#EP9315微處理器概述

1、第1章 EP93XX系列微處理器概述本章簡(jiǎn)單介紹 EP93XX 系列 ARM920T 核）嵌入式微處理器的一些基本特性和應(yīng)用 領(lǐng)域，使讀者對(duì) EP93XX 系列微處理器有一個(gè)比較全面的了解。本章主要內(nèi)容包括：EP93XX 系列嵌入式微處理器簡(jiǎn)介。EP9301 的結(jié)構(gòu)特征與應(yīng)用領(lǐng)域。EP9302 的結(jié)構(gòu)特征與應(yīng)用領(lǐng)域。EP9307 的結(jié)構(gòu)特征與應(yīng)用領(lǐng)域。EP9312 的結(jié)構(gòu)特征與應(yīng)用領(lǐng)域。EP9315 的結(jié)構(gòu)特征與應(yīng)用領(lǐng)域。EP93XX 系列與其他常用基于 ARM9 內(nèi)核處理器的性能對(duì)比。1.1 EP93XX 系列嵌入式微處理器基于 ARM 架構(gòu)的 32 位嵌入式微處理器，以其完備的性能和完整的

2、產(chǎn)業(yè)鏈支持，在 32位嵌入式微處理器應(yīng)用領(lǐng)域取得了巨大的成功。采用 32 位 ARM 微處理器進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，有助于設(shè)計(jì)者在完成先進(jìn)系統(tǒng)功能的同 時(shí)，兼顧對(duì)產(chǎn)品體積、上市周期、開發(fā)成本和功耗等多項(xiàng)指標(biāo)的要求，無疑是當(dāng)前嵌入式 微處理器市場(chǎng)的佼佼者。在 ARM 嵌入式微處理器內(nèi)核系列中，以 ARM7 和 ARM9 內(nèi)核為基礎(chǔ)的 ARM 微處理 器最為常用，生產(chǎn)廠商眾多，性價(jià)比高，是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理想選擇。其中，基于 ARM7 內(nèi)核的處理器定位于對(duì)價(jià)格敏感的應(yīng)用場(chǎng)合，著眼于代換與升級(jí)傳統(tǒng) 8 位單片機(jī)市 場(chǎng)，這些處理器片內(nèi)外圍比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用于相對(duì)較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。而基于 ARM9 內(nèi)核的嵌 入式微處理

3、器則以其較高的性能和豐富的片內(nèi)資源，非常適合于比較復(fù)雜和高端的應(yīng)用場(chǎng) 合。目前，已有多家半導(dǎo)體生產(chǎn)商設(shè)計(jì)生成的基于 ARM9 核的嵌入式微處理器進(jìn)入市 場(chǎng)，其中， Cirrus Logic 公司以 EP9301、EP9302、 EP9307、 EP9312 和 EP9315 為代表的 EP93XX 系列微處理器最為引人注目，幾乎涵蓋了目前主要的工業(yè)與商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。EP93XX 系列嵌入式微處理器以其最優(yōu)化的片上性能和極具吸引力的價(jià)格定位，正在 快速占領(lǐng)日益擴(kuò)大的消費(fèi)類、商用和工業(yè)產(chǎn)品等嵌入式微處理器市場(chǎng)。表 1-1 所示為 EP93XX 系列嵌入式微處理器的主要性能對(duì)比。表 1-1 EP93X

4、X 系列嵌入式微處理器的性能對(duì)比處理器 處理速度 以太網(wǎng) PCMCI IDE USB 顯示 圖像 觸摸屏接口型號(hào)MHz)控制器A 接口接口主口接口加速器/ADCEP9301166有25 通道 ADCEP9302200有25 通道 ADCEP9307200有3有有8線觸摸屏接口EP9312200有2通道3有8線觸摸屏接口EP9315200有有2通道3有有8線觸摸屏接口以下將詳細(xì)介紹 EP93XX 系列微處理器的結(jié)構(gòu)特征、片內(nèi)功能模塊及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域。22 JTAG 硬件調(diào)試接口EP9312內(nèi)嵌的 JTAG調(diào)試接口支持 ARM 的 Multi-ICE 及與之兼容的系統(tǒng)調(diào)試。關(guān)于 EP9312 各個(gè)功

