基于ARM的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件

3CHAPTER基于ARM的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3CHAPTER基于ARM的硬件系統(tǒng)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)嵌入式系統(tǒng)的軟硬件框架串口、并口、USB、以太網(wǎng)等LED、LCD、觸摸屏、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等Linux、uCLinux、uC/OS-II等嵌入式系統(tǒng)的軟硬件框架串口、并口、USB、以太網(wǎng)等LED、L嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟系統(tǒng)需求分析：確定設(shè)計(jì)任務(wù)和目標(biāo)，并提煉出設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明書(shū)，作為正式設(shè)計(jì)指導(dǎo)和驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)的需求一般分功能性需求和非功能性需求兩方面。功能性需求是系統(tǒng)的基本功能，如輸入輸出信號(hào)、操作方式等；非功能需求包括系統(tǒng)性能、成本、功耗、體積、重量等因素。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能和非功能需求，包括對(duì)硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分以及系統(tǒng)的軟件、硬件選型等。一個(gè)好的體系結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟系統(tǒng)需求分析：確定設(shè)計(jì)任務(wù)和目標(biāo)，并提煉嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟硬件/軟件協(xié)同設(shè)計(jì)：基于體系結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)的軟件、硬件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。為了縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，設(shè)計(jì)往往是并行的。系統(tǒng)集成：把系統(tǒng)的軟件、硬件和執(zhí)行裝置集成在一起，進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)單元設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤。系統(tǒng)測(cè)試：對(duì)設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，看其是否滿足規(guī)格說(shuō)明書(shū)中給定的功能要求。嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟硬件/軟件協(xié)同設(shè)計(jì)：基于體系結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)S3C2410X處理器詳解S3C2410X在包含ARM920T核的同時(shí)，增加了豐富的外圍資源主要片內(nèi)外圍模塊包括：

1個(gè)LCD控制器，支持STN和TFT液晶顯示屏；

外部存儲(chǔ)器管理（SDRAM控制器和芯片選擇邏輯）；

3個(gè)通道的UART；

4個(gè)通道的DMA，支持存儲(chǔ)器和I/O口之間的傳輸，以猝發(fā)模式提高傳輸率；

4個(gè)具有PWM功能的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和1個(gè)16位內(nèi)部定時(shí)器，支持外部時(shí)鐘源；S3C2410X處理器詳解S3C2410X在包含ARM920S3C2410X處理器詳解

8通道的10位ADC，最高速率可達(dá)500kB/s，10位分辨率；

觸摸屏接口；

IIS總線接口；

2個(gè)USB主機(jī)接口，1個(gè)USB設(shè)備接口；

2個(gè)SPI接口；

SD卡接口和MMC卡接口；

16位看門(mén)狗定時(shí)器；

117位通用I/O口和24位外部中斷源；

電源管理。S3C2410X處理器詳解8通道的10位ADC，最高速本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)2410的存儲(chǔ)器系統(tǒng)—可通過(guò)軟件選擇大小端—地址空間:每個(gè)Bank128Mbytes(總共1GB)—除bank0(16/32-bit)外，所有的Bank都可以通過(guò)編程選擇總線寬度=(8/16/32-bit)—共8個(gè)banks6個(gè)Bank用于控制ROM,SRAM,etc.剩余的兩個(gè)Bank用于控制ROM,SRAM,SDRAM,etc.—7個(gè)Bank固定起始地址；—最后一個(gè)Bank可調(diào)整起始地址；—最后兩個(gè)Bank大小可編程—所有Bank存儲(chǔ)周期可編程控制；2410的存儲(chǔ)器系統(tǒng)—可通過(guò)軟件選擇大小端S3C2410的存儲(chǔ)器配置S3C2410的存儲(chǔ)器配置Bank0總線寬度配置Bank0總線寬度配置S3C2410與2片8的FLASH的連接方法S3C2410與2片8的FLASH的連接方法與1片16M的SDRAM的連接方法與1片16M的SDRAM的連接方法與2片16M的SDRAM的連接方法與2片16M的SDRAM的連接方法NAND和NOR——性能比較NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)NOR的讀速度比NAND稍快一些NAND的寫(xiě)入速度比NOR快很多NAND的擦除速度遠(yuǎn)比NOR的快大多數(shù)寫(xiě)入操作需要先進(jìn)行擦除操作NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少NAND和NOR——性能比較NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種接口差別NORflash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(gè)字節(jié)NANDflash使用復(fù)用接口和控制IO多次尋址存取數(shù)據(jù)NAND讀和寫(xiě)操作采用512字節(jié)的塊，這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤(pán)管理，此類(lèi)操作易于取代硬盤(pán)等類(lèi)似的塊設(shè)備接口差別NORflash帶有SRAM接口，線性尋址，可以很FLASH存儲(chǔ)器接口FLASH存儲(chǔ)器接口SDRAM存儲(chǔ)器接口SDRAM存儲(chǔ)器接口本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)嵌入式開(kāi)發(fā)板與PC機(jī)的串行通訊嵌入式開(kāi)發(fā)板和PC機(jī)的通訊電纜可以按照如圖所示的方式連接。嵌入式開(kāi)發(fā)板與PC機(jī)的串行通訊嵌入式開(kāi)發(fā)板和PC機(jī)的通訊電纜2410的UARTS3C2410A的UART(UniversalAsynchronousReceiverandTransmitter)提供了三個(gè)獨(dú)立的異步串行I/O口，每一個(gè)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(qǐng)求以在CPU和UART之前傳送數(shù)據(jù)，使用系統(tǒng)時(shí)鐘，UART最高可以支持230.4Kbps的位傳輸率。如果采用外部帶時(shí)鐘的UART，則UART可以實(shí)現(xiàn)更高速度的傳輸；每個(gè)UART包括2個(gè)16Byte的接收/發(fā)送FIFO。2410的UARTS3C2410A的UART(UnivUART控制框圖UART控制框圖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(kāi)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(jìn)制位，數(shù)據(jù)位可以為5、6、7、8

隨后，緊跟一位奇偶校驗(yàn)位（可選擇奇/偶/無(wú)校驗(yàn)）最后，發(fā)送停止位“1”，可以有1位、1.5位或2位停止位字符串行輸出格式串行通訊硬件規(guī)范及連接方法RS-232C

