【ARM9嵌入式系统硬件设计指南】嵌入式输入设备设计
【ARM9嵌入式系统硬件设计指南】EasyARM-i.MX283(7)A使用指南
【ARM9嵌入式系统硬件设计指南】EasyARM-i.MX283(7)A使用指南ZLG致远电子十余年的嵌入式硬件设计秘笈首度公开！《ARM9嵌入式系统硬件设计指南》配套划时代精品EasyARM-i.MX283A 开发平台同期发布，深入剖析ARM9 硬件设计的每一个毛孔，助您完成前所未有的技术飞跃！3.2 EasyARM-i.MX283(7)A使用指南3.2.1 开发必备工具1．电源接头EasyARM-i.MX283(7)A电源接头可以选择采用OPEN工业插座和MicroUSB 接口两种方式，系统默认为MicroUSB（J12）供电。
如需使用OPEN工业插座供电，需要取下MicroUSB （J12），将OPEN工业插座（J3）焊接上，推荐外接5V±2%，1A的电源。
图3-5 OPEN工业插座（非标配）图3-6 MicroUSB线（非标配）注：采用电脑USB 供电的时候，标准的电脑 USB 只能提供500mA的以内电流，如果EasyARM-i.MX283(7)A接大尺寸的显示屏或者USB 挂载大电流的USB 设备的时候，请注意供电电流，否则会对电脑造成影响。
USB-Host0(CZ2)与USB_Device(J5)共用一路USB OTG，因此不能同时插入设备。
可以通过跳线JP5选择使用Host还是Device功能，默认为Host，当短接跳线JP5时，使用Device 功能。
2．网线EasyARM-i.MX283(7)A提供了1路10/100M自适应以太网接口。
该以太网接口可以用于系统应用软件调试和网络通讯等试验。
实验室应用中，可以选择家用的普通网线；工业应用中，建议使用屏蔽网线。
图3-7 普通网线（非标配）3．TF卡EasyARM-i.MX283(7)A提供了1路TF卡存储接口，可以用于系统启动、恢复，数据存储等应用。
EasyARM-i.MX283(7)A芯片内部Boot启动阶段的TF卡驱动能力较弱，建议使用Class4的TF卡进行开发实验。
【ARM9嵌入式系统硬件设计指南】嵌入式处理器
【ARM9嵌入式系统硬件设计指南】嵌入式处理器摘要近年来，随着微处理器制造技术的发展，越来越多的嵌入式系统用嵌入式处理器建造，而不是用通用处理器。
这些嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的处理器。
本章节为您介绍嵌入式处理器和它的分类。
ZLG致远电子十余年的嵌入式硬件设计秘笈首度公开！《ARM9嵌入式系统硬件设计指南》配套划时代精品EasyARM-i.MX283A 开发平台同期发布，深入剖析ARM9 硬件设计的每一个毛孔，助您完成前所未有的技术飞跃！1.2 嵌入式处理器1.2.1 嵌入式处理器介绍普通个人计算机（PC）中的处理器是通用目的的处理器。
它们的设计非常丰富，因为这些处理器提供全部的特性和广泛的功能，故可以用于各种应用中。
使用这些通用处理器的系统有大量的应用编程资源。
例如，现代处理器具有内置的内存管理单元（MMU），提供内存保护和多任务能力的虚存和操作系统。
这些通用的处理器具有先进的高速缓存逻辑。
许多这样的处理器具有执行快速浮点运算的内置数学协处理器。
这些处理器提供接口，支持各种各样的外部设备。
这些处理器能源消耗大，产生的热量高，尺寸也大。
其复杂性意味着这些处理器的制造成本昂贵。
在早期，嵌入式系统通常用通用目的的处理器建造。
近年来，随着微处理器制造技术的发展，越来越多的嵌入式系统用嵌入式处理器建造，而不是用通用处理器。
这些嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的处理器。
一类嵌入式处理器注重尺寸、能耗和价格。
因此，某些嵌入式处理器限定其功能，即处理器对于某类应用足够好，而对于其他类的应用可能就不够好了。
这就是为何许多的嵌入式处理器没有太高的CPU速度的原因。
例如，为个人数字助理（PDA）设备选择的就没有浮点协处理器，因为浮点运算没有必要。
这些处理器可以是16 bit地址体系结构，而不是32 bit 的；处理器可以是200MHz CPU频率，因为应用的主要特性是交互和显示密集性的，而不是计算密集性的。
ARM9嵌入式系统设计基础教程