5、能模塊更詳細(xì)的描述，可以參考以后的章節(jié)或相關(guān)用戶手冊(cè)。EP9315的結(jié)構(gòu)特征與應(yīng)用領(lǐng)域EP9315是EP93XX系列微處理器的旗艦產(chǎn)品，是目前集成度最高的ARM 處理器。EP9315 是一款基于 ARM920T 的片上系統(tǒng)。 200MHz 的 ARM920T 微處理器核的高性 能以及包括 IDE 和 PCMCIA 接口的豐富的外圍電路，使得 EP9315 成為諸如數(shù)字媒體服務(wù) 器、自動(dòng)點(diǎn)唱機(jī)、遠(yuǎn)程信息控制系統(tǒng)、瘦客戶機(jī)、機(jī)頂盒、 POS 終端、工業(yè)控制、生物測(cè) 量與安全系統(tǒng)以及 GPS 設(shè)備等應(yīng)用的理想選擇，成為下一代消費(fèi)和工業(yè)電子產(chǎn)品的理想選 擇。EP9315 的主要特性EP9315 的主要

6、特性描述如下：200MHz 的 ARM920T 處理器：16KB 指令 Cache。16KB 數(shù)據(jù) Cache。內(nèi)嵌 MMU ，支持 Linux 、 Windows CE 等嵌入式操作系統(tǒng)。100MHz 的系統(tǒng)總線頻率。MaverickCrunch TM 數(shù)學(xué)引擎： 支持浮點(diǎn)、整型和信號(hào)處理指令。 針對(duì)數(shù)字音頻的壓縮與解壓算法進(jìn)行了優(yōu)化。 硬件聯(lián)鎖 Interlocks ）裝置允許聯(lián)機(jī)編碼。MaverickKey TM 硬件編程 ID，可用于數(shù)字版權(quán)管理 DRM ）和設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保 護(hù)：32位的惟一 ID 。128位隨機(jī) ID 。2 / 10 集成外圍接口：多達(dá) 4組的 32位 SDRAM

7、接口。32/16/8位 SRAM/FLASH/ROM 接口。 串行 EEPROM 接口。2路 EIDE 接口。1/10/100Mbps 以太網(wǎng)控制器。3路 UART 。3路 USB 2.0全速 12Mbps ）主口。 紅外接口，支持慢速和快速模式。 帶圖像加速器的 LCD 與光柵 Raster）接口。 PCMCIA 接口。 帶 ADC 的觸摸屏接口。88鍵盤掃描接口。SPI 接口。 最多 6通道的 I2S 接口。 AC 97接口。 2通道 16位 PWM 輸出。其他片內(nèi)功能：12個(gè) DMA 通道。 可由軟件調(diào)整的 RTC 。 雙 PLL 可控制所有時(shí)鐘。 看門狗 Watchdog ）定時(shí)器。

8、兩個(gè)通用 16位定時(shí)器。 1個(gè)通用 32位定時(shí)器。 1個(gè)40位調(diào)試定時(shí)器。 中斷控制器。 片內(nèi) Boot ROM 。 16個(gè)帶中斷功能的增強(qiáng)型 GPIO 。 49個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型 GPIO 。芯片封裝方式： 352 引腳 PBGA 封裝，可選擇無鉛封裝。 工作溫度范圍： 商業(yè)級(jí)： 0 +70。 工業(yè)級(jí)： - 40 +85。EP9315 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)EP9315的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 1-5 所示。3 / 10圖 1-5 EP9315 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)4 / 10EP9315 的應(yīng)用領(lǐng)域作為一款高集成度和片內(nèi)外圍豐富的 ARM9 嵌入式微處理器， EP9315 適用于如下領(lǐng) 域：商用與家用的瘦客戶端計(jì)算機(jī)。網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)。

9、網(wǎng)絡(luò)訪問設(shè)備。工業(yè)計(jì)算機(jī)。POS終端。專業(yè)智能終端。 測(cè)試與測(cè)量設(shè)備。工業(yè)手持設(shè)備。醫(yī)療設(shè)備。 其他嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域。EP9315 概述1高性能 ARM920T 微處理器核EP9315 內(nèi)嵌先進(jìn)的運(yùn)行于 200MHz 工業(yè)條件下推薦運(yùn)行 184MHz ）的 ARM920T 微 處理器核，以及支持 Linux 、 Windows CE 和其他許多嵌入式操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)器管理單元 MMU ）。 ARM920T 的 32位微控制器結(jié)構(gòu)具有 5級(jí)流水線，可以以極低的功耗提供優(yōu)異 的性能；同時(shí)， 16KB 指令高速緩存和 16KB 數(shù)據(jù)高速緩存可為現(xiàn)有的程序和數(shù)據(jù)提供零 等待時(shí)間，或者以鎖定的方式確保對(duì)關(guān)鍵