物理特征：DB-25DB-15DB-9

信號(hào)連線：保護(hù)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“1”+5V~+15V之間的電平表示邏輯“0”串行通訊硬件規(guī)范及連接方法RS-232C串行接口串行接口LCD通常由兩種方式，一種是帶有驅(qū)動(dòng)芯片的LCD模塊，基本上屬于半成品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(lái)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(jí)灰度和16級(jí)灰度，彩色模式下最多支持256色，LCD的實(shí)際尺寸可支持到640X480。LCD接口LCD通常由兩種方式，一種是帶有驅(qū)動(dòng)芯片的LCD模塊，基本上總線驅(qū)動(dòng)方式一般帶有驅(qū)動(dòng)模塊的LCD顯示屏使用這種驅(qū)動(dòng)方式，由于LCD已經(jīng)帶有驅(qū)動(dòng)硬件電路，因此模塊給出的是總線接口，便于與單片機(jī)的總線進(jìn)行接口。驅(qū)動(dòng)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(hào)。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(shí)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(guò)引腳信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)地址與數(shù)據(jù)線復(fù)用，以達(dá)到把相應(yīng)數(shù)據(jù)送到相應(yīng)顯示緩存的目的?？偩€驅(qū)動(dòng)方式一般帶有驅(qū)動(dòng)模塊的LCD顯示屏使用這種驅(qū)動(dòng)方式控制器掃描方式S3C2410X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(chǔ)器中）中的LCD圖象數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠縇CD驅(qū)動(dòng)電路的邏輯功能。S3C2410X中內(nèi)置的LCD控制器可支持灰度LCD和彩色LCD?？刂破鲯呙璺绞絊3C2410X中具有內(nèi)置的LCD控制器，它嵌入式處理器與LCD的連接嵌入式處理器LCD模塊數(shù)據(jù)總線寄存器選擇使能信號(hào)有LCD控制器的嵌入式處理器LCDLCD控制信號(hào)線嵌入式處理器與LCD的連接數(shù)據(jù)總線寄存器選擇使能信號(hào)有LCDLCD接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程：將要顯示的數(shù)據(jù)放到一個(gè)特定的地址，這個(gè)特定的地址就是framememory（幀存儲(chǔ)器），這塊空間是在系統(tǒng)內(nèi)存中。然后LCD控制器將這些數(shù)據(jù)配合控制信號(hào)送到LCD驅(qū)動(dòng)器完成顯示。由相應(yīng)的寄存器來(lái)設(shè)定這個(gè)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(hào)時(shí)序也是由相應(yīng)的寄存器來(lái)完成的。這些寄存器都在LCD的控制器中。LCD接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程：LCD控制器框圖LCD控制器框圖主要的寄存器LCD控制寄存器（5個(gè)）幀緩沖開(kāi)始地址寄存器（3個(gè)）臨時(shí)調(diào)色板寄存器（TempPaletteRegister）LCD中斷屏蔽寄存器（LCDInterruptMaskRegister）LPC3600控制寄存器（LPC3600ControlRegister）主要的寄存器LCD控制寄存器（5個(gè)）觸摸屏接口設(shè)計(jì)觸摸屏的分類(lèi)電阻式觸摸屏表面聲波觸摸屏紅外式觸摸屏電容式觸摸屏觸摸屏接口設(shè)計(jì)觸摸屏的分類(lèi)電阻式觸摸屏電阻技術(shù)觸摸屏是一種對(duì)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(lái)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。分為四線電阻和五線電阻觸摸屏電阻式觸摸屏電阻技術(shù)觸摸屏是一種對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境，故四線電阻觸摸屏原理四線電阻觸摸屏原理測(cè)量原理在觸摸點(diǎn)X、Y坐標(biāo)的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量電壓與測(cè)量點(diǎn)的等效電路圖所示，圖中P為測(cè)量點(diǎn)XVYY測(cè)量原理在觸摸點(diǎn)X、Y坐標(biāo)的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量電壓與測(cè)量點(diǎn)的等觸摸屏芯片觸摸屏芯片F(xiàn)M(ADS)7843的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)觸摸屏的驅(qū)動(dòng)選擇控制（X、Y通道）對(duì)于輸入電壓或附加電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換同步串行接口最大轉(zhuǎn)換速率125KHz可編程控制8位或者12位轉(zhuǎn)換模式工作電壓2.7V-5.0V兩個(gè)附加的輸入端口FM(ADS)7843的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)觸摸屏的驅(qū)動(dòng)選擇控制（X、Y本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)嵌入式的以太網(wǎng)方案嵌入式處理器＋網(wǎng)卡芯片（RTL8019）對(duì)嵌入式處理器沒(méi)有特殊要求，通用性強(qiáng)處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過(guò)外部總線，速度慢，不適合于100M網(wǎng)絡(luò)帶有以太網(wǎng)絡(luò)接口的嵌入式處理器處理器面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過(guò)內(nèi)部總線，速度快嵌入式的以太網(wǎng)方案嵌入式處理器＋網(wǎng)卡芯片（RTL8019）RTL8019的原理框圖RTL8019的原理框圖嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的特點(diǎn)與常規(guī)的網(wǎng)卡設(shè)計(jì)思路不同的是，在嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)的精簡(jiǎn)一直是個(gè)主要的原則。RTL8019AS作為網(wǎng)卡,需要一片EEPROM作為配置存儲(chǔ)器，來(lái)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；而在嵌入式系統(tǒng)中，可以使用RTL8019AS的默認(rèn)配置和一些管腳作為網(wǎng)卡的初始化方法。這樣可以節(jié)省配置存儲(chǔ)器，減小嵌入式硬件平臺(tái)的體積。嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的特點(diǎn)與常規(guī)的網(wǎng)卡設(shè)計(jì)思路不同的是，在嵌入式系基于RTL8019的嵌入式以太網(wǎng)設(shè)計(jì)1RTL8019AS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(jiǎn)，配置RTL8019為非即插即用模式。這些配置可以通過(guò)RTL8019的外部管腳，在系統(tǒng)上電復(fù)位的時(shí)候，自動(dòng)配置起來(lái)。

基于RTL8019的嵌入式以太網(wǎng)設(shè)計(jì)1RTL8019AS關(guān)于RTL8019的RAMRTL8019含有16K字節(jié)的RAM，地址為0x4000-0x7fff,這16k的ram的一部分用來(lái)存放接收的數(shù)據(jù)包，一部分用來(lái)存儲(chǔ)待發(fā)送的數(shù)據(jù)包

關(guān)于RTL8019的RAMRTL8019含有16K字節(jié)的RA2通過(guò)RTL8019AS發(fā)送數(shù)據(jù)

作為一個(gè)集成的以太網(wǎng)芯片，數(shù)據(jù)的發(fā)送校驗(yàn)，總線數(shù)據(jù)包的碰撞檢測(cè)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(lèi)型以及發(fā)送的數(shù)據(jù)就可以了。2通過(guò)RTL8019AS發(fā)送數(shù)據(jù)

作為一個(gè)集成的3、通過(guò)RTL8019AS接收數(shù)據(jù)

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(dāng)有一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包到達(dá)的時(shí)候，RTL8019會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，在ARM中斷處理程序中，接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的接收比較簡(jiǎn)單，即通過(guò)遠(yuǎn)端DMA把數(shù)據(jù)從RTL8019的RAM空間讀回ARM中處理。3、通過(guò)RTL8019AS接收數(shù)據(jù)

在RTL8019的初始化本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)CAN總線設(shè)計(jì)CAN總線設(shè)計(jì)CAN總線接口設(shè)計(jì)ControllerAreaNetwork，控制器局域網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)總線之一。是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。主要應(yīng)用于汽車(chē)電控制系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、紡織機(jī)械、船舶運(yùn)輸?shù)确矫鍯iA(CANinAutomation)為全球應(yīng)用CAN技術(shù)的權(quán)威。

