(gòu)模塊結(jié)構(gòu) 52LCDLCD接口設(shè)計接口設(shè)計1 1、實現(xiàn)過程簡述：、實現(xiàn)過程簡述： 就是將要顯示的數(shù)據(jù)放到一個特定的地址，這個特定的就是將要顯示的數(shù)據(jù)放到一個特定的地址，這個特定的地址就是地址就是frame memoryframe memory（幀存儲器），這塊空間是在系（幀存儲器），這塊空間是在系統(tǒng)內(nèi)存中。統(tǒng)內(nèi)存中。 然后然后LCDLCD控制器將這些數(shù)據(jù)配合控制信號送到控制器將這些數(shù)據(jù)配合控制信號送到LCDLCD驅(qū)動驅(qū)動器完成顯示。器完成顯示。 有相應(yīng)的寄存器來設(shè)定這個地址及其大小。與顯示數(shù)據(jù)有相應(yīng)的寄存器來設(shè)定這個地址及其大小。與顯示數(shù)據(jù)相配合完成顯示的控制信號時序也是由相應(yīng)的寄存器來

22、相配合完成顯示的控制信號時序也是由相應(yīng)的寄存器來完成的。這些寄存器都在完成的。這些寄存器都在LCDLCD的控制器中。的控制器中。53LCDLCD控制器框圖控制器框圖54主要的寄存器主要的寄存器nLCD控制寄存器（5個）n幀緩沖開始地址寄存器（3個）n臨時調(diào)色板寄存器（Temp Palette Register）nLCD中斷屏蔽寄存器（LCD Interrupt Mask Register）nLPC3600控制寄存器（LPC3600 Control Register ）55LCDLCD控制寄存器的設(shè)置控制寄存器的設(shè)置n LCD的控制寄存器主要用來設(shè)置產(chǎn)生符合LCD屏的時序信號，各個參數(shù)要參考具體

23、屏的實際參數(shù)，各個參數(shù)如下圖所示，各個參數(shù)在控制寄存器中都由相應(yīng)的域設(shè)置，系統(tǒng)中用的是TFT類型的LCD,時序圖如下：56觸摸屏接口設(shè)計觸摸屏接口設(shè)計觸摸屏的分類n電阻式觸摸屏 n表面聲波觸摸屏 n紅外式觸摸屏 n電容式觸摸屏57電阻式觸摸屏電阻式觸摸屏n電阻技術(shù)觸摸屏是一種對外界完全隔離的工作環(huán)境，故不怕灰塵、水汽和油污，可以用任何物體來觸摸，比較適合工業(yè)控制領(lǐng)域及辦公室內(nèi)有限人的使用。n分為四線電阻和五線電阻觸摸屏58四線電阻觸摸屏原理四線電阻觸摸屏原理59測量原理測量原理n在觸摸點X、Y坐標的測量過程中，測量電壓與測量點的等效電路圖所示，圖中P為測量點 XVYY60觸摸屏芯片61FM(A

24、DS)7843的特點的特點n實現(xiàn)觸摸屏的驅(qū)動選擇控制（X、Y通道）n對于輸入電壓或附加電壓進行AD轉(zhuǎn)換n同步串行接口n最大轉(zhuǎn)換速率125KHzn可編程控制8位或者12位轉(zhuǎn)換模式n工作電壓2.7V-5.0Vn兩個附加的輸入端口62FM7843FM7843與與ARMARM的連接的連接63AD7843AD7843的工作時序的工作時序n同步串口（SIO）向ADS7843發(fā)送控制字n轉(zhuǎn)換完成后從ADS7843串口讀出電壓轉(zhuǎn)換值 A/DA/D轉(zhuǎn)換時序（每次轉(zhuǎn)換需要轉(zhuǎn)換時序（每次轉(zhuǎn)換需要2424個時鐘周期）個時鐘周期）64觸摸屏與觸摸屏與LCDLCD的配合的配合nFM 7843送回控制器的X與Y值僅是對當前