10、指令和數(shù)據(jù)的無延遲存取。對(duì)于一些程序存儲(chǔ)器大小有限制的應(yīng)用場(chǎng)合， ARM920T 所支持的壓縮型 Thumb 指令 集有助于空間利用率的提高和程序存儲(chǔ)器的最大化使用。EP9315 的 ARM920T 內(nèi)核工作電壓為 1.8V ，輸入 /輸出 I/O ）電壓為 3.3V ，根據(jù)不同 的運(yùn)行速度，功耗從 100mW750mW 不等。2 MaverickCrunch TM 數(shù)學(xué)引擎EP9315 內(nèi)部集成了一個(gè) MaverickCrunch TM 數(shù)學(xué)協(xié)處理器，顯著提高了 ARM920T 的 浮點(diǎn)運(yùn)算、整型運(yùn)算與信號(hào)處理能力，同時(shí)還專門針對(duì)數(shù)字音頻的壓縮與解壓算法進(jìn)行了 優(yōu)化，因此，當(dāng)對(duì)數(shù)字音頻進(jìn)行編

11、碼解碼、執(zhí)行工業(yè)控制運(yùn)算以及其他運(yùn)算密集型計(jì)算和 數(shù)據(jù)處理時(shí)，該協(xié)處理器可使 EP9315 具有高速、精確的計(jì)算能力。3 MaverickKey TM 硬件可編程 IDEP9315包括 EP93XX 系列）內(nèi)嵌的 MaverickKey TM 獨(dú)特的硬件可編程 ID 是解決網(wǎng) 上內(nèi)容和電子商務(wù)安全問題的一個(gè)可行方案。 MaverickKey TM 為 OEM 廠商提供了一種新/ 10 方法。為硬件賦予特定硬件 ID ，比如 SDMI 安全數(shù)字音樂計(jì)劃）或其他數(shù)字版權(quán)管理機(jī) 制使用的 ID 。MaverickKey TM使用與一個(gè) 32位專用 ID 和一個(gè) 128位的隨機(jī) ID 相匹配的方式，實(shí)

12、現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)字版權(quán)保護(hù)，以及電子商務(wù)的安全。4通用存儲(chǔ)器接口 SDRAM 、SRAM 、ROM 和 FLASH ）EP9315 支持統(tǒng)一的存儲(chǔ)器尋址模式，所有的存儲(chǔ)設(shè)備都可以通過一組公共的地址/數(shù)據(jù)總線進(jìn)行訪問。除一個(gè)專用于 Raster/LCD 刷新引擎的內(nèi)部端口外，存儲(chǔ)器的訪問通過 高速處理器總線完成。其中， SRAM 存儲(chǔ)控制器支持訪問 8/16/32 位存儲(chǔ)設(shè)備，可完成 8/16/32 位的 ROM 和 SRAM 訪問； SDRAM 控制器可以支持多達(dá) 4 組的 32 位 SDRAM 的 訪問與控制。存儲(chǔ)器接口的主要特性如下：支持 14 組 32 位 SDRAM ，66/100MH

13、z 總線頻率。一個(gè)專用于 Raster/LCD 刷新引擎的內(nèi)部端口。SDRAM 、 SRAM 、 ROM 和 FLASH 共享數(shù)據(jù)總線與地址總線。 支持 NAND FLASH 和 NOR FLASH 。5以太網(wǎng)控制器EP9315包括 EP93XX 系列）內(nèi)部集成了一個(gè)高性能的 1/10/100Mbps 以太網(wǎng)媒體訪問 控制器 MAC ），通過與支持 MII 接口的外置 PHY 物理層接口）簡(jiǎn)單連接，系統(tǒng)即可實(shí) 現(xiàn)高性能、低開銷的 Internet 訪問功能。以太網(wǎng)控制器的主要特性如下：支持 1/10/100Mbps 的傳輸速率，可用于各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)合。可通過工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MII 接口與片外物理層芯

14、片接口，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。6 IDE 接口EP9315 的 IDE 接口可以支持與兩個(gè) ATAPI 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兼容設(shè)備的連接，支持主模式和 從模式，其內(nèi)部的 DMA 控制器支持 Multiword DMA 和 Ultra DMA 模式的數(shù)據(jù)傳輸。27串行接口 SPI、I2S和 AC 97）?EP9315 內(nèi)嵌的 SPI 接口可配置為主模式和從模式，支持 National Semiconductor ? 、 Motorola ? 和 TI 的傳輸協(xié)議。AC97 接口支持一路立體聲輸入和多通道音頻輸出的編碼解碼。I2S接口支持 24 位立體聲音頻。以上端口支持復(fù)用功能， I2S的端口 0可以占用 AC9