CAN總線接口設(shè)計(jì)ControllerAreaNetwoCAN總線特點(diǎn)

低成本遠(yuǎn)距離傳輸（長(zhǎng)達(dá)10Km）相對(duì)高速的數(shù)據(jù)傳輸速率（1Mbit/s）可根據(jù)報(bào)文的ID決定接收或屏蔽該報(bào)文可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動(dòng)重發(fā)節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)退出總線的功能

CAN總線特點(diǎn)低成本CAN總線控制器體系結(jié)構(gòu)協(xié)議控制器狀態(tài)/控制寄存器消息對(duì)象接收緩沖區(qū)宿主機(jī)接口總線接口CAN總線CAN總線控制器體系結(jié)構(gòu)狀態(tài)/控制接收緩沖區(qū)總線接口CAN總嵌入式系統(tǒng)上的CAN總線接口處理器本身帶有CAN總線控制器使用CAN總線控制芯片SJA1000——Philips獨(dú)立CAN控制器，替代82C200，支持CAN2.0A／B，同時(shí)支持11位和29位ID，位速率可達(dá)1M，具有總線仲裁功能，擴(kuò)展的接收緩沖器（64字節(jié)FIFO），增強(qiáng)的環(huán)境溫度范圍（-40-+125℃）。并行總線接口。MCP2510/5——MicroChip支持CAN2.0A／B，同時(shí)支持11位和29位ID，位速率可達(dá)1M，具有總線仲裁功能。2個(gè)接收緩沖區(qū)，3個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)。高速SPI接口。嵌入式系統(tǒng)上的CAN總線接口處理器本身帶有CAN總線控制器CAN總線驅(qū)動(dòng)芯片82C250 CAN總線收發(fā)器，是CAN協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，該器件對(duì)總線提供差動(dòng)發(fā)送能力并對(duì)CAN控制器提供差動(dòng)額接收能力，有很強(qiáng)的抗電磁干擾（EMI）的能力，至少可掛110個(gè)節(jié)點(diǎn)。TJA1050、1040

替代82C250產(chǎn)品，電磁輻射更低，無(wú)待機(jī)模式CAN總線驅(qū)動(dòng)芯片82C250一、IC元件的選擇二、元件封裝設(shè)計(jì)三、PCB設(shè)計(jì)精度四、分離元件的正確使用五、高速PCB設(shè)計(jì)方法六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則硬件設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問(wèn)題

一、IC元件的選擇硬件設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問(wèn)題

在選擇IC元件的時(shí)候，要注意對(duì)于無(wú)鉛及有鉛元件的選擇。全球都已經(jīng)開(kāi)始提倡電子產(chǎn)品的無(wú)鉛化，而我國(guó)也正處于有鉛工藝向無(wú)鉛工藝轉(zhuǎn)換的過(guò)渡時(shí)期。因此，大部分元器件廠商提供的元器件也就出現(xiàn)了無(wú)鉛與有鉛兩種規(guī)格，有的廠商甚至已經(jīng)停止有鉛元件的生產(chǎn)。

所以當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后，設(shè)計(jì)人員需要確認(rèn)選擇的元器件是采用無(wú)鉛工藝的還是有鉛工藝的。一、IC元件的選擇在選擇IC元件的時(shí)候，要注意對(duì)于無(wú)鉛及有鉛如果在整個(gè)電路板上同時(shí)使用有鉛元件與無(wú)鉛元件，不僅會(huì)給SMT生產(chǎn)工藝帶來(lái)一定的困難，還可能帶來(lái)整板一致性的缺陷。無(wú)鉛元件的回流焊峰值溫度在255℃左右，而有鉛元件的回流焊峰值溫度最高不超過(guò)235℃，而且兩種工藝的溫區(qū)數(shù)量也可能不同。

因此，如果混用兩種材料，有可能導(dǎo)致有鉛元件被高溫?fù)p壞或無(wú)鉛元件（特別是BGA封裝的元件）所附錫球未達(dá)到熔點(diǎn)，從而出現(xiàn)虛焊或抗疲勞度下降等問(wèn)題。一、IC元件的選擇如果在整個(gè)電路板上同時(shí)使用有鉛元件與一、I針對(duì)這個(gè)工藝問(wèn)題，在PCB板加工時(shí)也要做相應(yīng)選擇一方面配合無(wú)鉛工藝，讓無(wú)鉛錫膏的焊接性得到加強(qiáng)另一方面應(yīng)用于有鉛制成的PCB板也無(wú)法承受過(guò)高的溫度，易造成板翹等不良現(xiàn)象。一、IC元件的選擇針對(duì)這個(gè)工藝問(wèn)題，在PCB板加工時(shí)也要做相應(yīng)選擇一、IC元件

除了上面提到的進(jìn)行元器件的有鉛與無(wú)鉛的選擇外在實(shí)際的硬件PCB設(shè)計(jì)中還需要關(guān)注IC元件的PCB封裝.1、有關(guān)PIN引腳焊盤(pán)通常，在設(shè)計(jì)PCB上的元件封裝的時(shí)候，封裝上的PIN引腳的焊盤(pán)最好比元件的實(shí)際焊盤(pán)大一些，這樣有利于焊接與調(diào)試。尤其是QFN或QPF的元件，因?yàn)槠湟_基本上扣在芯片的底部，如果焊盤(pán)和芯片的實(shí)際焊盤(pán)大小一樣的話，一旦發(fā)生虛焊，就很難進(jìn)行補(bǔ)救了，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候從外面很難進(jìn)行焊接。二、元件封裝設(shè)計(jì)

除了上面提到的進(jìn)行元器件的有鉛與無(wú)鉛的選擇二、元件封裝設(shè)計(jì)

2、有關(guān)器件散熱一些發(fā)熱量大的芯片的封裝也需要加以關(guān)注。

如TPS65010的封裝，其底部有一個(gè)面積較大的焊盤(pán)，其實(shí)是用來(lái)給芯片散熱用的，而且這個(gè)焊盤(pán)通常都是接到芯片的地信號(hào)。對(duì)于這樣的芯片，在實(shí)際設(shè)計(jì)器封裝的時(shí)候，

底部的這個(gè)焊盤(pán)一定要設(shè)計(jì)進(jìn)去，在芯良好散熱的同時(shí)還要保證良好接地。二、元件封裝設(shè)計(jì)2、有關(guān)器件散熱

所謂的PCB設(shè)計(jì)精度也就是設(shè)計(jì)PCB時(shí)的最小線寬、最小線間距及最小過(guò)孔尺寸等。

在進(jìn)行布局設(shè)計(jì)時(shí)首先需要考慮PCB廠家可以進(jìn)行生產(chǎn)的一些技術(shù)指標(biāo)，比如國(guó)內(nèi)現(xiàn)在一般：整板的最小線徑和線間距是4mil過(guò)孔的內(nèi)徑是6mil外徑是8mil而如果要設(shè)計(jì)盲孔和埋孔的話，也需要和廠家確認(rèn)可以加工的技術(shù)指標(biāo)。三、PCB設(shè)計(jì)精度