ARM9嵌入式系统设计基础教程嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，通常由处理器、存储器、外设和操作系统等组成，用于控制和管理各种设备和系统。
ARM9是目前应用最广泛的一种嵌入式处理器，具有低功耗、高性能和低成本等优势。
本教程将介绍ARM9嵌入式系统的设计基础，包括硬件和软件方面的内容。
一、硬件设计基础1.处理器选择：ARM9嵌入式系统的核心是处理器，我们需要选择合适的ARM9处理器作为系统的处理器，常用的有ARM926EJ-S、ARM966E-S 和ARM968E-S等。
选择处理器时需要考虑处理能力、功耗和接口等因素。
2. 外设选择：嵌入式系统的外设通常包括存储器、输入输出接口、通信接口和传感器等。
我们需要选择合适的外设来满足系统的功能需求，常用的有SDRAM、NOR Flash、NAND Flash、UART、SPI、I2C、USB和Ethernet等。
3.PCB设计：嵌入式系统的PCB设计需要考虑信号完整性、电磁兼容性和功耗管理等因素。
我们需要合理布局和布线，进行必要的层间隔离和信号屏蔽，以保证系统的稳定性和可靠性。
4.供电设计：嵌入式系统的供电设计需要考虑电源的稳定性和效率，以及功耗的管理和优化。
我们需要选择合适的电源芯片，并进行必要的电源管理和电池管理等设计。
5.调试和测试：嵌入式系统的调试和测试是设计过程中的重要环节。
我们需要选择合适的调试和测试工具，例如ICE、JTAG和仿真器等，通过硬件和软件的调试手段来验证系统的正确性和稳定性。
二、软件设计基础1. 操作系统选择：嵌入式系统的操作系统是软件开发的基础，常用的操作系统有Linux、Windows CE和RTOS等。
我们需要根据系统的需求选择合适的操作系统，并进行必要的移植和配置。
2.驱动程序开发：嵌入式系统的外设和接口需要编写相应的驱动程序来完成硬件的初始化和控制。
我们需要掌握设备驱动程序的开发方法和技巧，例如寄存器编程、中断处理和DMA等。
ARM9嵌入式设计
1 项目名称基于ARM的视频采集系统的设计2项目需求分析2.1设计思路构建本设计所需的硬件电路，并且搭建软件开发的环境，最后，编写应用程序，实现通过USB口对摄像头采集到的视频数据进行读取，并能在液晶屏中实时的显示采集的结果。
2.2 任务目标在硬件电源启动之后，同时，ARM处理器上能够自动开启视频采集程序，该程序通过USB口对图像进行实时的采集，并把采集的结构以320*240的图像大小显示在4.3寸的液晶屏上。
并且，确保图像传输的稳定、实时和不失真。
2.3 实现方法在硬件的设计上，本系统采用了Samsung公司生产的S3C2440芯片作为嵌入式处理器，再结合系统所需的外围硬件构成基本硬件电路。
主要包括二大部分：处理器和存储器部分；电源时钟复位电路部分；外围接口电路部分。
在软件的设计上，包括嵌入式软件平台的构建，如何移植Linux操作系统，以及基于嵌入式Linux下USB接口摄像头视频设备程序设计与移植。
4概要设计本文所设计的采集系统按功能可划分为嵌入式主控模块、视频采集模块和显示模块等三大部分。
图4-1为本系统的软硬件流程图:1. USB数字摄像头采集图像数据。
2.采集传输应用程序通过摄像头驱动从摄像头获取到采集的图像数据。
3.把采集到的图像按照分辨率为320*240实时的显示在4.3寸的液晶屏上。
图4-1 软硬件流程图本系统的嵌入式主控模块是基于Samsung公司生产的S3C2440这款处理器，主要作用是实现对各模块数据的响应、处理以及控制。
在硬件上，主控模块包括电源、时钟、复位电路、存储模块等。
在软件上，主控模块上运行Linux操作系统，管理各应用程序模块进程并调度各进程。
5详细设计5.1采集系统的硬件平台设计本系统的核心处理器为二星公司的S3C2440，外扩64M的SDRAM存储器以及64M的FLASH存储器，外围接口电路模块:包括USB接口电路，以太网网卡DM9000接口电路以及USB口数字摄像头等。
ARM9嵌入式系统设计
8.6MiniGUI输入引擎IAL的开发8.6.1 IAL引擎简介MiniGUI引入了输入抽象层（Input Abstract Layer，即IAL）的概念。
抽象层的概念类似于Linux虚拟文件系统的概念。
它定义了一组不依赖于任何特殊硬件的抽象接口，所有顶层的输入处理都建立在抽象接口之上。
