S3C2410最小系统设计
姓名：谢双花
班级：08软件二班
学号：2008214235
课程：ARM处理器与C语言开发应用
S3C2410最小系统设计
【摘要】介绍了以嵌入式芯片S3C2410为核心的最小嵌入式系统构建方法，给出了S3C2410的电源电路、晶振电路、复位电路等硬件组成，还介绍了自制的小型LCD程序设计。
【abstract】A method of building minimum embedded system based on S3C2410 is introduced, and power supply circuits, crystals circuits and the reset circuits hardware composition, also introduced homemade small TFT-LCD programming。
一、基于S3C2410的TFT-LCD小应用系统设计 1.S3C2410的基本电路设计
1.1电源电路设计
S3C2410工作时内核需要1.8V电压，I/O端口和外设需要3.3V电压。VDDi/VDDiarm引脚是供S3C2410内核的1.8V电压；VDDalive引脚是功能复位和端口状态寄存器电压。M12引脚RTCVDD是RTC模块的1.8V电压，用电池供电保证系统掉电后保持实时时钟。VDDOP引脚是I/O端口3.3V电压；VDDMOP引脚是存储器I/O端口电压；还有一系列VSS引脚需要接到电源地上。电源电路图如下：
图.5V转到3.3V
图.3.3V转到1.8V
1.2 晶振电路设计
S3C2410内部有时钟管理模块，有2个锁相环，其中MPLL能够产生CPU主频FCLK、AHB总线外设时钟PCLK；UPLL产生USB模块时钟。OM3、OM2都接地时，主时钟源和USB模块时钟源都由外接晶振产生。在XTIpll和XTOpll之间连接主晶振，可以选择12MHz晶振，通过内部寄存器的设置产生不同频率的FCLK、HCLK和PCLK；在XTIrtc和XTOrtc上需要接32.768kHz的晶振供RTC模块使用，同时在MPLLCAP和UPLLCAP也要外接5pF的环路滤波电容。晶振电路图如下：
1.3 复位电路设计
S3C2410的J12引脚为nreset复位引脚，nreset上给4个FLCK时间的低电平后就可以复位，可设计如下图所示的复位电路，该复位电路的工作原理为：在系统上电时，通过电阻R108向电容C162充电，当C162两端的电压未达到高电平的门限电压时，reset端输出为高电平，系统处于复位状态；当C162两端的电压达到高电平的门限电压时，reset输出端为低电平，系统进入正常工作状态。当用户按下reset时，C162两端的电荷被泄掉，reset输出端为高电平，系统进入复位状态。再重复以上的充电过程，系统进入正常工作状态。
1.4 JTAG调试接口设计
在JTAG调试中，利用边界扫描链可以实现对芯片的输入/输出进行观察和控制，扫描链的控制是通过TAP控制器完成的。TAP总共有5个信号接口TCK、TMS、TDI、TDO和TRST。其中前4个是输入信号接口，最后1个是输出信号接口。
2.TFT-LCD驱动电路设计
TFT-LCD驱动电路的主体部分由多路电压源、能够给出正确数字逻辑信号的电路以及为了看到显示画面而设计的背光驱动电路构成，另外，不同的液晶显示器因为内部电路的差别还需要一些不同的外围附属电路。
图1 系统结构框图 2.1 多路电压产生电路
由于液晶屏内集成有数字电路和模拟电路，需要外部提供数字电压和模拟电压。另外，为了完成数据扫描，需要TFT轮流开启/关闭。当TFT开启时，数据通过源极驱动器加载到显示电极，显示电极和公共电极间的电压差再作用于液晶实现显示，因此需要控制TFT的开启电压VON、关闭电压VOFF，以及加到公共电极上的电压VCOM。
