VC语言上片内资源的实现设计与实现

摘 要计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落。在我们的生活当中，出现的越来越多的电子产品也飞快地更新换代。作为众多电子产品核心，嵌入式处理器也飞速地发展着。作为32位单片机最为典型点代表ARM已经被广泛地应用到通讯产品、安全产品、汽车、网络应用等总多领域。本论文从ARM的发展历史，发展前景讲起，简单介绍了ARM7核的通性和S3C44BOX的特性。然后学习了相关器件如ADC、IIS(Inter-IC Sound)的应用。同时,做了在音频驱动程序设计综合使用了DMA、分段多缓存区和内存映射技术以提高性能，满足音频实时性的要求、DMA缓存区设计和内存管理、通过设置IIS寄存器控制音频设备的初始化，并且初始化设备的工作参数(包括速度、声道、采样宽度)等工作。本文主要使用的技术为嵌入式系统高级C语言编程、交叉编译方法、ARM7TDMI汇编以及高级C语言程序设计与ARM汇编程序设计的混合和相互调用等。通过对ADC转换器和IIS总线音频播放功能的实现，强化了嵌入式系统、底层编程的知识，了解数模转换的基本原理。本设计实现了在Bootloader(bios)上的功能实现，与在操作系统上实现设备驱动程序的编程还有一定的差距。关键词：ARM7；S3C44BOX；ADC；IIS；接口。1 绪论在硬件结构上ARM7虽然是8位单片机的延续和升级，但在芯片的硬件设计、编写程序上与后者有非常大的区别。虽然我们对intel X86汇编有一定的学习，具备了一定底层编程的基本知识，在ARM汇编的学习和研究上有一定的基础，可在后来的设计研究中仍旧碰到了很大的困难。针对学校毕业设计前沿性与创新性的要求，我选择基于s3c44b0x bootloader上的片上资源的实现作为主要研究内容，对AD转换器与IIS音频编码解码进行了学习、研究、并通过此次设计的功能实现，为下一步对嵌入式系统的设计打下基础、并检验自己在大四阶段的专业学习。1.1 ARM应用现状与发展前景ARM即Advanced RISC Machines的缩写1985年4月26日，第一个ARM原型在英国剑桥的Acorn计算机有限公司诞生，由美国加州San Jose VLSI技术公司制造。20世纪80年代后期，ARM很快开发成Acorn的台式机产品，形成英国的计算机教育基础。ARM公司是1990年成立的设计公司。ARM公司虽然只成立20多年，但在1999年因移动电话火爆市场，其32位RISC处理器占市场份额超过了50%，成为业界龙头老大。2001年初，ARM公司的32位RISC处理器市场占有率超过了75%，引起业界的极大关注。ARM公司是知识产权供应商也是设计公司，ARM公司本身不生产芯片，靠转让设计许可,由合作伙伴公司来生产各具特色的芯片。ARM公司商业模式的强大之处在于其价格合理，全世界范围有超过100个合作伙伴，其中包括半导体工业的著名公司。ARM公司专注于设计,其内核耗电少、成本低、功能强，特有16/32位双指令集。ARM已成为移动通信、手持计算、多媒体数字消费等嵌入式解决方案的RISC标准。ARM处理器的3大特点如下：小体积、低功耗、成本低、高性能；16位/32位双指令集；全球众多的合作伙伴。当前ARM体系结构的扩充包括：1) Thumb，即16位指令集，ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集，以允许软件编码为更短的16位指令。与等价的32代码相比，占用的存储器空间节省高达35%，用以改善代码密度，然而保留了32位系统所有的优势；2) DSP，用于DSP应用的算术运算指令集；Jazeller，允许直接执行Java安节码的扩充。ARM处理器系列提供的解决方案包括：1) 在无线、消费电子和图像应用方面的开放平台；2) 存储、自动化、工业和网络应用的嵌入式实时系统；智能卡和SIM卡的安全应用。另外ARM还提供了两个前沿特性：嵌入式ICE—RT逻辑和嵌入式跟踪宏核系列，用以辅助带深嵌入式处理器核的、高集成的SOC器件的调试。ARM业界领先的跟踪解决方案—嵌入式跟踪宏单元（ETM，Embeddeb Trace Macrocell），被设计成驻留在ARM处理器上，用以监控内部总线，并能以核速度无妨碍地跟踪指令和数据的访问。