15、7引腳和 SPI 引腳， I2S的端口 1 和端口 2的串行輸入 /輸出引腳與 EGPIO4,5,6,13 復(fù)用。 3個(gè) I2S端口共用時(shí)鐘源。具體使 用如下：正常模式：支持一個(gè) SPI端口和一個(gè) AC97 端口?；?SSP的 I 2S模式：支持一個(gè) SPI端口和最多 3個(gè) I2S端口?；?AC 97的 I 2S模式：支持一個(gè) AC 97端口和最多 3個(gè) I2S端口。注意， I 2S不能同時(shí)作為 AC97 和 SSP的輸出端口。/ 108 Raster/LCD 接口EP9315 的 Raster/LCD 接口可以為多種類型的顯示器提供數(shù)據(jù)與接口信號(hào)，主要特性 如下：支持?jǐn)?shù)字 LCD 與 T

16、FT 的時(shí)序與接口信號(hào)。 可編程支持隔行掃描、雙掃描彩色和灰度級(jí)平板顯示器。 基于 SDRAM 的幀緩存控制方式，便于提升顯示性能。 支持 4、8、16、24 位像素和 256個(gè)灰度等級(jí)。硬件支持最大 64 64 像素的光標(biāo)。支持 8 位數(shù)據(jù)接口顯示器。9圖像加速器EP9315 內(nèi)嵌一個(gè)硬件圖像加速器，可以完成塊復(fù)制、塊填充等操作，顯著提高系統(tǒng) 的圖像處理能力。圖像加速器獨(dú)立于微處理器，不會(huì)增加系統(tǒng)開銷。10帶 12位A/D 轉(zhuǎn)換器的觸摸屏接口EP9315 內(nèi)嵌的觸摸屏接口可用于數(shù)據(jù)采集、控制以及與模擬電阻式觸摸屏連接等多 種場(chǎng)合。主要特性如下：支持 4線、 5線、7線或 8線模擬電阻式觸摸屏

17、接口。 未使用的引腳可用于其他功能。支持觸摸屏中斷功能。11鍵盤接口EP9315 的鍵盤接口電路可以掃描 88 的矩陣鍵盤，支持按鍵中斷功能。當(dāng)系統(tǒng)不使 用鍵盤接口時(shí)，所有引腳可以用作 GPIO 。12 UART 接口EP9315 帶有 3 個(gè) UART 接口： UART1 、UART2 和 UART3 。除作為通用 UART 以 外， UART1 支持異步 HDLC 全雙工發(fā)送與接收協(xié)議， UART2 支持紅外發(fā)送與接收功能， UART3 也支持 HDLC 。13靈活的系統(tǒng)啟動(dòng)方式EP9315 內(nèi)嵌 16KB 的 Boot ROM ，可以完成標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)配置。Boot ROM 支持從FLASH

18、 存儲(chǔ)器、 SPI 串行 ROM 或通過 UART 下載等方式啟動(dòng)系統(tǒng)。靈活的系統(tǒng)啟動(dòng)方式 便于設(shè)計(jì)易于控制、可現(xiàn)場(chǎng)更新的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。143通道 USB 2.0 全速主口EP9315內(nèi)部集成了 3 通道 USB 2.0全速主口，與 OHCI USB 2.0全速規(guī)范 12Mbps) 完全兼容。 USB 主口能夠提供與諸如海量存儲(chǔ)設(shè)備、打印機(jī)、USB Hub 、音頻播放器、數(shù)碼相機(jī)等外置便攜式設(shè)備的連接與數(shù)據(jù)通信，最多可以掛接 127 個(gè) USB 設(shè)備。 USB 主口/ 10同時(shí)也支持 USB 2.0 低速標(biāo)準(zhǔn)，大大擴(kuò)展了系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和設(shè)計(jì)的靈活性。15支持 EEPROM 的二線接口EP93