由于实现这一输入抽象接口的底层代码是一种类似于操作系统驱动程序的“输入引擎”，所以它的设计实际上是一种面向对象的程序结构。
利用这种抽象接口，可以将MiniGUI方便地移植到其他POSIX系统上。
一般嵌入式Linux 操作系统都具有FrameBuffer的支持，所以针对特定嵌入式设备，只需要编写输入引擎IAL 即可。
8.6.2IAl引擎的开发现以EL-ARM-830实验箱采用的4×4键盘为例介绍IAL引擎的开发。
EL-ARM-830实验箱的键盘布局如图8.6所示。
键盘分为两套布局，第一布局为功能键布局，括号内为注释的功能；第二布局为十六进制数0～E布局。
两套布局通过键F进行转换。
相应的IAL输入引擎是在触摸屏的输入引擎（src/ial/ads.c）基础上修改的，src/ial/ads.C文件通过调用InitADSInput()函数，进行输入引擎的初始化。
修改后的输入引擎初始化函数如下。
F（转换）B 7 3E （TAB）A 6（上）2D （SPACE）9 5 1（右）C （CTL）8（ALT）4（下）（回车）图8.6 EL-ARM-830实验箱的键盘布局BOLL InitADSIput (INPUT *input, const char* mdev, const char* mtype) //只读形式打开键盘设备KDB_fd=open（"/dev/Kbd7279",o_RDONLY）;If(kbd_fd<0){Fprintf (stderr,"IAL:Can not open touch screen!\n");Return FALSE;}//关闭键盘锁灯Led_off();//输入引擎与虚拟接口之间的联系input->update_mouse=mouse_update;input->get_moouse_xy=mouse_getxy;input->set_mouse_xy=NULLinput->get_mouse_button=mouse_getbutton;input->set_mouse_range=NULL;input->update_keyboard=keyboard_update;input->get_keyboard_state=keyboard_getstate;input->set_leds=NULL;input->wait_event=wait_event;mousex=0;mousey=0;return TRUE；与键盘相关的驱动函数有3个：keyboard_update()、keyboard_getstate（）和wait_event （）。
嵌入式arm 9说明书
嵌入式arm 9说明书尊敬的用户：您好！感谢您选择我们的嵌入式ARM9设备。
本说明书旨在为您提供关于该设备的详细说明，以确保您正确地使用和维护该设备，并最大限度地发挥其性能。
在使用本设备前，请务必仔细阅读并理解本说明书的每个部分。
一、设备简介嵌入式ARM9设备是一款高性能的嵌入式系统，专为各种嵌入式应用而设计。
它采用ARM9处理器作为核心，配备丰富的外设和接口，能够满足各种复杂的应用需求。
本设备具有高可靠性、低功耗和高效能的特点，适用于各种工业控制、智能仪表、物联网设备等领域。
二、设备连接1.连接硬件：将设备与相关硬件（如显示器、键盘、传感器等）正确连接，确保信号线和电源线的连接正确。
2.配置软件：根据说明书中的操作指南，正确配置操作系统的参数和驱动程序，确保设备与相关软件顺利对接。
3.注意事项：在连接过程中，请注意安全，遵循相关安全规定和操作规程。
如有疑问，请咨询售后服务部门。
三、使用指南1.启动设备：按照说明书中的步骤，正确启动设备，并检查是否有任何初始化的错误信息。
2.操作界面：熟悉设备的操作界面，包括菜单、按钮、指示灯等，了解如何与设备进行交互。
3.应用程序开发：根据说明书中的示例代码和文档，进行应用程序的开发和调试。
确保按照正确的步骤和规范进行操作。
4.定期维护：定期对设备进行清理、检查和保养，确保其正常运行。
如有异常情况，请及时联系售后服务部门。
四、注意事项1.请勿在无专业人员指导下操作设备，以免发生意外。
2.请勿拆卸或更改设备的任何部件，以免损坏设备或造成安全隐患。
3.避免在高温、潮湿、震动等恶劣环境下使用设备。
4.避免使用超过设备额定功率的电源，以免损坏设备。
5.如发现设备出现异常声音或故障，请立即停止使用并与售后服务部门联系。