本系统通过DC-DC变换器，用数字电压产生多路电压，即模拟电压、栅极开启电压和栅极关断电压。本文采用MAX1779产生模拟电压AVDD、栅极开启电压VON及栅极关断电压VOFF，如图2所示。MAX1779内部集成有3个DC-DC变换器，可以为小型TFT液晶屏提供高效的调节电压。公共电压(VCOM)由图3所示的电路产生，其中AD8541是带宽为1MHz、满幅度输出的低功耗运算放大器。
图2 DC/DC变换电路
图3 VCOM 产生电路
2.2背光驱动电路
为了能够看到液晶屏上显示的画面，必须为液晶屏提供背光源。
LTS350Q1-PE1内部采用的是LED背光方式，为此选择了专用的LED驱动芯片MP1521，具体电路如图4所示。MP1521有3组独立的电流反馈回路，可同时驱动3组并联的LED，现将3个反馈回路短接，用于驱动6个白色LED背光灯，可以提供更大的驱动电流，电路设计有过流保护功能。图5中R206为反馈电阻，用于采样输出电流。显示屏的亮度可通过MP1521第5引脚上的电压来调节，为了提高应用的灵活性，本设计将该引脚接为固定电平。为了节省功耗，电路接有使能控制LCD_PWREN，高电平时电路工作；低电平时电路关断，以便节省功耗。
图4 LED背光驱动电路
2.3灰度电压产生电路
源极驱动器根据数据信号的大小选择加到每个点的电压。因为加到源极驱动器的数据为18bit，其中RGB分量各为6bit，因而每个点可以有64种灰度的变化。由于集成度的限制，灰度参考电压电路需要由外部给出。
二、S3C2410 LCD控制器的设置方法
S3C2410 LCD控制器用来传输图像数据并产生相应的控制信号，该控制器由REGBANK(控制寄存器组)、LCDCDMA(专用DMA)、VIDPCS(视频信号处理单元)、LPC3600和TIMEGEN(时序信号产生单元)组成。其中REGBANK包含17个可编程寄存器和几个256×16的调色板存储器，用来配置LCD控制器，并设置相应的参数；而LCDCDMA提供了视频信号的快速传输通道，自动通过系统总线从系统帧缓存中取出视频数据，并传输到视频信号处理单元；VIDPCS将专用DMA中取出的信号进行整形并提高驱动能力等处理后，输出到外部数据端口VD[23:0]; TIMEGEN和LPC3600负责产生 LCD屏所需要的控制时序。
S3C2410 LCD控制器可以产生的用于控制TFT-LCD的时序信号主要包括VCLK(像点时钟)、VDEN(数据有效信号)、VSYNC(垂直同步信号)、HSYNC(水平同步信号)、LEND(行结束信号)及LCD_PWREN(液晶屏使能信号)。VCLK信号是LCD控制器和LCD驱动器的像素时钟信号， LCD控制器在VCLK信号的上升沿处将数据送出，在VCLK信号的下降沿处被LCD控制器采样；VSYNC信号是垂直同步信号(也称帧同步信号)，用来指示新的一帧图像的开始；HSYNC信号是水平同步信号(或行同步信号)，用来给出新的一行扫描信号的开始；VDEN信号是数据使能信号；LEND信号是行扫描结束信号，LCD驱动器在每扫描一行像素后给出该信号；LCD_PWREN信号用来控制LCD控制器的开或关，以便降低功耗，它需要LCD控制器硬件设计的支持。
参考文献：
[1]于明，范书瑞，曾祥烨，ARM9嵌入式系统设计与开发教程[M].北京：电子工业出版社 [2]范书瑞，赵燕飞，高铁成，ARM处理器与C语言开发应用.北京：航空大学出版社 [3]郭书军，王玉花，葛纫秋.嵌入式处理原理及应用[M].北京：清华大学出版社 [4]欧全梅.基于ARM核嵌入式微处理器的以太网应用[J].现代电子技术 [5]许信顺，贾智平.嵌入式Linux应用编程[M].北京：机械工业出版社