所謂的PCB設(shè)計(jì)精度也就是設(shè)計(jì)PCB時(shí)的最小其次還要考慮SMT機(jī)器貼片的精度，最好不要讓元器件之間間距過(guò)小。

如果元器件間距小于SMT機(jī)器的最小精度，將會(huì)導(dǎo)致元器件在貼片時(shí)碰飛。另外，需要考慮器件和板子邊緣的距離，不要和板子邊緣靠得太近。如果雙面貼元器件的話，還要考慮元器件的高度，以免引起安裝問(wèn)題。三、PCB設(shè)計(jì)精度

其次還要考慮SMT機(jī)器貼片的精度，最好不要讓元器件之間間距過(guò)

在設(shè)計(jì)電路時(shí)不可避免地要使用到一些分離元件，那么就必須考慮分離元件的誤差精度，不要誤差過(guò)大。比如，有些地方選擇上拉電阻，這時(shí)可以綜合考慮下面一些因素。四、分離元件的正確使用

在設(shè)計(jì)電路時(shí)不可避免地要使用到一些分1、當(dāng)TTL電路驅(qū)動(dòng)COMS電路時(shí)，如果TTL電路輸出的高電平低于CMOS電路的最低高電平（一般為3.5V），就需要在TTL的輸出端接上拉電阻，以提高輸出高電平的值。2、OC門(mén)電路必須加上拉電阻才能使用。3、為加大輸出引腳的驅(qū)動(dòng)能力，有的I/O管腳上也常使用上拉電阻。4、在COMS芯片上，為了防止靜電造成的損壞，不用的管腳不能懸空，一般接上拉電阻來(lái)降低輸入阻抗。四、分離元件的正確使用

1、當(dāng)TTL電路驅(qū)動(dòng)COMS電路時(shí)，如果TTL電路輸出的高電5、芯片的管腳加上拉電阻可以提高輸出電平，從而提高芯片輸入信號(hào)的噪聲容限，增強(qiáng)抗干擾能力。6、提高總線的抗電磁干擾能力，管腳懸空會(huì)比較容易接收外界的電磁干擾。7、長(zhǎng)線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾加下拉電阻達(dá)到電阻匹配，可有效地抑制反射波干擾。四、分離元件的正確使用

5、芯片的管腳加上拉電阻可以提高輸出電平，四、分離元件的正確

高速PCB設(shè)計(jì)，不僅意味著在生產(chǎn)工藝允許的情況下，用盡量短的敷銅線把器件互連就算完成，而是要從選擇高速器件開(kāi)始，對(duì)關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)、走線方式、長(zhǎng)度進(jìn)行控制，以及對(duì)PCB設(shè)計(jì)前的預(yù)設(shè)置，在PCB設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行仿真與分析，最后達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。一個(gè)PCB上的信號(hào)是否作為高速信號(hào)來(lái)處理，取決于上升時(shí)間、導(dǎo)線長(zhǎng)度和傳輸速率三個(gè)因素，所以高速PCB的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是如何控制信號(hào)傳輸時(shí)間和信號(hào)的完整性。五、高速PCB設(shè)計(jì)方法

高速PCB設(shè)計(jì)，不僅意味著在生產(chǎn)工藝允許信號(hào)完整性可以從反射、地彈、串?dāng)_三個(gè)方面來(lái)分析。1、反射源端與負(fù)載端阻抗不匹配會(huì)引起線上反射（reflection），負(fù)載將一部分電壓發(fā)射回源端。如果負(fù)載阻抗小于源阻抗，反射電壓為負(fù)；反之，如果負(fù)載阻抗大于源阻抗，反射電壓為正。在高速系統(tǒng)中，反射會(huì)導(dǎo)致振鈴，很可能引起無(wú)效觸發(fā)或延遲觸發(fā)，使邏輯狀態(tài)不定。五、高速PCB設(shè)計(jì)方法

信號(hào)完整性可以從反射、地彈、串?dāng)_三個(gè)方面來(lái)分析。五、高速PC1、反射反射可以通過(guò)使印制導(dǎo)線的長(zhǎng)度短于1/2上升時(shí)間的傳輸長(zhǎng)度，或者在印制導(dǎo)線的終端使輸入電導(dǎo)與特性電導(dǎo)相匹配來(lái)加以控制。還可以通過(guò)在印制導(dǎo)線終端接入匹配電阻的方法來(lái)控制信號(hào)反射。匹配電阻是常用的控制反射的方法，匹配電阻有并聯(lián)和串聯(lián)兩種方式。五、高速PCB設(shè)計(jì)方法

1、反射五、高速PCB設(shè)計(jì)方法2、串?dāng)_

串?dāng)_（crosstalk）就是指相鄰或相近的導(dǎo)體間不應(yīng)有的能量耦合。在PCB設(shè)計(jì)中，典型的串?dāng)_發(fā)生在同一層印制導(dǎo)線間，但也可能發(fā)生在相鄰層的導(dǎo)線間。一般在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，相鄰的兩層的走線應(yīng)該是垂直的。串?dāng)_引起在第一個(gè)導(dǎo)體上的能量損失和在第二個(gè)導(dǎo)體上的信號(hào)干擾。串?dāng)_的大小取決于源信號(hào)的頻率或上升時(shí)間、導(dǎo)線的幾何形狀、與鄰近導(dǎo)線的距離，以及網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。五、高速PCB設(shè)計(jì)方法

2、串?dāng)_五、高速PCB設(shè)計(jì)方法2、串?dāng)_

串?dāng)_分類(lèi)：電容性串?dāng)_和電感性串?dāng)_。電容性串?dāng)_是源于信號(hào)電壓與耦合電流在兩個(gè)方向上。電容性串?dāng)_可以用分離電路的方法減小，信號(hào)線距離越遠(yuǎn)，電容越小，干擾越小。電感性串?dāng)_是源于信號(hào)電源與耦合電壓在同一個(gè)方向上。

由于印制板空間的因素限制了兩條信號(hào)線之間的距離不可能太遠(yuǎn)，另一個(gè)解決方案是在兩條相鄰的信號(hào)線之間加入一條地線。這個(gè)地線最好是實(shí)地.五、高速PCB設(shè)計(jì)方法

2、串?dāng)_五、高速PCB設(shè)計(jì)方法3、地彈（groundbounce）在電路中有大的電流涌動(dòng)時(shí)會(huì)引起地彈，

如大量芯片的輸出同時(shí)開(kāi)啟時(shí)，將有一個(gè)較大的瞬時(shí)電流在芯片和板子的電源平面流過(guò)。芯片封裝與電源平面的電感和電阻會(huì)引起電源噪聲，這樣會(huì)在真正的地平面（0V）上產(chǎn)生電壓波動(dòng)和變化，形成地彈。這個(gè)噪聲會(huì)影響其他元器件的動(dòng)作，負(fù)載電容的增大、負(fù)載電阻的減小、地電感的增大、同時(shí)開(kāi)關(guān)器件數(shù)目的增加均會(huì)導(dǎo)致地彈增大。五、高速PCB設(shè)計(jì)方法

