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消费机ARM模块原理图

2014/6/17 9:54:10点击:

主控的选择是系统原理设计的核心,既能够满足系统的性能要求,又要降低成本和电路设计的复杂度。因此要进行合理的主处理器的选型,本系统的主控选择主要考虑以下几个方面因素:

1.处理器的响应速度:处理器的性能指标主要体现在主频和内部寄存器的大小,主频高和寄存器位数越高,处理器的性能越强。而本系统在处理器的选择上,不能只选性能很强的处理器,主要考虑是满足系统的性能需求和外围系统扩展总线要求和FO口需求即可,这样既可以降低整体的设计成本和设计复杂度。

2.外围电路设计复杂度:目前越来越多的处理器己经集成了大量的外围扩展功能,自带了多种系统总线和其他如A/D转换、USB接口等功能,因此在选择主处理的时候,应该根据系统所需的外围接口情况选择,尽量减少外围电路的连接复杂度,这样可以降低系统的设计风险,减少开发难度。

3.开发工具支持:一个好的系统开发环境支持,可以减少很多的开发冗余工作,降低系统开发难度,好的工具支持可以实现很好的人机互动,有助于系统的调试跟踪,更快捷的发现问题所在;可以寻求到更多经验支持。因此,综合以上各个因素的考虑,本系统选择ARM核心的STR7ll处理器作为系统主控芯片。

STR7ll是一款基于AR五江7核心的16bit微处理器,拥有高达50MHZ的处理速度,256+l6KB内部FLASH,高达64KB的动态RAM,有连个外部存储器接口(EMI).可以为FLASHRAMROM等存储芯片提供地址空间。可支持016M外部晶振,支持外部犯K时钟晶振,包含PLL锁相环,用户可以设定需求的频率。支持SLOWWAITSTOPSTANDBY4种供电模式,拥有嵌入式终端控制器,可以支持快速处理多个中断向量,16级快速中断优先级。外围接口扩展丰富,最多可支持48FO,另外,还可根据不同寄存器配置,可支持2*IZC4*UART2*BSPI异步串行接口、CAN总线、USBHDLC异步通信接口。包含412bitsD转换器,支持JTAG调试接口,为单步程序调试提供了很大的便利〔,〕。STR系列处理器根据内部存储器的大小和外围接口的扩展不同,分为以下4, ARM系统结构见图3.2ARM主控系统主要负责整个系统运行的逻辑控制,系统总共分为以下几个系统状态:等待、运行、结束、挂起。通过中断控制和复位电路控制各个状态间的切换。由于STR7ll处理器总共只有256K大小的FLASH,并且这部分FLASH主要用于存储代码,但是在售饭机系统中需要有大量的存储空间存储应用数据,因此,通过SPI串口总线外扩了256MFLASH芯片用于存储刷卡数据等用户信息。系统设定通过内部NORFLASH启动程序,因此需要进行BOOT设定,BOOTEN引脚拉到低电平,BOOTIBOOTO可以任意电平状态。STR7ll启动模式配置见表3.2

 

ARM模块除了包含以上几个部分外,还需要其他的外围电路支持才能正常的工作,晶振模块、看门狗复位模块、JTAG调试模块,UART串口模块。

1.晶振模块。

根据STR711的最高工作频率及PLL的工作方式,选择16MHZ的有缘晶振为处理器提供系统时钟,选择犯.769KHZ的无源晶振作为实时时钟,提供时钟信号。16MHZ晶振通过STR7n芯片内部集成的时钟控制分频或升频,可以产生系统需要的不同频率。片内的PLL电路有频率放大和信号提纯的功能,因此,系统可以以较低的时钟信号获得较高的工作频率,这样可以降低高速开关时钟所造成的高频噪声。图3.2是晶振电路图,电容作用是震荡滤波。

2.复位模块。

复位模块电路选择IMP809芯片电路。iMP809,/8沁是IMP公司新研制的一组CMOS监控电路,能够为低功耗微控制器MCU、微处理器MPU或数字系统监视3SV的电源电压。在电源上电、掉电和跌落期间产生不低于140ms的复位脉冲,将该功能集成到一片3脚封装的小芯片内,与采用分立元件或通用芯片基于PBOC智能卡售饭机硬件系统设计与实现构成的电路相比,大大减小了系统电路的复杂性和元器件的数量,显著提高了系统可靠性和精确度。该系列产品能提供高、低两种复位信号电平,还能提供6种复位门限4.63V4.38V4.00V3.08V2.93V2.63V,以供选择。IMP809/810系列芯片主要应用于:微处理器和微控制器系统,嵌入式控制系统,电池供电系统,智能仪器仪表,通信系统,寻呼机,蜂窝移动电话机,手持设备,个人数字助理(PDA)等等。

IMP809/810系列芯片主要特点:6种精确的复位门限,可监视SV3.3V3V电源,140ms的最小复位脉冲宽度,Vcc=l.IV时确保复位信号有效,两种复位信号电平可选,不需要外部元件,微型3SOT23封装。

3.JTAG调试模块。

JTAG(JOintTestActionGrouP,联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议,主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试,JTAG技术是一种嵌入式调试技术,它在芯片内部封装了专门的测试电路飞APTestAccessPort,测试访问口),通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。STR7ll具有JTAG接口,通过JTAG接口,可对芯片内部的所有部件进行访问,因为通过JTAG接口调试嵌入式系统是一种简洁高效的手段,最新标准的JTAG接口采用20跟引脚,各个引脚定义见表3,3

4.UART串口模块。

UART是用于控制计算机与串行设备的芯片。它提供了RS2C数据终端设备接口,这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS232C接口的串行设备通信了。UART通信原理是由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转换为字节,供计算机内部使用并行数据的器件使用。在输出的串行数据流中加入奇偶校验位,并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记,并从接收数据流中删除启停标记。

处理由键盘或鼠标发出的中断信号(键盘和鼠标也是串行设备)。可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。有一些比较高档的UARI,还提供输入输出数据的缓冲区。

STR7ll集成4路通用同步/异步接收/发送器。UARr提供一个全双工通用同步异步串行连接。数据帧格式可通过寄存器进行配置(数据长度,奇偶校验位,停止位数)。几首器执行求错误、帧错误及溢出错误检测〔`0]UARTRS232是两种异步数据传输标准.计算机中的COMICOMZ都是RS232串行通信标准接口,RS232电平是一IOV-IOV,而嵌入式系统的信号电压是TTL电平(0+SV),因此当UART接口连到PC机上时,需要接RS232电平转换电路,通过转换电路实现正常的数据通信。SP3233SIPEX公司的串口转换芯片,满足ElJTIA2犯一F标准,工作电压为+3.OV到巧.SV,满载最小数据速率为12oKbps