25、觸摸點的電壓值的A/D轉(zhuǎn)換值，它不具有實用價值。這個值的大小不但與觸摸屏的分辨率有關(guān)，而且也與觸摸屏與LCD貼合的情況有關(guān)。而且，LCD分辨率與觸摸屏的分辨率一般來說是不一樣，坐標也不一樣，因此，如果想得到體現(xiàn)LCD坐標的觸摸屏位置，還需要在程序中進行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換公式如下: nx=(x-TchScr_Xmin)*LCDWIDTH/(TchScr_Xmax-TchScr_Xmin)ny=(y-TchScr_Ymin)*LCDHEIGHT/(TchScr_Ymax-TchScr_Ymin)n其中，TchScr_Xmax、TchScr_Xmin、TchScr_Ymax和TchScr_Ymin是觸摸屏返

26、回電壓值x、y軸的范圍，LCDWIDTH、LCDHEIGHT是液晶屏的寬度與高度。65觸摸屏（鍵盤）驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)觸摸屏（鍵盤）驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)66觸摸屏的驅(qū)動觸摸屏的驅(qū)動#define ADS7843_CTRL_START0 x80#define ADS7843_GET_X0 x50#define ADS7843_GET_Y0 x10#define ADS7843_CTRL_12MODE0 x0#define ADS7843_CTRL_8MODE0 x8#define ADS7843_CTRL_SER0 x4#define ADS7843_CTRL_DFR0 x0#define ADS7843_C

27、TRL_DISPWD0 x3/ Disable power down#define ADS7843_CTRL_ENPWD0 x0/ enable power down#define ADS7843_PIN_CS(16)/GPF6#define ADS7843_PIN_PEN (15)/GPG5/#define ADS7843_PIN_BUSY(16)/觸摸屏動作/#define TCHSCR_ACTION_NULL0#define TCHSCR_ACTION_CLICK1/觸摸屏單擊#define TCHSCR_ACTION_DBCLICK2/觸摸屏雙擊#define TCHSCR_ACTIO

28、N_DOWN3/觸摸屏按下#define TCHSCR_ACTION_UP4/觸摸屏抬起#define TCHSCR_ACTION_MOVE5/觸摸屏移動#define TCHSCR_IsPenNotDown()(rPDATG&ADS7843_PIN_PEN)void TchScr_init(void);void TchScr_GetScrXY(int *x, int *y);67函數(shù)函數(shù)TchScrGetScrXY(int TchScrGetScrXY(int * *x, int x, int * *y)y)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)68讀取觸摸點坐標讀取觸摸點坐標69本節(jié)提要本節(jié)提要基于基于ARM的硬件

29、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲器接口設(shè)計存儲器接口設(shè)計網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計I/OI/O接口設(shè)計接口設(shè)計人機交互接口設(shè)計人機交互接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計其它通訊接口設(shè)計70以太網(wǎng)接口的基本知識以太網(wǎng)接口的基本知識 1、傳輸編碼n曼徹斯特編碼n差分曼徹斯特編碼71以太網(wǎng)協(xié)議以太網(wǎng)協(xié)議 n以太網(wǎng)以太網(wǎng)MACMAC層物理傳輸幀層物理傳輸幀 （IEEE802.3 IEEE802.3 ）PRSDDASATYPEDATAPADFCS56位8位48位48位16位不超過1500字節(jié)可選32位PRPR：同步位，收發(fā)雙方的時鐘同步，也指明傳輸?shù)乃俾剩ㄍ轿?，收發(fā)雙方的時鐘同步，也指明傳輸?shù)乃俾剩?0M10M

