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　　嵌入式系統(tǒng)是以實際應(yīng)用為核心，對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專業(yè)計算機(jī)系統(tǒng)，隨著嵌入式系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)功能越來越強(qiáng)，應(yīng)用接口更加豐富，根據(jù)實際應(yīng)用的需要設(shè)計出特定的嵌入式最小系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)，是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員應(yīng)具備的能力，由于ARM嵌入式體系的結(jié)構(gòu)的一致性以及外圍電路的通用性，采用ARM內(nèi)核的嵌入式最小系統(tǒng)的設(shè)計原則和設(shè)計方法基本相同，本文基于MC9328MX1芯片介紹ARM嵌入式最小系統(tǒng)設(shè)計的一般方法。

　　1 MC9328MX1概述

　　MC9328MX1是Motorola公司基于ARM920T的龍珠(Dragon Ball)MX1處理器，MC9328MX1內(nèi)含ARM公司設(shè)計的16/32bit ARM920T微處理器內(nèi)核，采用RISC架構(gòu)的ARM微處理器具有體積小、功耗低、性價比高的特點，主要應(yīng)用于高級信息處理設(shè)備、智能電話、網(wǎng)頁瀏覽器、數(shù)字多媒體播放器、基于流行的Palm OS操作平臺的手提計算機(jī)和無線通信發(fā)射、接收設(shè)備等。

　　MC9328MX1的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

　　MC9328MX1的體系結(jié)構(gòu)如下：全16/32bit RISC架構(gòu)，內(nèi)含效率高、功耗強(qiáng)大的ARM920T的處理器核，支持16bit Thumb和32bit ARM指令集的高性能RISC引擎，支持大、小端模式，內(nèi)部架構(gòu)為大端模式，外部存儲器可分為大、小端模式，基于JTAG接口的方案，邊界掃描接口，用于嵌入式多媒體應(yīng)用集成系統(tǒng)。

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　　MC9328MX1的系統(tǒng)關(guān)系特性為：一體化的16KB指令Cache及16KB數(shù)據(jù)Cache，支持虛擬地址轉(zhuǎn)換存儲器管理單元(VMMU)，支持ROM/SRAM、Flash存儲器、DRAM和外部I/O以8/16/32bit的方式操作，支持EDO/常規(guī)或SDRAM存儲器，使用ARM先進(jìn)的微控制器總線結(jié)構(gòu)(AMBA)，即SoC多主總線接口，利用精簡先進(jìn)的高性能總線(R-AHB)與速度較慢的片上外圍設(shè)備進(jìn)行通信，可同時連接15個外部設(shè)備。

　　盡管嵌入式處理器芯片種類多，引腳繁雜，但根據(jù)它們各自的功能特點，因該分布是有規(guī)律的，在嵌入式最小硬件系統(tǒng)設(shè)計中，要注意區(qū)分處理器芯片引腳的類型，仔細(xì)分析研究關(guān)鍵引腳作用，才能保障最小系統(tǒng)的正常運行。

　　MC9328MX1采用MAPBGA封裝，共有256引腳，MC9328MX1的引腳可分為電源、接地、輸入(I)、輸出(O)、輸入/輸出(I/O)5類。除了電源和接地線有近40根，以及地址總線，數(shù)據(jù)總線和通用I/O接口端，專用模塊SPI、UART、I2C、LCD等接口，需要認(rèn)真仔細(xì)研究的引腳不是很多，電源和接地端是保障系統(tǒng)正常工作最基本的條件之一，輸入類型的有些引腳在系統(tǒng)設(shè)計時必須認(rèn)真仔細(xì)對待，因為有些電平信號直接影響到MC9328MX1的正常工作，輸出類型的引腳主要用于對外設(shè)的控制或通信，由MC9328MX1主動發(fā)出，對MC9328MX1自身的運行不會有太大的影響，輸入/輸出類型引腳是MC9328MX1與外設(shè)的雙向數(shù)據(jù)傳輸通道。

　　2 嵌入式最小系統(tǒng)

　　以ARM內(nèi)核嵌入式微處理器為中心，具有完全相配接的Flash電路、SDRAM電路、JTAG電路、電源電路、晶振電路、復(fù)位信號電路和系統(tǒng)總線擴(kuò)展等，保證嵌入式微處理器正常運行的系統(tǒng)，可稱為嵌入式最小系統(tǒng)。

　　嵌入式最小系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

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　　嵌入式最小系統(tǒng)硬件功能如下：

　　微處理器：MC9328MX1是系統(tǒng)工作和控制中心;

　　電源電路：為MC9328MX1核心部分提供所需的1.80V工作電壓，為部分外圍芯片提供3.0V的工作電壓;

　　晶振電路：為微處理器及其他電路提供工作時鐘，及系統(tǒng)中MC9328MX1芯片使用32KHz或32.768KHz無源晶振;

　　Flash存儲器：存放嵌入式操作系統(tǒng)、用戶應(yīng)用程序或者其他在系統(tǒng)掉電后需要保存的用戶數(shù)據(jù)等;

　　SDRAM：作為系統(tǒng)運行時的主要區(qū)域，系統(tǒng)及用戶數(shù)據(jù)、堆棧均位于該存儲器中;

　　串行接口：用于MX1系統(tǒng)與其他應(yīng)用系統(tǒng)的短距離雙向串行通信;

　　JTAG接口：對芯片內(nèi)部所有部件進(jìn)行訪問，通過該接口對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、編程等;

　　系統(tǒng)總線擴(kuò)展：引出地址總線、數(shù)據(jù)總線和必須的控制總線，便于用戶根據(jù)自身的特定需求，擴(kuò)展外圍電路。

　　3 最小系統(tǒng)硬件的選擇和單元電路的設(shè)計

　　3.1 電源電路設(shè)計

　　電源電路是整個系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，設(shè)計的電源電路必須滿足系統(tǒng)對該電路性能指標(biāo)的要求。MC9328MX1核心部分需1.80V工作電壓，部分外圍芯片需3.30V工作電壓，根據(jù)要求輸入5V直流電壓經(jīng)DC-DC變換，分別為系統(tǒng)提供1.80V和3.30V的工作電壓，不同系統(tǒng)根據(jù)實際功耗，選擇器件設(shè)計電源電路，電源電路如圖3所示。

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