五、常见问题及解决方法以下是一些常见问题的解答：1.如何正确安装和使用设备的驱动程序？答：请根据说明书中的操作指南正确安装驱动程序，并确保设备的连接和电源正常。
ARM9系统的硬件设计
ARM9系统的硬件设计ARM9系统的硬件设计指的是基于ARM9内核的嵌入式系统的硬件组成和设计方法。
ARM9是英国ARM公司推出的第九代32位内核处理器，被广泛应用于移动设备、嵌入式系统、消费电子产品等领域。
下面将详细介绍ARM9系统的硬件设计内容。
一、ARM9系统硬件设计的基本原则1.系统性能和功耗平衡：硬件设计要充分考虑系统性能和功耗之间的平衡，尽量在不影响系统性能的情况下降低功耗。
2.硬件模块化设计：将整个系统划分为多个模块，每个模块负责特定的功能，便于维护和升级。
3.充分利用硬件资源：合理利用硬件资源，提高系统的性能和效率。
4.合理布局和连接：设计时应合理布局硬件组件和引脚连接，减少信号干扰和传输延迟。
5.异常处理：系统设计要考虑到异常情况的处理，保证系统的稳定性和可靠性。
二、ARM9系统硬件设计的基本组成1.处理器：ARM9内核的处理器是系统的核心部件，负责执行指令和控制系统运行。
2.存储器：包括RAM、ROM和闪存等，用于存储指令和数据，RAM用于存储工作数据，ROM和闪存用于存储软件和操作系统。
3.外设接口：包括串口、并口、USB接口等，用于与外部设备通信。
4.时钟和定时器：时钟提供系统的时序和时基，定时器用于定时和计数。
5.中断控制器：用于处理外部中断和异常，保证系统的正常运行。
6.显示控制器：用于控制和管理显示设备，如LCD显示屏。
7.输入输出设备：如触摸屏、键盘、鼠标等，用于用户与系统的交互。
8.电源管理：包括电源管理单元和电源管理软件，用于控制和管理系统的电源消耗。
三、ARM9系统硬件设计的关键技术1.PCB设计：根据系统需求和硬件组件的布局，设计合适的PCB板，保证信号传输的稳定和可靠。
2.时钟设计：根据系统需求设计合适的时钟方案，保证系统的协调和同步。
3.内存管理：根据系统的存储需求，选择适当的存储器类型和容量，合理划分存储区域。
4.性能优化：通过合理的硬件配置和系统参数调整，提高系统的运行速度和性能。
新编文档-ARM9嵌入式系统的设计基础教程 第一至六章 课件-精品文档
IP核分为用硬件描述语言（hardware Description Language， HDL）文本形式提交给用户，经过RTL级设计优化和功能验证， 但其中不含有任何具体的物理信息的软核（Soft IP Core）；完成 软核所有的设计外，还完成了门级电路综合和时序仿真等设计环 节，一般以门级电路网表的形式提供给用户的固核（Firm IP Core）；基于物理描述，并经过工艺验证，具有可保证的性能， 提供给用户的形式是电路物理结构掩模版图和全套工艺文件的硬 核（Hard IP Core）。IP软核以源代码的形式提供的，IP知识产 权不易保护。IP硬核易于实现IP保护，缺点是灵活性和可移植性 差。
（3）实时操作系统阶段
20世纪90年代，面对分布控制、柔性制造、数字化通信和信息家 电等巨大市场的需求，嵌入式系统飞速发展。随着硬件实时性要 求的提高，嵌入式系统的软件规模也不断扩大，实时多任务操作
系统（Real-time Operation System，RTOS）逐渐形成，系统能 够运行在各种不同类型的微处理器上，具备了文件和目录管理、 设备管理、多任务、网络、图形用户界面Graphic User Interface， GUI）等功能，并提供了大量的应用程序接口Application Programming Interface，API），从而使应用软件的开发变得更 加简单。
目前全球IP核市场处于快速成长的阶段，EDA联盟、RAPID联盟、 VCX联盟与VSIA联盟等都在积极推动IP核的开发、应用及推广。 其中，EDA联盟主要是以如何提供更好的EDA软件工具为主， VSIA联盟主要针对IP核的定义、开发、授权及测试等建立一个公 开的共性规范。ARM、Rambus和MIPS在十大IP供应商排行中居 前3位。
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【ARM9嵌入式系统硬件设计指南】嵌入式输入设备设计摘要：嵌入式系统可以对各种数据信息进行快速计算、分析、输出，即完成对数据的处理。
但计算机系统无法主动产生数据和结果。