ARM处理器当前有5个产品系列：ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10和SecurCore。进一步的产品来自于合作伙伴，例如Intel Xccale微体系结构和StrongARM产品。ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10是4个通用处理器系列。每个系列提供一套特定的性能来满足设计者对功耗、性能、和体积的需求。Secur Core是第5个产品系列，是专门为安全设备而设计的。性能高达1200MIPS(Xscale微体系结构)，功耗测量为μW/MHz,并且所有体系结构兼容。目前主要流行的开发芯片为ARM9，ARM10，Xscale系列，其中ARM9系列的S3C2410被广大嵌入式系统开发商广泛应用。ARM作为一种高性能的微处理器，具体来说它的应用前景有：1) 无线设备，超过85%的无线设备（手机等）都采用了ARM技术，在向3G升级的过程中，ARM也地位稳固。在PDA一类的无线设备中，ARM针对视频流进行了优化，并获得广泛的支持；2) 蓝牙技术，ARM已经为蓝牙的推广做好了准备，有20多家公司的元器件产品采用了ARM技术，如爱立信、朗讯、阿尔卡特、菲利浦等；3) 联网，随着宽带接入时常的成长，采用ARM技术的ADSL芯片组正在获得竞争优势；4) 消费电子，这是增长迅速的市场。ARM技术在数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机等应用广泛；5) 汽车，汽车上使用的ARM正在进行设计中，包括驾驶、安全和车载娱乐等各种功能在内的设备有可能采用五、六个ARM微处理器统一实现。2.2.2时钟和能量管理系统低能耗，时钟可以通过软件选择性地反馈回每个功能块。能量模式有：1) 正常模式：正常运行模式；2) 低能模式：不带PLL的底频时钟；3) 休眠模式：只使CPU的时钟停止；4) 停止模式：所有时钟都停止；5) 用EINT或RTC警告中断从停止模式唤醒中断控制器系统具有30个中断源（看门狗定时器，6个定时器，6个UART，8个外部中断，4个DMA，2个RTC，1个ADC，1个I2C，1个SIO）。矢量IRQ中断模式减少中断响应周期,具有外部中断源的水平/边缘模式、可编程的水平/边缘极性、对紧急中断请求支持FIQ（快速中断请求）等等。2.2.3带PWM的定时器系统具有5个16位带PWM的定时器/1个16位基于DMA或基于中断的定时器。具备可编程的工作循环，频率和极性，防止死区产生,支持外部时钟源。通用输入输出端口：1) 系统具有8个外部中断端口，71个多路输入输出口，2个带DMA和中断的UART，支持5位、6位、7位、8位串行数据传送/接收。2) 当传送/接收时支持双向握手可编程波特率，支持IrDA1.0(115.2KBPS)。3) 具有测试的循环返回模式，每个通道有2个内部32位FIFO。2.2.4 DMA与A/DDMA控制器：2路通用无需要CPU干涉的DMA控制器，2路桥式DMA控制器，采用6种DMA请求的桥式DMA支持IO到内存，内存到IO，IO到IO。突发传送模式提高到FPDRAM、EDODRAM和SDRAM的传送率。系统的A/D转换具有10位多路ADC，最大为500KSPS/10位。LCD控制器LCD控制器支持彩色/单色/灰度LCD，支持单扫描和双扫描显示，支持虚拟显示功能。系统内存作为显示内存，专用DMA用于从系统内存中提取图象数据，LCD具有256色，16级灰度。2.2.5看门狗定时器系统具有16位看门狗定时器，定时中断请求和系统复位。具有1个带中断的多主机I2C总线，该总线是串行8位，双向数据传送器能够以100KB/S的标准模式和400KB/S的快速模式传送。系统具备1个带DMA的音频IIS总线接口，每路8/16位数据传送器。支持MSB数据格式，SIO（同步串行I/O），1个带DMA和中断的SIO。具备可编程波特率，支持8位串行数据传送/接收操作[4]。

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