3、地彈（groundbounce）五、高速PCB設(shè)計(jì)方法1、布局首先要考慮PCB尺寸大小。

PCB尺寸過(guò)大時(shí)，印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，過(guò)小則散熱性不好。在確定PCB尺寸后，要確定特殊元件的位置布局。最后根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路全部元器件進(jìn)行布局。六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則

1、布局六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則在布局的時(shí)候一般都要注意下面幾個(gè)問(wèn)題：（1）盡量縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互靠得太近，輸入和輸出的元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。（2）某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離。

帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則

在布局的時(shí)候一般都要注意下面幾個(gè)問(wèn)題：六、PCB設(shè)計(jì)的一般原在布局的時(shí)候一般都要注意下面幾個(gè)問(wèn)題：（3）又大又重、發(fā)熱量大的元器件不適宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱上，并且注意散熱。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。（4）應(yīng)留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則

在布局的時(shí)候一般都要注意下面幾個(gè)問(wèn)題：六、PCB設(shè)計(jì)的一般原根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路進(jìn)行布局的時(shí)候要符合以下的幾個(gè)原則：（1）按照電路流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。（2）以功能電路的核心元件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。（3）在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)，一般盡可能使元器件平行排列。六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則

根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路進(jìn)行布局的時(shí)候六、P2、布線（1）輸入/輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，最好加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。（2）印制導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的粘附強(qiáng)度和流過(guò)它們的電流值決定。

數(shù)字電路的導(dǎo)線應(yīng)該盡量寬，尤其是電源線和地線。（3）印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則

2、布線六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則3、PCB及電路抗干擾措施（1）在設(shè)計(jì)電源線的時(shí)候，要考慮線路板電流的大小。盡量增大電源線寬度，減小環(huán)路電阻使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致。六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則

3、PCB及電路抗干擾措施六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則3、PCB及電路抗干擾措施六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則

（2）設(shè)計(jì)地線時(shí)要把數(shù)字地和模擬地分開(kāi)若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開(kāi)，低頻電路的地盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，地線應(yīng)寬而短，高頻元件周?chē)M量用柵格狀的大面積地。3、PCB及電路抗干擾措施六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則（2）設(shè)3、PCB及電路抗干擾措施（3）選用合適的去耦電容，在電源輸入端接10~100μF的電解電容，原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.1μF或0.01μF的瓷片電容。

像RAM、ROM存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入去耦電容。六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則

3、PCB及電路抗干擾措施六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則TheDetailhardwaredesignisintroducedinArm’Book.基于ARM的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件3CHAPTER基于ARM的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3CHAPTER基于ARM的硬件系統(tǒng)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)嵌入式系統(tǒng)的軟硬件框架串口、并口、USB、以太網(wǎng)等LED、LCD、觸摸屏、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等Linux、uCLinux、uC/OS-II等嵌入式系統(tǒng)的軟硬件框架串口、并口、USB、以太網(wǎng)等LED、L嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟系統(tǒng)需求分析：確定設(shè)計(jì)任務(wù)和目標(biāo)，并提煉出設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明書(shū)，作為正式設(shè)計(jì)指導(dǎo)和驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)的需求一般分功能性需求和非功能性需求兩方面。功能性需求是系統(tǒng)的基本功能，如輸入輸出信號(hào)、操作方式等；非功能需求包括系統(tǒng)性能、成本、功耗、體積、重量等因素。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能和非功能需求，包括對(duì)硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分以及系統(tǒng)的軟件、硬件選型等。一個(gè)好的體系結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟系統(tǒng)需求分析：確定設(shè)計(jì)任務(wù)和目標(biāo)，并提煉嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟硬件/軟件協(xié)同設(shè)計(jì)：基于體系結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)的軟件、硬件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。為了縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，設(shè)計(jì)往往是并行的。系統(tǒng)集成：把系統(tǒng)的軟件、硬件和執(zhí)行裝置集成在一起，進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)單元設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤。系統(tǒng)測(cè)試：對(duì)設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，看其是否滿足規(guī)格說(shuō)明書(shū)中給定的功能要求。嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)步驟硬件/軟件協(xié)同設(shè)計(jì)：基于體系結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)S3C2410X處理器詳解S3C2410X在包含ARM920T核的同時(shí)，增加了豐富的外圍資源主要片內(nèi)外圍模塊包括：

1個(gè)LCD控制器，支持STN和TFT液晶顯示屏；

外部存儲(chǔ)器管理（SDRAM控制器和芯片選擇邏輯）；

3個(gè)通道的UART；

4個(gè)通道的DMA，支持存儲(chǔ)器和I/O口之間的傳輸，以猝發(fā)模式提高傳輸率；

4個(gè)具有PWM功能的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和1個(gè)16位內(nèi)部定時(shí)器，支持外部時(shí)鐘源；S3C2410X處理器詳解S3C2410X在包含ARM920S3C2410X處理器詳解

8通道的10位ADC，最高速率可達(dá)500kB/s，10位分辨率；

觸摸屏接口；

IIS總線接口；

2個(gè)USB主機(jī)接口，1個(gè)USB設(shè)備接口；

2個(gè)SPI接口；

SD卡接口和MMC卡接口；

16位看門(mén)狗定時(shí)器；

117位通用I/O口和24位外部中斷源；

電源管理。S3C2410X處理器詳解8通道的10位ADC，最高速本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)2410的存儲(chǔ)器系統(tǒng)—可通過(guò)軟件選擇大小端—地址空間:每個(gè)Bank128Mbytes(總共1GB)—除bank0(16/32-bit)外，所有的Bank都可以通過(guò)編程選擇總線寬度=(8/16/32-bit)—共8個(gè)banks6個(gè)Bank用于控制ROM,SRAM,etc.剩余的兩個(gè)Bank用于控制ROM,SRAM,SDRAM,etc.—7個(gè)Bank固定起始地址；—最后一個(gè)Bank可調(diào)整起始地址；—最后兩個(gè)Bank大小可編程—所有Bank存儲(chǔ)周期可編程控制；2410的存儲(chǔ)器系統(tǒng)—可通過(guò)軟件選擇大小端S3C2410的存儲(chǔ)器配置S3C2410的存儲(chǔ)器配置Bank0總線寬度配置Bank0總線寬度配置S3C2410與2片8的FLASH的連接方法S3C2410與2片8的FLASH的連接方法與1片16M的SDRAM的連接方法與1片16M的SDRAM的連接方法與2片16M的SDRAM的連接方法與2片16M的SDRAM的連接方法NAND和NOR——性能比較NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)NOR的讀速度比NAND稍快一些NAND的寫(xiě)入速度比NOR快很多NAND的擦除速度遠(yuǎn)比NOR的快大多數(shù)寫(xiě)入操作需要先進(jìn)行擦除操作NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少NAND和NOR——性能比較NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種接口差別NORflash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(gè)字節(jié)NANDflash使用復(fù)用接口和控制IO多次尋址存取數(shù)據(jù)NAND讀和寫(xiě)操作采用512字節(jié)的塊，這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤(pán)管理，此類(lèi)操作易于取代硬盤(pán)等類(lèi)似的塊設(shè)備接口差別NORflash帶有SRAM接口，線性尋址，可以很FLASH存儲(chǔ)器接口FLASH存儲(chǔ)器接口SDRAM存儲(chǔ)器接口SDRAM存儲(chǔ)器接口本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)嵌入式開(kāi)發(fā)板與PC機(jī)的串行通訊嵌入式開(kāi)發(fā)板和PC機(jī)的通訊電纜可以按照如圖所示的方式連接。嵌入式開(kāi)發(fā)板與PC機(jī)的串行通訊嵌入式開(kāi)發(fā)板和PC機(jī)的通訊電纜2410的UARTS3C2410A的UART(UniversalAsynchronousReceiverandTransmitter)提供了三個(gè)獨(dú)立的異步串行I/O口，每一個(gè)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(qǐng)求以在CPU和UART之前傳送數(shù)據(jù)，使用系統(tǒng)時(shí)鐘，UART最高可以支持230.4Kbps的位傳輸率。如果采用外部帶時(shí)鐘的UART，則UART可以實(shí)現(xiàn)更高速度的傳輸；每個(gè)UART包括2個(gè)16Byte的接收/發(fā)送FIFO。2410的UARTS3C2410A的UART(UnivUART控制框圖UART控制框圖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(kāi)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(jìn)制位，數(shù)據(jù)位可以為5、6、7、8