30、、100M100M）SDSD：分隔位分隔位, ,表示下面跟著的是真正的數(shù)據(jù)表示下面跟著的是真正的數(shù)據(jù), ,而不是同步時鐘而不是同步時鐘DADA：目目的地址的地址, ,以太網(wǎng)的地址為以太網(wǎng)的地址為4848位地址。如果為都為位地址。如果為都為F,F,則是廣播地址則是廣播地址SASA：源地址源地址,48,48位位, ,表明該幀的數(shù)據(jù)是哪個網(wǎng)卡發(fā)的表明該幀的數(shù)據(jù)是哪個網(wǎng)卡發(fā)的, ,即發(fā)送端網(wǎng)卡地址即發(fā)送端網(wǎng)卡地址TYPETYPE：類型字段，表明該幀的數(shù)據(jù)是什么類型。如：類型字段，表明該幀的數(shù)據(jù)是什么類型。如：0800H 0800H 表示數(shù)據(jù)為表示數(shù)據(jù)為IPIP 包，包，0806H0806H表示數(shù)據(jù)為表

31、示數(shù)據(jù)為ARPARP包，包，814CH814CH是是SNMPSNMP包，包，8137H8137H為為IPX/SPXIPX/SPX包包 DATADATA：數(shù)據(jù)段，該段數(shù)據(jù)不能超過：數(shù)據(jù)段，該段數(shù)據(jù)不能超過15001500字節(jié)。字節(jié)。PADPAD： 填充位。以太網(wǎng)幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包最小不能小于填充位。以太網(wǎng)幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包最小不能小于6060字節(jié)字節(jié), , 當數(shù)據(jù)段不當數(shù)據(jù)段不 足足4646字節(jié)時，后面補字節(jié)時，后面補000000.(000000.(當然也可以補其它值當然也可以補其它值) )FCS: 32FCS: 32位位CRCCRC數(shù)據(jù)校驗位。該校驗由網(wǎng)卡自動完成數(shù)據(jù)校驗位。該校驗由網(wǎng)卡自動完成72以

32、太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸特點以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸特點nPR,SD,PAD,FCS這幾個數(shù)據(jù)段是由網(wǎng)卡自動產(chǎn)生的；只需要理解DADA、SASA、TYPETYPE、DATADATA四個段的內(nèi)容n所有數(shù)據(jù)位的傳輸由低位開始(傳輸?shù)奈涣魇褂寐鼜厮固鼐幋a) n以太網(wǎng)的沖突退避算法是由硬件自動執(zhí)行的nDA+SA+TYPE+DATA+PAD最小為60字節(jié),最大為1514字節(jié)n以太網(wǎng)卡可以接收三種地址的數(shù)據(jù)，一個是廣播地位，一個是多播地址(在嵌入式的環(huán)境中一般不用)，一個是它自已的地址n任何兩個網(wǎng)卡的物理地址都是不一樣的，是世界上唯一的，網(wǎng)卡地址由專門機構(gòu)分配。73嵌入式的以太網(wǎng)方案嵌入式的以太網(wǎng)方案n嵌入式處理器網(wǎng)卡芯片

33、（RTL8019）n對嵌入式處理器沒有特殊要求，通用性強n處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過外部總線，速度慢，不適合于100M網(wǎng)絡(luò)n帶有以太網(wǎng)絡(luò)接口的嵌入式處理器n處理器面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用n處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過內(nèi)部總線，速度快74RTL8019RTL8019的原理框圖的原理框圖75嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的特點嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的特點n與常規(guī)的網(wǎng)卡設(shè)計思路不同的是，在嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)的精簡一直是個主要的原則。RTL8019AS作為網(wǎng)卡，時需要一片EEPROM作為配置存儲器，來確定通訊的端口地址，中斷地址，網(wǎng)卡的物理地址，工作模式，制造廠商等信息；n而在嵌入式系統(tǒng)中，可以使用RTL8019AS的默認配置和一些管腳作為網(wǎng)