对数据的处理结果做出何种决策和反应，很多时候就需要用户“告诉”系统如何执行下一步动作，或是给出决策的依据。
ZLG致远电子十余年的嵌入式硬件设计秘笈首度公开！《ARM9嵌入式系统硬件设计指南》配套划时代精品EasyARM-i.MX283A 开发平台同期发布，深入剖析ARM9 硬件设计的每一个毛孔，助您完成前所未有的技术飞跃！
7.1 嵌入式输入设备设计
嵌入式系统可以对各种数据信息进行快速计算、分析、输出，即完成对数据的处理。
但计算机系统无法主动产生数据和结果。
对数据的处理结果做出何种决策和反应，很多时候就需要用户“告诉”系统如何执行下一步动作，或是给出决策的依据。
这时，就需要使用输入设备将用户的“指示”或“依据”传递给嵌入式系统。
常见的人机交互输入设备包括按键、触摸屏、麦克风及其他各类用户可控输入的传感器等。
随着科技的发展，不仅我们常见的交互输入设备出现了新的形态，而且也出现了不少新的交互输入方式。
比如，现在手机中的电容按键及重力感应传感器、距离传感器。
现在的交互设备不仅体现在硬件设备的复杂性上，而且在相关数据的复杂性上也与以往有了较大的增加。
比如，可用于语音输入的麦克和可用于人脸识别的摄像头，为了完成这些人机交互输入，除了硬件输入设备对信息采集外，还需要后台进行大量的数据处理，以帮助系统“理解”用户的“输入信息”。
下面我们详细介绍最常用的两种输入设备：键盘/按键、触摸屏。
7.1.1 键盘
键盘是嵌入式应用的常用外部设备之一。
键盘是由若干个按键组成的开关矩阵，它是最简单的数字量输入设备。
对系统而言，键盘上不同的按键代表着不同的含义（一般来说，按键的含义可通过软件定义）。
用户通过按动键盘的按键，输入数据或命令，实现简单的人机交互。
1．键盘的基本电路
键盘的基本电路是一个接触开关，通、断两种状态分别表示逻辑“0”和“1”。
如图7.1所示，当开关打开时，处理器检测到相应引脚为高电平，表示逻辑“1”；当开关闭合时，处理器检测到相应引脚为低电平，表示逻辑“0”。
2．键盘的分类
按键排布的方式，键盘可分为可分成独立式按键键盘和矩阵式按键键盘；按读入键值的方式，可分为直读方式和扫描方式；按编码方式，可分成非编码方式和硬件编码方式；按微处理器响应方式可分为中断方式和查询方式。
以上各种方式组合可构成不同硬件结构和接口的键盘。
以下介绍较为常用的两种方式。
(1)、独立式
独立式按键键盘是指将每个独立按键按一对一的方式直接接到微处理器的I/O输入端口，如图7.1所示。
读键值时，处理器可以检测相应I/O输入端口的状态，判定输入电平，确定输入的逻辑值。
按键之间在硬件和读取方式上均相互独立，所以习惯称这种按键为独立式按键。
这种方式在软硬件上实现均比较简单，但每一个按键都占用一个I/O端口，占用的资源较多，一般在按键数量较少，微处理器I/O资源充足时采用。
图7.1 键盘模型及按键抖动示意图
(2)、矩阵式
矩阵式键盘是用n条I/O线组成行输入口，m条I/O线组成列输出口，在行列线的每一个交点上设置一个按键。
如图7.2（b）所示，为一个4行4列的矩阵键盘。
矩阵式键盘读取键值一般采用逐行扫描的方式，即输出口按位轮换输出低电平，再从输入口读入信息，最后计算各次从输入口读取的信息，获得键码。
例如，将row0~3配置为输出模式，col0~3配置为输入模式；现将row0输出低电平，row1~3输出高电平，读取col0~3；如果此时第0行0列的按键有按下，则col0检测到输入为低电平，其他列为高电平。
这种方式占用I/O线较少，在按键较多的应用中采用较多。
设计键盘时，通常小于4个按键的应用，可以使用独立式接口。
如果按键较多，为了减少微处理器的I/O端口的占用，可以使用矩阵式键盘。
图7.2 独立键盘与矩阵键盘
另外，如果使用处理器I/O直接与矩阵键盘接口相连，上述矩阵键盘的检测方式需要处理器不断对接口扫描检测。
对速度较快的处理器来说，这种检测方式是对处理器的极大浪费。
所以实际应用中建议使用专门的矩阵键盘的驱动芯片或I/O扩展芯片，来实现对矩阵键盘的检测，比如ZLG7290、CA T9555等扩展芯片。
使用驱动或I/O扩展芯片，可以将处理器从简单但频繁的键盘扫描动作中解放出来。
如图7.3为ZLG7290实现矩阵键盘应用的基本电路，该芯片支持2×8个I/O扩展，采用I2C接口与处理器连接，并支持中断输出，最大可扩展8×8的矩阵键盘。
图7.3 ZLG7290矩阵键盘电路。