隨后，緊跟一位奇偶校驗(yàn)位（可選擇奇/偶/無(wú)校驗(yàn)）最后，發(fā)送停止位“1”，可以有1位、1.5位或2位停止位字符串行輸出格式串行通訊硬件規(guī)范及連接方法RS-232C

物理特征：DB-25DB-15DB-9

信號(hào)連線：保護(hù)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“1”+5V~+15V之間的電平表示邏輯“0”串行通訊硬件規(guī)范及連接方法RS-232C串行接口串行接口LCD通常由兩種方式，一種是帶有驅(qū)動(dòng)芯片的LCD模塊，基本上屬于半成品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(lái)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(jí)灰度和16級(jí)灰度，彩色模式下最多支持256色，LCD的實(shí)際尺寸可支持到640X480。LCD接口LCD通常由兩種方式，一種是帶有驅(qū)動(dòng)芯片的LCD模塊，基本上總線驅(qū)動(dòng)方式一般帶有驅(qū)動(dòng)模塊的LCD顯示屏使用這種驅(qū)動(dòng)方式，由于LCD已經(jīng)帶有驅(qū)動(dòng)硬件電路，因此模塊給出的是總線接口，便于與單片機(jī)的總線進(jìn)行接口。驅(qū)動(dòng)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(hào)。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(shí)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(guò)引腳信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)地址與數(shù)據(jù)線復(fù)用，以達(dá)到把相應(yīng)數(shù)據(jù)送到相應(yīng)顯示緩存的目的?？偩€驅(qū)動(dòng)方式一般帶有驅(qū)動(dòng)模塊的LCD顯示屏使用這種驅(qū)動(dòng)方式控制器掃描方式S3C2410X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(chǔ)器中）中的LCD圖象數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠縇CD驅(qū)動(dòng)電路的邏輯功能。S3C2410X中內(nèi)置的LCD控制器可支持灰度LCD和彩色LCD?？刂破鲯呙璺绞絊3C2410X中具有內(nèi)置的LCD控制器，它嵌入式處理器與LCD的連接嵌入式處理器LCD模塊數(shù)據(jù)總線寄存器選擇使能信號(hào)有LCD控制器的嵌入式處理器LCDLCD控制信號(hào)線嵌入式處理器與LCD的連接數(shù)據(jù)總線寄存器選擇使能信號(hào)有LCDLCD接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程：將要顯示的數(shù)據(jù)放到一個(gè)特定的地址，這個(gè)特定的地址就是framememory（幀存儲(chǔ)器），這塊空間是在系統(tǒng)內(nèi)存中。然后LCD控制器將這些數(shù)據(jù)配合控制信號(hào)送到LCD驅(qū)動(dòng)器完成顯示。由相應(yīng)的寄存器來(lái)設(shè)定這個(gè)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(hào)時(shí)序也是由相應(yīng)的寄存器來(lái)完成的。這些寄存器都在LCD的控制器中。LCD接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程：LCD控制器框圖LCD控制器框圖主要的寄存器LCD控制寄存器（5個(gè)）幀緩沖開(kāi)始地址寄存器（3個(gè)）臨時(shí)調(diào)色板寄存器（TempPaletteRegister）LCD中斷屏蔽寄存器（LCDInterruptMaskRegister）LPC3600控制寄存器（LPC3600ControlRegister）主要的寄存器LCD控制寄存器（5個(gè)）觸摸屏接口設(shè)計(jì)觸摸屏的分類(lèi)電阻式觸摸屏表面聲波觸摸屏紅外式觸摸屏電容式觸摸屏觸摸屏接口設(shè)計(jì)觸摸屏的分類(lèi)電阻式觸摸屏電阻技術(shù)觸摸屏是一種對(duì)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(lái)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。分為四線電阻和五線電阻觸摸屏電阻式觸摸屏電阻技術(shù)觸摸屏是一種對(duì)外界完全隔離的工作環(huán)境，故四線電阻觸摸屏原理四線電阻觸摸屏原理測(cè)量原理在觸摸點(diǎn)X、Y坐標(biāo)的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量電壓與測(cè)量點(diǎn)的等效電路圖所示，圖中P為測(cè)量點(diǎn)XVYY測(cè)量原理在觸摸點(diǎn)X、Y坐標(biāo)的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量電壓與測(cè)量點(diǎn)的等觸摸屏芯片觸摸屏芯片F(xiàn)M(ADS)7843的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)觸摸屏的驅(qū)動(dòng)選擇控制（X、Y通道）對(duì)于輸入電壓或附加電壓進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換同步串行接口最大轉(zhuǎn)換速率125KHz可編程控制8位或者12位轉(zhuǎn)換模式工作電壓2.7V-5.0V兩個(gè)附加的輸入端口FM(ADS)7843的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)觸摸屏的驅(qū)動(dòng)選擇控制（X、Y本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)嵌入式的以太網(wǎng)方案嵌入式處理器＋網(wǎng)卡芯片（RTL8019）對(duì)嵌入式處理器沒(méi)有特殊要求，通用性強(qiáng)處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過(guò)外部總線，速度慢，不適合于100M網(wǎng)絡(luò)帶有以太網(wǎng)絡(luò)接口的嵌入式處理器處理器面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過(guò)內(nèi)部總線，速度快嵌入式的以太網(wǎng)方案嵌入式處理器＋網(wǎng)卡芯片（RTL8019）RTL8019的原理框圖RTL8019的原理框圖嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的特點(diǎn)與常規(guī)的網(wǎng)卡設(shè)計(jì)思路不同的是，在嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)的精簡(jiǎn)一直是個(gè)主要的原則。RTL8019AS作為網(wǎng)卡,需要一片EEPROM作為配置存儲(chǔ)器，來(lái)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；而在嵌入式系統(tǒng)中，可以使用RTL8019AS的默認(rèn)配置和一些管腳作為網(wǎng)卡的初始化方法。這樣可以節(jié)省配置存儲(chǔ)器，減小嵌入式硬件平臺(tái)的體積。嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的特點(diǎn)與常規(guī)的網(wǎng)卡設(shè)計(jì)思路不同的是，在嵌入式系基于RTL8019的嵌入式以太網(wǎng)設(shè)計(jì)1RTL8019AS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(jiǎn)，配置RTL8019為非即插即用模式。這些配置可以通過(guò)RTL8019的外部管腳，在系統(tǒng)上電復(fù)位的時(shí)候，自動(dòng)配置起來(lái)。

