嵌入式系统最小系统硬件设计
嵌入式系统的设计与应用
嵌入式系统的设计与应用随着科技的发展，嵌入式系统已经在各个领域得到了广泛的应用，涉及到的行业非常的广泛，如智能家居、物联网、医疗、工业控制等等。
嵌入式系统是由硬件和软件组成的，它具有占用空间小、能耗低、性能高等优点。
在本文中，将简单探讨嵌入式系统的设计、应用以及未来的发展趋势。
嵌入式系统的设计嵌入式系统的设计分为硬件和软件两部分。
硬件设计中，需要考虑的问题很多，如电源管理、时钟、通信接口、外设等等。
其中，电源管理的设计尤为重要，因为嵌入式系统往往需要小巧轻便、省电节能，而电源管理系统就是为了使系统在工作时能够最大限度地实现功耗管理，从而提高系统的效率和稳定性。
在时钟的设计中，应当考虑到系统的精确度和零部件的通用性等因素，使时钟的设计更加灵活且具有一定的可扩展性。
在通信接口的设计中，要考虑到不同的系统之间的数据互通以及适应性。
在外设选择和集成的设计中，需要考虑到使用范围、系统安全性以及软件的适配等因素。
嵌入式系统的软件部分设计也十分重要，软件的设计和编写要设计合理、规范、可扩展和易于维护等规定。
嵌入式系统软件的开发过程中，会涉及到很多的方面如裸机开发、操作系统、应用程序等等，不同的嵌入式系统开发工具和软件平台都有各自特点和适用范围。
嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用可以应用到各个领域。
在智能家居方面，嵌入式系统可以实现对家居环境的自动化管理，如智能家居系统可实现调节室内温度、照明、音响等功能。
在医疗方面，可以设计开发监测身体各项指标的设备。
在工业控制方面，可以设计开发自动化生产设备和制造工具，以提升生产效率和质量。
在交通设备和智能仓储等诸多方面嵌入式系统都有涉足。
未来的发展趋势随着科技的进步和人们对智能化的需求，未来嵌入式系统的发展前景非常广阔。
从今天的观察来看，随着人工智能技术、机器视觉技术、大数据等领域的蓬勃发展，嵌入式系统将会得到更加广泛的应用。
例如智能家居的开放性、可扩展性、可测量性等因素将会更加受到关注。
嵌入式系统体系结构
嵌入式系统体系结构嵌入式系统体系结构所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。
下面是店铺整理的关于嵌入式系统体系结构，欢迎大家参考!嵌入式系统体系结构：嵌入式系统的组成包含了硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层。
1、硬件层：嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。
嵌入式核心模块=微处理器+电源电路+时钟电路+存储器Cache：位于主存和嵌入式微处理器内核之间，存放的是最近一段时间微处理器使用最多的程序代码和数据。
它的主要目标是减小存储器给微处理器内核造成的存储器访问瓶颈，使处理速度更快。
2、中间层(也称为硬件抽象层HAL或者板级支持包BSP).它将系统上层软件和底层硬件分离开来，使系统上层软件开发人员无需关系底层硬件的具体情况，根据BSP层提供的接口开发即可。
BSP有两个特点：硬件相关性和操作系统相关性。
设计一个完整的BSP需要完成两部分工作：A、嵌入式系统的硬件初始化和BSP功能。
片级初始化：纯硬件的初始化过程，把嵌入式微处理器从上电的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。
板级初始化：包含软硬件两部分在内的初始化过程，为随后的系统初始化和应用程序建立硬件和软件的运行环境。
系统级初始化：以软件为主的初始化过程，进行操作系统的初始化。
B、设计硬件相关的设备驱动。
3、系统软件层：由RTOS、文件系统、GUI、网络系统及通用组件模块组成。
RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。
4、应用软件：由基于实时系统开发的应用程序组成。
嵌入式芯片体系结构介绍1.嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU)嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。
它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。
但与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。
嵌入式最小系统与S3C2410开发板(完全)
• ARM 微处理器目前包括下面几个系列，以及其它厂商基 于 ARM 体系结构的处理器，除了具有 ARM 体系结构的 共同特点以外，每一个系列的 ARM 微处理器都有各自的 特点和应用领域。
– – – – – – – ARM7 系列 ARM9 系列 ARM9E 系列 ARM10E 系列 SecurCore 系列 Inter 的 Xscale Inter 的 StrongARM
