基于嵌入式ARMLinux的电子相册设计方案Word格式文档下载.docx
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(2)在某些情况下(如从PC端通过相框的USB接口同步数据时),允许修改数字照片的格式,使其有最佳的重显效果;
(3)仅依靠置的半导体存储器存放需要重显的数字照片;
(4)文件(照片)查询和播放规则设定非常简洁易用;
(5)产品大致分为桌面和壁挂两种。
1.2.2电子相册
电子相册是以数字照片的存储和浏览为主要功能的产品
由于需要满足跟PC相同的类似功能,这类产品的主要特征是:
(1)有大容量的置数据存储器;
(2)USB等各种卡接口,并支持部存贮器与各种数据存贮器之间的同步以及相互拷贝;
(3)强大的文件管理功能:
浏览,搜寻,命名(重命名),复制,删除,备份等;
(4)带或不带建显示单元,有能支持其它高分辨率显示设备的接口(如色差,VGA甚至是HDMI);
与其他产品的功能结合的产品形态以及大头贴等产品,用于不在本文所包含的围。
1.3目前市场上流行三种系统设计架构
1.3.1单芯片解决方案
以单芯片的解决方案,以ESS/AMLOGIC/MPX等芯片设计为代表,PHILIP/Sony等品牌厂商也以该方式为主。
该方案的优点:
(1)结构简单,成本低,芯片功能强大;
(2)多媒体的编解码速度快。
该方案的缺点:
(1)可扩展的余地不足;
(2)对读卡部分,某些方案使用硬件实现,不能支持新类型的卡;
(3)应客户要求的二次开发比较不方便。
1.3.2以DSP+FPGA等硬件为基础,用软件算法实现功能
这种方案,是以DSP来实现多媒体部分的编解码算法,再由FPGA实现显示输出格式的算法转化;
读卡部分,文件系统部分由DSP软件处理,外围设备大的驱动由DSP的软件算法实现。
这种方案的优点:
功能扩展升级性强,软件实现读卡部分,新的类型卡,外围设备可以通过升级方式实现。
这种方案的缺点:
(1)整体成本比较大;
(2)客户二次开发难度大。
DSP和FPGA的算法实现需要专业人员;
(3)显示输出由FPGA实现,该类输出大部分是数字的输出,模拟输出支持比较弱。
1.3.3ARM9核心方案
以ARM9等强大的CPU为核心,以WINCE、LINUX等操作系统为软件核心架构系统。
此方案以ARM如S3C2410、Intelxscale等强大的嵌入式CPU为架构,速度在200M-300MHZ。
嵌入WINCE、LINUX等操作系统,实现多媒体的编解码。
(1)系统芯片功能强大,实现的功能多,对于新的多媒体格式支持好,只需要安装更新的软件;
(2)硬件电路简单;
(3)二次开发容易实现。
(1)成本较大,该类强大的CPU一般使用在PDA等嵌入式领域;
(2)比较耗电,使用软件解码功耗与频率相关性很大。
2硬件设计方案
本设计选用的是第三种方案:
以ARM9CPU_S3C2410为核心,以Linux操作系统为软件核心架构。
基于ARM的微处理器具有低功耗、低成本、高性能等特点,ARM采用RISC(精简指令集计算机)架构和流水线结构,使用了大量的寄存器,具有极高的工作效率。
其中,RISC架构具有如下特点:
固定长度的指令格式,指令归整、简单,基本寻址方式只有2~3种,使用单周期指令,便于流水线操作。
ARM微处理器按性能分为以下系列:
ARM7,ARM9,ARM9E,ARM10E,SecureCoreXscale。
ARM支持两种类型的指令集:
一种是32位的ARM指令,以字对准保存;
另一种是16位的Thumb指令,半字对准保存。
ARM具有7种工作状态:
USR:
正常的程序执行状态
FIQ:
用于高速数据传输或通道处理
IRQ:
用于通用的中断处理
SVC:
操作系统使用的保护模式
ABT:
用于虚拟存储及存储保护
UND:
当出现未定义指令终止时进入该模式
SYS:
运行具有特权的操作系统任务
在ARM体系中有一个重要的概念——异常:
当正常的程序执行流程发生暂时的停止时就叫做异常,例如处理一个外部的中断请求。
在处理异常之前,当前的处理器状态必须被保留,当异常处理完后,异常发生前的程序可以继续执行。
处理器允许多个异常同时发生,它们将会按固定的优先级进行处理。
ARM支持的异常类型有:
复位:
复位电平有效时,产生复位异常;
未定义指令:
遇到不能处理的指令时,产生未定义指令异常;
软件中断:
执行SWI指令产生,用于用户模式下的程序调用特权操作指令;
指令预取中止:
处理器预取指令的地址不存在,或该地址不允许当前指令访问,产生指令预取中止异常;
数据中止:
处理器数据访问指令的地址不存在,或该地址不允许当前指令
访问时,产生数据中止异常;
中断服务请求:
外部中断请求有效,且CPSR中的1位为0时,产生IRQ异常;
快速中断请求:
快速中断请求引脚有效,且CPSR中的F位为0时,产生FIQ异常。
2.1采用此硬件方案的优势
如上所述:
(1)系统芯片功能强大,实现的功能多,对于新的多媒体格式支持性好,只需要安装更新的软件;
(2)硬件电路简单,可采用标准电路,不需耗费过多的资源(人力,资金等);
(3)可以在硬件上增加模块,留作二次开发使用,极为方便;
(4)S3C2410是一个比较成熟的芯片,技术积累齐全;
(5)S3C2410支持丰富的存储卡接口。
2.2采用Linux操作系统的优势
Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统。