19、15的二線接口支持與諸如 EEPROM 、RTC 等二線接口設(shè)備的通信與控制。16支持軟件微調(diào)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘 RTC )EP9315 的 RTC 軟件微調(diào)功能可以對(duì) 32.768kHz 的晶振進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償可以精確到 1.24 秒/月。17 PLL 與系統(tǒng)時(shí)鐘EP9315 的處理器核與外圍模塊的工作時(shí)鐘由一個(gè) 14.7456MHz 的晶振提供， RTC 的 工作時(shí)鐘由一個(gè) 32.768kHz 的晶振提供。18定時(shí)器EP9315 的看門狗定時(shí)器用于確保系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，需要定時(shí)“喂狗”。兩個(gè) 16 位定時(shí)器可以作為遞減計(jì)數(shù)器，或產(chǎn)生固定時(shí)間間隔的中斷，時(shí)間間隔的范 圍可以從 0.03ms4.27

20、s。一個(gè) 32 位的定時(shí)器，可以提供 0.03s73.3 小時(shí)的精確定時(shí)。一個(gè) 40 位的調(diào)試定時(shí)器，可以提供 1.0s12.7 天的精確定時(shí)。19中斷控制器EP9315 的中斷控制器可以支持多達(dá) 64 個(gè)由中斷源產(chǎn)生的 IRQ 和 FIQ 請(qǐng)求。 IRQ 和 FIQ 均支持硬件優(yōu)先級(jí)編程，以便以最快的速度響應(yīng)時(shí)間緊急的中斷事件。EP9315 的 EGPIO 引腳可編程為高電平、低電平、上升沿、下降沿，以及上升沿和下 降沿同時(shí)觸發(fā)中斷。2012 通道 DMA 控制器EP9315 的 DMA 控制器支持 12 個(gè)獨(dú)立的 DMA 通道，其中 10 個(gè)通道可用于外圍模塊 與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳輸，另外

21、兩個(gè)通道則專門用于存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳輸。21雙 LED 驅(qū)動(dòng)EP9315 使用兩個(gè)專門的引腳，標(biāo)識(shí)為 管，指示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。GRLED 和 REDLED ，用于外接兩個(gè)發(fā)光二極22豐富的 GPIOEP9315 包含增強(qiáng)型和標(biāo)準(zhǔn)型的 GPIO 。其中， 16 個(gè)增強(qiáng)型的 GPIO 可單獨(dú)配置為輸 入、輸出和帶中斷功能的輸入引腳； 49 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型的 GPIO 可單獨(dú)配置為輸入、輸出或漏極 開路 Open-drain )引腳。因?yàn)橐恍?biāo)準(zhǔn)型的 GPIO 引腳可能與片內(nèi)功能模塊復(fù)用，因此 GPIO 的實(shí)際可用數(shù)量與片內(nèi)功能模塊的使用方式有關(guān)。/ 1023 PCMCIA 接口EP9315 內(nèi)嵌一個(gè) P

22、CMCIA 接口，可以支持與 8位或 16位的 PCMCIA 設(shè)備的連接。24 JTAG 硬件調(diào)試接口EP9315內(nèi)嵌的 JTAG 調(diào)試接口支持 ARM 的 Multi-ICE 及與之兼容的系統(tǒng)調(diào)試。 關(guān)于 EP9315 各個(gè)功能模塊更詳細(xì)的描述，可以參考以后的章節(jié)或相關(guān)用戶手冊(cè)。EP93XX 系列與其他主要 ARM9 微處理器的性能對(duì)比如前文所述， EP93XX 系列高性能嵌入式處理器為消費(fèi)類電子產(chǎn)品、工業(yè)控制及其他 通用領(lǐng)域提供了多種性價(jià)比選擇，幾乎每一個(gè)嵌入式應(yīng)用都能從 EP93XX 系列微處理器中 找到合適的解決方案。與其他基于 ARM9 核的嵌入式微處理器相比較， EP93XX 系列

23、無論是在整體性能、片 內(nèi)外圍接口，以及系統(tǒng)成本方面，都有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。表 1-2 所示為 EP93XX 系列嵌入式微處理器與其他常用 ARM9 微處理器的各項(xiàng)指標(biāo) 對(duì)比。表 1-2 EP93XX 系列與其他常用 ARM9 微處理器的對(duì)比生產(chǎn)商功能模塊CirrusCirrusCirrusCirrusCirrusSamsungAtmelMotorolaIntelTISharp處理器型號(hào)EP9301EP9302EP9307EP9312EP9315S3C2410AT91RM9200MC9328MX1PXA255OMAP5910LH7A404CPU 核920T920T920T920T920T920T920T920TXscale925+CS55922T運(yùn)行速度M