– 1．工业控制领域：
• 作为32位的 RISC架构，基于ARM 核的微控制器芯片不但占据了高 端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用 领域扩展，ARM 微控制器的低功耗、高性价比，向传统的 8 位/16 位微控制器提出了挑战。
– 2．无线通讯领域：
• 目前已有超过 85%的无线通讯设备采用了 ARM 技术， ARM 以其高 性能和低成本，在该领域的地位日益巩固。
– 4．片内外围电路的选择
• 除 ARM 微处理器核以外，几乎所有的 ARM 芯片均根据各自 不同的应用领域，扩展了相关功能模块，并集成在芯片之中， 我们称之为片内外围电路，如 USB 接口、IIS 接口、LCD 控 制器、键盘接口、RTC、ADC 和 DAC、DSP 协处理器等， 设计者应分析系统的需求，尽可能采用片内外围电路完成所需 的功能，这样既可简化系统的设计，同时提高系统的可靠性。
2.1 ARM 微处理器概述
– 2．系统的工作频率
• 系统的工作频率在很大程度上决定了 ARM 微处理 器的处理能力。ARM7 系列微处理器的典型处理速 度为 0.9MIPS/MHz，ARM9系列微处理器的典型处 理速度为 1.1MIPS/MHz，常见的 ARM9 的系统主 时钟频率为 100MHz-233MHz，ARM10 最高可以 达到 700MHz。不同芯片对时钟的处理不同，有的 芯片只需要一个主时钟频率，有的芯片内部时钟控 制器可以分别为 ARM 核和 USB、UART、DSP、 音频等功能部件提供不同频率的时钟。 • 本书所讨论的 S3C2410 时钟频率为 200MHz 以上， 若更换成 S3C2440 时钟频率最高可达到 500MHz。
嵌入式最小系统设计PPT课件
81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96
VD1/GPD1 97
VD0/GPD0 98
RXD0/GPE2 99
TXD0/GPE1 100
DATA31/nCTS0/GPC15 101
DATA30/nCTS0/GPC14 102
DATA29/RxD1/GPC13 103 DATA28/TxD1/GPC12 104
7个起始地址固定及大小可编程的地址空间。
1个起始地址及大小可变的地址空间。
所有存储器空间的访问周期都可通过编程配置。
提供外部扩展总线的等待周期。
在低功耗模式下支持DRAM/SDARM自动刷新。
支 持 地 址 对 称 或 非 地第址18页对/共称102的页 D R A M 。
3. cache和片内SRAM 4路相连统一的8KB指令/数据cache。 未作为cache使用的0/4/8KB cache存储空间可作为片内SRAM使用。 cache伪LRU（最近最少使用）的替换算法。 通过在主内存和缓冲区内容之间保持一致的方式写内存。 具有4级深度的写缓冲。 当缓冲区出错时，请求数据填充。
• SDRAM存储器作为系统运行时的主要区域，系
第3页/共102页
• JTAG接口可对芯片内部的所有部件进行访问，通 过该接口可对系统进行调试、编程等。
单片机最小应用系统制作实训报告
单片机最小应用系统制作实训报告《单片机最小应用系统制作实训报告》一、实训目的和背景单片机是嵌入式系统的核心，其应用广泛，包括家电控制、智能家居、工业控制等。
为了提高学生对单片机的理论和实践掌握能力，本次实践任务是制作一个单片机最小应用系统，以培养学生的创新意识和动手能力。
二、实训内容和步骤1.实训准备根据实验要求，选取合适的单片机型号，并准备相应的开发板、开发软件和实验器材。
2.系统设计根据实训要求，设计单片机系统的硬件和软件结构。
硬件部分包括单片机、外围设备（如按键、LED等）的连接方式和引脚分配；软件部分包括初始化设置和主程序的设计。
3.硬件搭建根据设计方案，将单片机和外围设备连接起来，并进行电路布线和焊接等工作。
4.软件编程使用开发软件对单片机进行编程，实现系统的功能。
根据设计方案，编写初始化设置的代码和主程序的代码，并进行调试和修改。
5.系统测试将制作好的单片机应用系统与外围设备连接，进行功能测试和性能评估。
调试系统，确保其各项功能正常运行，同时测试系统的稳定性和可靠性。
6.实训总结根据实训经验，总结制作单片机最小应用系统的过程中遇到的问题和解决方法，总结经验教训，并提出改进意见。
三、实训结果和体会通过实践制作单片机最小应用系统，我收获了许多经验和体会。
首先，在系统设计阶段，我深入了解了单片机的硬件和软件结构，对于系统连接和引脚分配有了更深入的理解。
其次，在硬件搭建和焊接过程中，我学会了认真仔细地进行电路布线和焊接，确保电路的正确连接和稳定性。
此外，编程过程中，我掌握了单片机的初始化设置和主程序设计的方法，提高了自己的编程能力。
通过实训测试，我发现单片机最小应用系统能够正常运行，实现了预期的功能，并且稳定性和可靠性良好。