基于RTL8019的嵌入式以太網(wǎng)設(shè)計(jì)1RTL8019AS關(guān)于RTL8019的RAMRTL8019含有16K字節(jié)的RAM，地址為0x4000-0x7fff,這16k的ram的一部分用來(lái)存放接收的數(shù)據(jù)包，一部分用來(lái)存儲(chǔ)待發(fā)送的數(shù)據(jù)包

關(guān)于RTL8019的RAMRTL8019含有16K字節(jié)的RA2通過(guò)RTL8019AS發(fā)送數(shù)據(jù)

作為一個(gè)集成的以太網(wǎng)芯片，數(shù)據(jù)的發(fā)送校驗(yàn)，總線數(shù)據(jù)包的碰撞檢測(cè)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(lèi)型以及發(fā)送的數(shù)據(jù)就可以了。2通過(guò)RTL8019AS發(fā)送數(shù)據(jù)

作為一個(gè)集成的3、通過(guò)RTL8019AS接收數(shù)據(jù)

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(dāng)有一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包到達(dá)的時(shí)候，RTL8019會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，在ARM中斷處理程序中，接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的接收比較簡(jiǎn)單，即通過(guò)遠(yuǎn)端DMA把數(shù)據(jù)從RTL8019的RAM空間讀回ARM中處理。3、通過(guò)RTL8019AS接收數(shù)據(jù)

在RTL8019的初始化本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)I/O接口設(shè)計(jì)人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)其它通訊接口設(shè)計(jì)本節(jié)提要132546基于ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器接口設(shè)CAN總線設(shè)計(jì)CAN總線設(shè)計(jì)CAN總線接口設(shè)計(jì)ControllerAreaNetwork，控制器局域網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)總線之一。是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。主要應(yīng)用于汽車(chē)電控制系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、紡織機(jī)械、船舶運(yùn)輸?shù)确矫鍯iA(CANinAutomation)為全球應(yīng)用CAN技術(shù)的權(quán)威。

CAN總線接口設(shè)計(jì)ControllerAreaNetwoCAN總線特點(diǎn)

低成本遠(yuǎn)距離傳輸（長(zhǎng)達(dá)10Km）相對(duì)高速的數(shù)據(jù)傳輸速率（1Mbit/s）可根據(jù)報(bào)文的ID決定接收或屏蔽該報(bào)文可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動(dòng)重發(fā)節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)退出總線的功能

CAN總線特點(diǎn)低成本CAN總線控制器體系結(jié)構(gòu)協(xié)議控制器狀態(tài)/控制寄存器消息對(duì)象接收緩沖區(qū)宿主機(jī)接口總線接口CAN總線CAN總線控制器體系結(jié)構(gòu)狀態(tài)/控制接收緩沖區(qū)總線接口CAN總嵌入式系統(tǒng)上的CAN總線接口處理器本身帶有CAN總線控制器使用CAN總線控制芯片SJA1000——Philips獨(dú)立CAN控制器，替代82C200，支持CAN2.0A／B，同時(shí)支持11位和29位ID，位速率可達(dá)1M，具有總線仲裁功能，擴(kuò)展的接收緩沖器（64字節(jié)FIFO），增強(qiáng)的環(huán)境溫度范圍（-40-+125℃）。并行總線接口。MCP2510/5——MicroChip支持CAN2.0A／B，同時(shí)支持11位和29位ID，位速率可達(dá)1M，具有總線仲裁功能。2個(gè)接收緩沖區(qū)，3個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)。高速SPI接口。嵌入式系統(tǒng)上的CAN總線接口處理器本身帶有CAN總線控制器CAN總線驅(qū)動(dòng)芯片82C250 CAN總線收發(fā)器，是CAN協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，該器件對(duì)總線提供差動(dòng)發(fā)送能力并對(duì)CAN控制器提供差動(dòng)額接收能力，有很強(qiáng)的抗電磁干擾（EMI）的能力，至少可掛110個(gè)節(jié)點(diǎn)。TJA1050、1040

替代82C250產(chǎn)品，電磁輻射更低，無(wú)待機(jī)模式CAN總線驅(qū)動(dòng)芯片82C250一、IC元件的選擇二、元件封裝設(shè)計(jì)三、PCB設(shè)計(jì)精度四、分離元件的正確使用五、高速PCB設(shè)計(jì)方法六、PCB設(shè)計(jì)的一般原則硬件設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問(wèn)題

一、IC元件的選擇硬件設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問(wèn)題

在選擇IC元件的時(shí)候，要注意對(duì)于無(wú)鉛及有鉛元件的選擇。全球都已經(jīng)開(kāi)始提倡電子產(chǎn)品的無(wú)鉛化，而我國(guó)也正處于有鉛工藝向無(wú)鉛工藝轉(zhuǎn)換的過(guò)渡時(shí)期。因此，大部分元器件廠商提供的元器件也就出現(xiàn)了無(wú)鉛與有鉛兩種規(guī)格，有的廠商甚至已經(jīng)停止有鉛元件的生產(chǎn)。

所以當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后，設(shè)計(jì)人員需要確認(rèn)選擇的元器件是采用無(wú)鉛工藝的還是有鉛工藝的。一、IC元件的選擇在選擇IC元件的時(shí)候，要注意對(duì)于無(wú)鉛及有鉛如果在整個(gè)電路板上同時(shí)使用有鉛元件與無(wú)鉛元件，不僅會(huì)給SMT生產(chǎn)工藝帶來(lái)一定的困難，還可能帶來(lái)整板一致性的缺陷。無(wú)鉛元件的回流焊峰值溫度在255℃左右，而有鉛元件的回流焊峰值溫度最高不超過(guò)235℃，而且兩種工藝的溫區(qū)數(shù)量也可能不同。

因此，如果混用兩種材料，有可能導(dǎo)致有鉛元件被高溫?fù)p壞或無(wú)鉛元件（特別是BGA封裝的元件）所附錫球未達(dá)到熔點(diǎn)，從而出現(xiàn)虛焊或抗疲勞度下降等問(wèn)題。一、IC元件的選擇如果在整個(gè)電路板上同時(shí)使用有鉛元件與一、I針對(duì)這個(gè)工藝問(wèn)題，在PCB板加工時(shí)也要做相應(yīng)選擇一方面配合無(wú)鉛工藝，讓無(wú)鉛錫膏的焊接性得到加強(qiáng)另一方面應(yīng)用于有鉛制成的PCB板也無(wú)法承受過(guò)高的溫度，易造成板翹等不良現(xiàn)象。一、IC元件的選擇針對(duì)這個(gè)工藝問(wèn)題，在PCB板加工時(shí)也要做相應(yīng)選擇一、IC元件