34、卡的初始化方法。這樣可以節(jié)省配置存儲器，減小嵌入式硬件平臺的體積。76基于基于RTL8019RTL8019的嵌入式以太網(wǎng)設(shè)的嵌入式以太網(wǎng)設(shè)計計1 RTL8019AS1 RTL8019AS的初始化的初始化 RTL8019支持即插即用模式和非即插即用模式。在嵌入式系統(tǒng)中，網(wǎng)卡的外設(shè)通常是不經(jīng)常插拔的，所以，為了系統(tǒng)的精簡，配置RTL8019為非即插即用模式。有著固定的中斷，有著固定的端口地址，假設(shè)是端口是0 x300（這里的端口是相對于ISA總線來說的端口，對于ARM的總線，需要重新計算地址）。這些配置可以通過RTL8019的外部管腳，在系統(tǒng)上電復(fù)位的時候，自動配置起來。 77關(guān)于關(guān)于RTL801

35、9RTL8019的的RAMRAMnRTL8019含有16K字節(jié)的RAM，地址為0 x4000-0 x7fff(指的是RTL8019內(nèi)部的存儲地址，是RTL8019工作用的存儲器，可以通過遠程DMA訪問），每256個字節(jié)稱為一頁，共有64頁。頁的地址就是地址的高8位，頁地址為0 x40-0 x7f。這16k的ram的一部分用來存放接收的數(shù)據(jù)包，一部分用來存儲待發(fā)送的數(shù)據(jù)包 782 2 通過通過RTL8019ASRTL8019AS發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 作為一個集成的以太網(wǎng)芯片，數(shù)據(jù)的發(fā)送校驗，總線數(shù)據(jù)包的碰撞檢測與避免是由芯片自己完成的。我們只需要配置發(fā)送數(shù)據(jù)的物理層地址的源地址、目的地址、數(shù)據(jù)包類型

36、以及發(fā)送的數(shù)據(jù)就可以了。793 3、通過、通過RTL8019ASRTL8019AS接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)n在RTL8019的初始化程序中已經(jīng)設(shè)置好了接收緩沖區(qū)的位置，并且配置好了中斷的模式。當有一個正確的數(shù)據(jù)包到達的時候，RTL8019會產(chǎn)生一個中斷信號，在ARM中斷處理程序中，接收數(shù)據(jù)。n數(shù)據(jù)的接收比較簡單，即通過遠端DMA把數(shù)據(jù)從RTL8019的RAM空間讀回ARM中處理。80TCP/IP TCP/IP 協(xié)議的層次協(xié)議的層次應(yīng)用層(Application) BSD套接字(BSD Sockets) 傳輸層 (Transport) TCP、UDP網(wǎng)絡(luò)層 (Network) IP、ARP、ICMP、I

37、GMP數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link) IEEE802.3 Ethernet MAC物理層 (Physical) 81嵌入式以太網(wǎng)中主要處理的協(xié)嵌入式以太網(wǎng)中主要處理的協(xié)議議nARP(Address Resolation Protocol)地址解析協(xié)議 nICMPICMP (Internet Control Messages Protocol)網(wǎng)絡(luò)控制報文協(xié)議（用來與其它主機交換錯誤報文和其它重要信息，常用的網(wǎng)絡(luò)診斷工具ping和traceroute)nIP(IP(Internet Protocol) 網(wǎng)際協(xié)議nTCP(Transfer Control Protocol) 傳輸控制協(xié)議nUDP

38、(User Datagram Protocol)用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議82ARPARP地址解析協(xié)議地址解析協(xié)議n網(wǎng)絡(luò)層用32 bit的IP地址來標識不同的主機，而鏈路層使用48 bit的物理（MAC）地址來標識不同的以太網(wǎng)接口。只知道目的主機的IP地址并不能發(fā)送數(shù)據(jù)幀給它，必須知道目的主機網(wǎng)絡(luò)接口的MAC地址才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀。nARP的功能是實現(xiàn)從IP地址到對應(yīng)物理地址的轉(zhuǎn)換。 源主機發(fā)送一份包含目的主機IP地址的ARP請求數(shù)據(jù)幀給網(wǎng)上的每個主機,稱作ARP廣播，目的主機的ARP收到這份廣播報文后，識別出這是發(fā)送端在尋問它的IP地址，于是發(fā)送一個包含目的主機IP地址及對應(yīng)的MAC地址的ARP回答給源主機