同时，我也意识到在实践过程中，遇到问题是很正常的，关键是要善于思考和解决问题，通过调试和修改，最终找到正确的解决方案。
总之，通过这次实训，我不仅学到了单片机的基本原理和应用技术，更重要的是培养了自己的动手能力和创新意识。
嵌入式系统硬件体系结构设计
嵌入式系统硬件体系结构设计一、嵌入式计算机系统体系结构体系主要组成包括：硬件层中涵盖嵌入式微处理器、存储器（sdram、rom、flash等）、通用设备USB和i/oUSB（a/d、d/a、i/o等）。
在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。
其中操作系统和应用程序都可以固化在rom中。
硬件层与软件层之间为中间层，也称作硬件抽象化层（hardwareabstractlayer，hal）或板级积极支持纸盒（boardsupportpackage，bsp），它将系统上层软件与底层硬件拆分开去，并使系统的底层驱动程序与硬件毫无关系，上层软件开发人员无须关心底层硬件的具体情况，根据bsp层提供更多的USB即可展开研发。
该层通常涵盖有关底层硬件的初始化、数据的输出/输入操作方式和硬件设备的布局功能。
3.系统软件层系统软件层由实时多任务操作系统（real-timeoperationsystem，rtos）、文件系统、图形用户USB（graphicuserinterface，gui）、网络系统及通用型组件模块共同组成。
rtos就是嵌入式应用软件的基础和研发平台。
功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。
一个嵌入式系统装置通常都由嵌入式计算机系统和继续执行装置共同组成，而嵌入式计算机系统就是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层共同组成。
继续执行装置也称作被控对象，它可以拒绝接受嵌入式计算机系统收到的掌控命令，继续执行所规定的操作方式或任务。
本网关硬件环境以单片机s3c2440芯片和dm9000以太网控制芯片为主，实现rj45接口和rs232接口的数据传输。
内容包括硬件环境的初始化，数据的收发控制，封包解包设计，操作系统的移植等。
硬件框图就是直观的将每个功能模块列举，也就是一个基本的模块女团，可以简约的每个模块的功能彰显出。
嵌入式开发教程之AT91RM9200微处理器的最小系统设计
千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构
千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构
JTAG(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，是开发、调试嵌入式系统的一种简洁高效的 手段。它有2种接门标准：14针接口和20针接口。 本设计中选择20针接口标准。
Leabharlann 千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构
存储器模块包括Flash存储器和SRAM存储器两个部分。 Flash存储器用于存储系统运行所需的程序和重要数据，即使掉电程 序和数据都不会丢失。设计中推荐电路为Intel公司生产的28F640J3A， 其存储容量为64 Mbit(8 MB)，工作电压为2.7 V～3.6 V，采用48引脚 TSOP封装，16位数据宽度。它所需引脚为A[24：]、D[15：0]、NRST、 BFCS_NCS0、CFOE_NOE_NRD、CFWE_NWE_NWR0。 SDRAM存储器的作用是存放系统运行时的程序和数据，掉电后该部 分程序和数据会丢失。设计中使用2片数据宽度为16位的SDRAM并行运 行作为一个32位数据宽度的SDRAM模块，以充分发挥微处理器32位数 32 SDRAM 32 据宽度的高性能。SDRAM模块所需的引脚为A[0：11]、A[13：17]、 D[0：31]、NBS1、NBS3、SD-CKE、SDCK、SDCS、RAS、CAS、 SDWE。推荐使用的SDRAM电路为Hynix公司 生产的HY57V651620BTC，其工作电压为3.3 V，单片存储容量为4组 ×16 Mbit，54引脚TSOP封装，兼容LVTTL电平接口，支持自动刷新和 自刷新。
千锋嵌入式学院 最专业的嵌入式培训机构
引言 AT91RM9200 91RM9200简介 1 AT91RM9200简介 2 硬件设计 2.1 电源电路 2.2 晶体振荡器电路 2.3 复位电路 JTAG接口电路 2.4 JTAG接口电路 2.5 存储器模块 UART串行调试接口 2.6 UART串行调试接口 3 硬件调试 4 结束语
单片机最小系统
单片机最小系统单片机最小系统是指以单片机为核心，配以必要的外围电路，实现一定功能的电路系统。
它通常包含单片机、电源、时钟电路、复位电路和程序存储器等部分。