目前存在着许多不同的Linux,但它们都使用了Linux核。
Linux可安装在各种计算机硬件设备中,从手机、平板电脑、路由器和视频游戏控制台,到台式计算机、大型机和超级计算机。
Linux是一个领先的操作系统,世界上运算最快的10台超级计算机运行的都是Linux操作系统。
严格来讲,Linux这个词本身只表示Linux核,但实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux核,并且使用GNU工程各种工具和数据库的操作系统。
Linux是我国软件的国策,尤其是在IT行业,庞大的使用群体、开放的体系和丰富资源使得Linux将是日后普及和推广的重点。
Linux的优越性日益凸显Linux将是我们学习和工作实用的首选。
目前,很多网络技术、服务器、网络设备都是基于Linux操作系统,并且在不少时尚的手机、PDA、媒体播放器等消费类电子产品中已经广泛使用Linux作为操作系统。
在Linux软件国策的指引下,Linux已经得到很大的普及。
很多学生已经自发地通过书籍、互联网等资源学习Linux。
综上所述,提高技术水平就是以市场流行需求为导向进行研发,特别是像嵌入式种工程类的技术。
在条件允许的情况下,我们甚至应该时刻与国际接轨,掌握当前最领先的技术。
2.3硬件的设计方案
根据前面所提出的系统方案,本课题所研究的系统应该包括以下功能:
支持USB接口存储设备的读写;
支持常用格式图片的浏览(jpg、Bmp、gif等);
支持彩色LCD屏,图形化界面显示。
2.3.1S3C2410简介
Samsung公司推出的16/32位RISC处理器S3C2410A,为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。
S3C2410为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。
采用272脚FPGA封装,含一个ARM920T核。
为了降低系统成本,S3C2410A提供了以下丰富的片外围。
ARM9-S3C2410处理器,ARM920T核由ARM9TDMI、存储管理单元,MMU和高速缓存三部分组成。
其中MMU可以管理虚拟存,高速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。
ARM92T0有两个部协处理器:
CP14和CP15。
CP14用于调试控制CP15用于存储系统控制以及测试控制。
总的资源如下:
・核工作电压为1.2V,存工作电压兼容1.8V/2.5V/3.3V,外围I/O口使用3.3V,集成16KB的指令缓存和16KB的数据缓存,带MMU(MemoryManagementUnit),支持SRAM和SDRAM等存。
・LCD控制器接口(最高支持4K色的STN和256K色的TFT)
・4通道DMA控制器
・3通道UART
・2通道SPI接口
・IIC总线接口
・IIS音频编解码数据接口
・AC97音频接口
・MMC/SD存储卡接口
・2通道USB传输接口和1个复用的USB设备接口
・4通道PWM(脉宽调制)定时器和1个看门狗定时器
・8通道10位ADC和一个触控屏接口
・实时时钟
・130个GPIO口和24通道外部中断源接口
・片上PLL时钟发生锁相环
总的方案图如图2.1:
图2.1硬件系统框图
2.3.2SDRAM存储接口电路
SDRAM:
同步动态随机存储器,同步是指Memory工作需要同步时钟,部的命令的发送与数据的传输都以它为基准;
动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失;
随机是指数据不是线性依次存储,而是自由指定地址进行数据读写。
SDRAM从发展到现在已经经历了四代,分别是:
第一代SDRSDRAM,第二代DDRSDRAM,第三代DDR2SDRAM,第四代DDR3SDRAM.(显卡上的DDR已经发展到DDR5)第一代SDRAM采用单端(Single-Ended)时钟信号,第二代、第三代与第四代由于工作频率比较快,所以采用可降低干扰的差分时钟信号作为同步时钟。
SDRAM之所以成为DRARM就是因为它要不断进行刷新(Refresh)才能保留住数据,因此它是DRAM最重要的操作。
那么要隔多长时间重复一次刷新,目前公认的标准是,存储体中电容的数据有效保存期上限是64ms(毫秒,1/1000秒),也就是说每一行刷新的循环周期是64ms。
这样刷新速度就是:
行数量/64ms。
我们在看存规格时,经常会看到4096RefreshCycles/64ms或8192RefreshCycles/64ms的标识,这里的4096与8192就代表这个芯片中每个Bank的行数。
刷新命令一次对一行有效,发送间隔也是随总行数而变化,4096行时为15.625μs(微秒,1/1000毫秒),8192行时就为7.8125μs。
HY57V561620为8192refreshcycles/64ms。
本设计采用32M的HY57V56162来设计SDRAM存储电路,它的单片存规格为256Mbit4M*16bit*4Banks,即容量为32MB的16位SDRAM。
使用S3C2410的nGCS6片选信号HY57V56162的数据总线与上S3C2410的低16位相连。
操作地址的最小值变为0x
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