39、。n每臺主機上都有一個ARP高速緩存，存放最近的IP地址到硬件地址之間的映射記錄。通常每一項的生存時間為20分鐘83ICMPICMP網(wǎng)絡(luò)控制報文協(xié)議網(wǎng)絡(luò)控制報文協(xié)議 nIP層的附屬協(xié)議，IP層用它來與其他主機或路由器交換錯誤報文和其他重要控制信息。nICMP報文是在IP數(shù)據(jù)包內(nèi)部被傳輸?shù)摹兩個實用的網(wǎng)絡(luò)診斷工具，Ping和Traceroute(Tracert)，都是利用該協(xié)議工作的。84IPIP網(wǎng)際協(xié)議網(wǎng)際協(xié)議nIP工作在網(wǎng)絡(luò)層，是TCP/IP協(xié)議族中最為核心的協(xié)議。所有的TCP，UDP，ICMP以及IGMP數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)包格式傳輸。nIP數(shù)據(jù)包最長可達65535字節(jié),其中報頭占32 bi

40、t的數(shù)目。包含各32 bit的源IP地址和目的IP地址。在嵌入式應(yīng)用中，簡化設(shè)計，IP數(shù)據(jù)包長度等于數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)長度。85TCPTCP傳輸控制協(xié)議傳輸控制協(xié)議 TCP是一個面向連接的可靠的傳輸層協(xié)議。TCP為兩臺兩臺主機提供高可靠性的端到端數(shù)據(jù)通信。主要包括:n發(fā)送方把應(yīng)用程序交給它的數(shù)據(jù)分成合適的小塊，并添加附加信息（TCP頭），包括順序號，源、目的端口，控制、糾錯信息等字段，稱為TCP數(shù)據(jù)包。并將TCP數(shù)據(jù)包交給下面的網(wǎng)絡(luò)層處理。n接受方確認接收到的TCP數(shù)據(jù)包，重組并將數(shù)據(jù)送往高層。86UDPUDP協(xié)議協(xié)議 nUDP是一種無連接不可靠的傳輸層協(xié)議。n把應(yīng)用程序傳來的數(shù)據(jù)加上UDP頭（

41、包括端口號，段長等字段），作為UDP數(shù)據(jù)包發(fā)送出去，但是并不保證它們能到達目的地?？煽啃杂蓱?yīng)用層來提供。就象發(fā)送一封寫有地址的一般信件，卻不保證它能到達。87基于基于ARMARM和和uCOS-IIuCOS-II的的TCP/IPTCP/IP協(xié)協(xié)議議 n向ARM和uC/OS移植一個TCP/IP協(xié)議棧n采用uC/OS自帶的TCP/IP協(xié)議棧88BSDBSD套接字套接字(BSD Sockets) (BSD Sockets) nBSD Sockets使用的最廣泛的網(wǎng)絡(luò)程序編程方法，主要用于應(yīng)用程序的編寫，用于網(wǎng)絡(luò)上主機與主機之間的相互通信nUNIX,Linux,VxWorks均支持BSD Sockets

42、，Windows的Winsock基本上是來自BSD SocketsnSocket分為Stream Sockets和Data SocketsnStream Sockets是可靠性的雙向數(shù)據(jù)傳輸，使用TCP協(xié)議nData Sockets是不可靠連接，使用UDP協(xié)議89套接字的使用套接字的使用UDP服務(wù)器端和一個UDP客戶端通信的程序過程n創(chuàng)建一個SocketSocketsFd =socketsocket (AF_INET, SOCK_DGRAM, 0) n把Socket和本機的IP,UDP口綁定bindbind (sFd, (struct sockaddr *) &serverAddr, sockAddrSize) n循環(huán)等待,接收（recvfromrecvfrom）或者發(fā)送(sendfrom)信息n關(guān)閉Socket,通信終止 closeclose (sFd)90本節(jié)提要本節(jié)提要基于基