下面将详细介绍单片机最小系统的构成和特点。
单片机：单片机是整个系统的核心，它负责数据处理和控制信号输出。
常用的单片机型号有AT89CPIC16F877A等。
电源：为单片机提供电能，一般采用直流电源，如5V、3V等。
时钟电路：为单片机提供时钟信号，常用的时钟芯片有0592MHz和4MHz等。
复位电路：当单片机出现程序跑飞或异常情况时，可以通过复位电路使单片机重新启动。
常用的复位芯片有MAX811等。
程序存储器：用于存储单片机程序，常用的存储器有EPROM、EEPROM 和Flash等。
结构简单：单片机最小系统以单片机为核心，配以外围电路，结构简单，易于实现。
功能灵活：通过编程，单片机可以实现各种不同的功能，如数据采集、控制输出、通信等。
可靠性高：由于单片机最小系统结构简单，所以其可靠性较高，适用于各种工业控制和智能家居等领域。
成本低廉：单片机最小系统的硬件成本较低，适用于各种低成本应用场景。
单片机最小系统是一种简单、灵活、可靠且低成本的电路系统，广泛应用于各种嵌入式系统开发中。
随着物联网、智能家居等领域的快速发展，单片机最小系统的应用前景也将更加广阔。
在嵌入式系统和智能硬件领域，单片机最小系统作为一种基本的控制器单元，具有广泛的应用价值。
本文将介绍单片机最小系统的设计与应用，包括系统设计、系统应用和系统优化等方面的内容。
单片机最小系统通常由微处理器（MCU）、电源电路、时钟电路和复位电路等组成。
在设计单片机最小系统时，需要根据具体的应用需求选择合适的微处理器，并搭建相应的电源电路、时钟电路和复位电路。
单片机最小系统的架构设计应考虑应用需求和系统可靠性。
一般而言，系统架构应包括以下几个部分：（1）微处理器：作为系统的核心，微处理器负责数据计算、处理和传输等任务。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
引言
嵌入式系统是以应用为中心，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。
本文主要研究了基于S3C2410的嵌入式最小系统，围绕其设计出相应的存储器、总电源电路、复位电路等一系列电路模块。
嵌入式最小系统
嵌入式最小系统即是在尽可能减少上层应用的情况下，能够使系统运行的最小化模块配置。
以ARM内核嵌入式微处理器为中心，具有完全相配接的Flash电路、SDRAM电路、JTAG电路、电源电路、晶振电路、复位信号电路和系统总线扩展等，保证嵌入式微处理器正常运行的系统，可称为嵌入式最小系统。
对于一个典型的嵌入式最小系统，以ARM处理器为例，其构成模块及其各部分功能如图1所示，其中ARM微处理器、FLASH和SDRAM模块是嵌入式最小系统的核心部分。
微处理器——采用了S3C2410A ；
电源模块——本电源运用5V 的直流电源通过两个三端稳压器转换成我们所设计的最小系统所需要的两个电压，分别是3.3V 和1.8V ，3.3V 的给VDDMOP ，VDDIO,VDDADC 等供电，而1.8V 的给VDDi 和RTC 供电。
时钟模块（晶振）——通常经ARM 内部锁相环进行相应的倍频，以提供系统各模块运行所需的时钟频率输入。
32.768kHz 给RTC 和Reset 模块，产生计数时钟，10MHz 作为主时钟源； Flash 存储模块——存放嵌入式操作系统、用户应用程序或者其他在系统掉电后需要保存的用户数据等；
SDRAM 模块——为系统运行提供动态存储空间，是系统代码运行的主要区域；
复位模块——实现对系统的复位；
1.8V 电源LDD 稳压
SDARM 32MB (use
JTAG 接口
REST 电路256字
节E2PROM E2PROM
UART 串口功能扩展
32768Hz 晶振RTC 时钟源
S3C2410A-20
(ARM920T) (16KB I-Cache,16KB
D-Cache)
SDARM 32MB (use
NOR FLASH 2MB (use。
上电顺序为3.3V－2.5V。
其中5V－2.5V转换电路前面连接RC 延迟网络，可获得比3.3V较晚些的上电时间，时间设为约10ms。
电源电路中使用了大量的去耦电容，用于滤除交流成分，使输出的直流电源更平滑。
同时，每个芯片的电源引脚和地之间都连接了这样的去耦电容，以防止电源噪声影响元件正常工作。
三复位电路
（3）.存储器电路原理
1)Nor Flash
SST39VF1601是16位宽的存储器，每次读操作可取2字节数据，对于S3C2410A来说相应于半字节对其操作地址最小变化值为
0x00000002，因此将S3C2410A的ADDR1引脚与SST39VF1601的A0引脚连接，不用ADDR0引脚，其它地址一次递增连接即可。
2）SDRAM存储器
此32位总线的存储器由两片16位的SDRAM(HY57V561620)组成，使用 s3c2410a的Ngcs6片选信号，用U4与数据总线的低16相连，U5与数据总线的高16位相连。