除了上面提到的進(jìn)行元器件的有鉛與無(wú)鉛的選擇外在實(shí)際的硬件PCB設(shè)計(jì)中還需要關(guān)注IC元件的PCB封裝.1、有關(guān)PIN引腳焊盤(pán)通常，在設(shè)計(jì)PCB上的元件封裝的時(shí)候，封裝上的PIN引腳的焊盤(pán)最好比元件的實(shí)際焊盤(pán)大一些，這樣有利于焊接與調(diào)試。尤其是QFN或QPF的元件，因?yàn)槠湟_基本上扣在芯片的底部，如果焊盤(pán)和芯片的實(shí)際焊盤(pán)大小一樣的話，一旦發(fā)生虛焊，就很難進(jìn)行補(bǔ)救了，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候從外面很難進(jìn)行焊接。二、元件封裝設(shè)計(jì)

除了上面提到的進(jìn)行元器件的有鉛與無(wú)鉛的選擇二、元件封裝設(shè)計(jì)

2、有關(guān)器件散熱一些發(fā)熱量大的芯片的封裝也需要加以關(guān)注。

如TPS65010的封裝，其底部有一個(gè)面積較大的焊盤(pán)，其實(shí)是用來(lái)給芯片散熱用的，而且這個(gè)焊盤(pán)通常都是接到芯片的地信號(hào)。對(duì)于這樣的芯片，在實(shí)際設(shè)計(jì)器封裝的時(shí)候，

底部的這個(gè)焊盤(pán)一定要設(shè)計(jì)進(jìn)去，在芯良好散熱的同時(shí)還要保證良好接地。二、元件封裝設(shè)計(jì)2、有關(guān)器件散熱

所謂的PCB設(shè)計(jì)精度也就是設(shè)計(jì)PCB時(shí)的最小線寬、最小線間距及最小過(guò)孔尺寸等。

在進(jìn)行布局設(shè)計(jì)時(shí)首先需要考慮PCB廠家可以進(jìn)行生產(chǎn)的一些技術(shù)指標(biāo)，比如國(guó)內(nèi)現(xiàn)在一般：整板的最小線徑和線間距是4mil過(guò)孔的內(nèi)徑是6mil外徑是8mil而如果要設(shè)計(jì)盲孔和埋孔的話，也需要和廠家確認(rèn)可以加工的技術(shù)指標(biāo)。三、PCB設(shè)計(jì)精度

所謂的PCB設(shè)計(jì)精度也就是設(shè)計(jì)PCB時(shí)的最小其次還要考慮SMT機(jī)器貼片的精度，最好不要讓元器件之間間距過(guò)小。

如果元器件間距小于SMT機(jī)器的最小精度，將會(huì)導(dǎo)致元器件在貼片時(shí)碰飛。另外，需要考慮器件和板子邊緣的距離，不要和板子邊緣靠得太近。如果雙面貼元器件的話，還要考慮元器件的高度，以免引起安裝問(wèn)題。三、PCB設(shè)計(jì)精度

其次還要考慮SMT機(jī)器貼片的精度，最好不要讓元器件之間間距過(guò)

在設(shè)計(jì)電路時(shí)不可避免地要使用到一些分離元件，那么就必須考慮分離元件的誤差精度，不要誤差過(guò)大。比如，有些地方選擇上拉電阻，這時(shí)可以綜合考慮下面一些因素。四、分離元件的正確使用

在設(shè)計(jì)電路時(shí)不可避免地要使用到一些分1、當(dāng)TTL電路驅(qū)動(dòng)COMS電路時(shí)，如果TTL電路輸出的高電平低于CMOS電路的最低高電平（一般為3.5V），就需要在TTL的輸出端接上拉電阻，以提高輸出高電平的值。2、OC門(mén)電路必須加上拉電阻才能使用。3、為加大輸出引腳的驅(qū)動(dòng)能力，有的I/O管腳上也常使用上拉電阻。4、在COMS芯片上，為了防止靜電造成的損壞，不用的管腳不能懸空，一般接上拉電阻來(lái)降低輸入阻抗。四、分離元件的正確使用

1、當(dāng)TTL電路驅(qū)動(dòng)COMS電路時(shí)，如果TTL電路輸出的高電5、芯片的管腳加上拉電阻可以提高輸出電平，從而提高芯片輸入信號(hào)的噪聲容限，增強(qiáng)抗干擾能力。6、提高總線的抗電磁干擾能力，管腳懸空會(huì)比較容易接收外界的電磁干擾。7、長(zhǎng)線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾加下拉電阻達(dá)到電阻匹配，可有效地抑制反射波干擾。四、分離元件的正確使用

5、芯片的管腳加上拉電阻可以提高輸出電平，四、分離元件的正確

高速PCB設(shè)計(jì)，不僅意味著在生產(chǎn)工藝允許的情況下，用盡量短的敷銅線把器件互連就算完成，而是要從選擇高速器件開(kāi)始，對(duì)關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)、走線方式、長(zhǎng)度進(jìn)行控制，以及對(duì)PCB設(shè)計(jì)前的預(yù)設(shè)置，在PCB設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行仿真與分析，最后達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。一個(gè)PCB上的信號(hào)是否作為高速信號(hào)來(lái)處理，取決于上升時(shí)間、導(dǎo)線長(zhǎng)度和傳輸速率三個(gè)因素，所以高速PCB的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就是如何控制信號(hào)傳輸時(shí)間和信號(hào)的完整性。五、高速PCB設(shè)計(jì)方法

高速PCB設(shè)計(jì)，不僅意味著在生產(chǎn)工藝允許信號(hào)完整性可以從反射、地彈、串?dāng)_三個(gè)方面來(lái)分析。1、反射源端與負(fù)載端阻抗不匹配會(huì)引起線上反射（reflection），負(fù)載將一部分電壓發(fā)射回源端。如果負(fù)載阻抗小于源阻抗，反射電壓為負(fù)；反之，如果負(fù)載阻抗大于源阻抗，反射電壓為正。在高速系統(tǒng)中，反射會(huì)導(dǎo)致振鈴，很可能引起無(wú)效觸發(fā)或延遲觸發(fā)，使邏輯狀態(tài)不定。五、高速PCB設(shè)計(jì)方法

信號(hào)完整性可以從反射、地彈、串?dāng)_三個(gè)方面來(lái)分析。五、高速PC1、反射反射可以通過(guò)使印制導(dǎo)線的長(zhǎng)度短于1/2上升時(shí)間的傳輸長(zhǎng)度，或者在印制導(dǎo)線的終端使輸入電導(dǎo)與特性電導(dǎo)相匹配來(lái)加以控制。還可以通過(guò)在印制導(dǎo)線終端接入匹配電阻的方法來(lái)控制信號(hào)反射。匹配電阻是常用的控制反射的方法，匹配電阻有并聯(lián)和串聯(lián)兩種方式。五、高速PCB設(shè)計(jì)方法