基于A(yíng)RM STR710嵌入式PDA系統的設計

0 引 言

　　隨著(zhù)CPU技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，基于A(yíng)RM平臺的32位嵌入式PDA技術(shù)也得到了很大的發(fā)展。PDA已經(jīng)從原來(lái)簡(jiǎn)單意義上的個(gè)人數字助理，變成了人們離不開(kāi)的隨身工具。該設計基于A(yíng)RM平臺的STR710CPU。主要完成了其硬件電路的設計及實(shí)現并通過(guò)編程實(shí)現液晶顯示器、NANAD_FLASH的驅動(dòng)的設計并在此基礎實(shí)現PDA的圖形操作。

　　1 系統設計及功能模塊

　　設計中主要采用ARM平臺的32位處理器STR710，NAND512W3，MAX4468語(yǔ)音數據采集芯片以及LCD液晶顯示器，在完成硬件電路的基礎上編寫(xiě)程序實(shí)現LED顯示器及NAND_FLASH驅動(dòng)。系統采用STR710單片機設計實(shí)現PDA系統具有很高的性?xún)r(jià)比和可靠性特別是在A(yíng)／D采集上具有12位的精度非常適合工業(yè)和手持設備使用。

　　1．1 STR710及NAND512W3主要芯片功能介紹

　　ST ARM微控制器集成了常用的各種外設，彌補了其他許多ARM微控制器的不足，可以大大簡(jiǎn)化系統硬件設計。在設計中采用NAND_FLASH是由于在PDA系統中一般需要存放大量代碼及數據而NAND512W3系列芯片正好具有很高的存儲密度、可擦寫(xiě)性能好、穩定性好等優(yōu)點(diǎn)很適合作PDA的存儲芯片，而且具有很高的性?xún)r(jià)比。

　　1．2 STR710與各芯片的功能模塊及接口電路設計

　　在系統中PDA主要有以下功能：通過(guò)CPU的控制實(shí)現LCD顯示屏的顯示控制，NAND_FLASH的存儲操作、并實(shí)現數據的FATl6格式存儲，數據ADC采集，USB接口的識別及控制鍵操作等功能模塊主要功能模塊如圖l所示。

　　1．3 STR710與主要外圍芯片接口電路

　　1．3．1 NAND_FLASH接口電路

　　設計采用STR芯片的BANK3作為NAND_FLASH的外部存儲I／O口，主要引腳ALE，CLE引腳與處理器的P2．5，P2．6連接作為地址和命令鎖寸引腳的I／O口；讀、寫(xiě)使能RE，WE引腳與nRD和nWE連接；I／O口與處理器的D0～D7連接用于數據傳輸。圖2為NAND_FLAsH與STR710的典型接口連接圖。

　　在設計NAND_FLASH與STR710的接口電路圖時(shí)不能將電路設計為ALE，CLE，WP，R／B全部連接到STR710的地址線(xiàn)上。這樣在寫(xiě)入命令或地址時(shí)會(huì )引起CLE和ALE(對應MCU的地址線(xiàn))在寫(xiě)信號WE的上升沿鎖存時(shí)保持時(shí)間至少應達到10 ns，而MCU的芯片說(shuō)明中寫(xiě)信號WE發(fā)出之后，地址線(xiàn)在WE的上升沿后的保持時(shí)間只有3 ns，這樣兩者之間會(huì )造成時(shí)序的不匹配，無(wú)法正確操作NAND_FLASH。在設計時(shí)需采用將上述引腳與CPU的GPIO引腳連。

　　1．3．2 LCD接口電路

　　該設計采用160×160像素LCD液晶顯示器，R18是一個(gè)滑動(dòng)變阻器可用于液晶顯示器進(jìn)行灰度的調節，LCD片選信號與處理器的P2．O引腳連接，圖3為L(cháng)CD顯示的典型接口電路。

　　2 PDA系統功能的實(shí)現

　　完成硬件電路設計并調試通過(guò)后主要針對以下3方面的軟件編程功能實(shí)現：

　　對硬件電路(CPU及主要外圍電路)的初始化，NAND_FLASH驅動(dòng)程序和LCD驅動(dòng)程序的編寫(xiě)及實(shí)現。

　　2．1 系統的初始化

　　初始化硬件電路主要完成STR7lO各寄存器的配置及內存映射和中斷向量配置、處理器與外芯片的初始化以及功能庫函數加載等。其主要步驟是首先調用71x_init．s源文件完成CPU各寄存器的初始化配置后中斷異常的處理實(shí)現及中斷優(yōu)先級設置、系統堆棧和變量的初始化最后完成初始化后使用BL語(yǔ)句跳轉至MAIN功能函數：IMPORT main；B main；main為C語(yǔ)言主函數入口。初始化流程圖如圖4所示。

　　2．2 NAND_FLASH驅動(dòng)程序

　　NAND_FLASH的驅動(dòng)主要包括芯片的復位，ID的正確讀取，塊的擦除，和頁(yè)的寫(xiě)入和讀取幾個(gè)操作。此外NAND_FLASH允許要2％的壞塊，在編寫(xiě)驅動(dòng)時(shí)要做好NANDFLASH的壞塊的統計與管理，壞塊的識別主要是讀取塊中第一頁(yè)的第6字節的1個(gè)WORD是否為FF來(lái)判斷塊的好壞。為了便于統計壞塊和存儲管理須在調用NAND_FLASH內存管理函數時(shí)建立壞塊統計表，系統不斷使用會(huì )增加壞塊的數量，在每次系統啟動(dòng)時(shí)都可以通過(guò)調用內存管理函數來(lái)更新壞塊表實(shí)現對內存的最優(yōu)管理以提高系統的性能。壞塊管理流程如圖5所示。

　　NAND_FLASH驅動(dòng)主要步驟：

　　(1)向指令寄存器寫(xiě)入0xFF使芯片復位；

　　(2)調用Unsigned int check_Flash_Id(void)函數讀取芯片ID：

　　For(i=0；i10；i++)；id=Nand_IO8；id+=Nand_IO； ／／讀出2個(gè)字節即芯片ID

　　(3)調用NAND_manage()函數做壞塊管理；

　　(4)調用Unsigned int Erase_Block(unsigned intblock)實(shí)現塊的擦除；

　　(5)調用int Write_page()和int Read_page()寫(xiě)入和讀出頁(yè)數據。

　　2．3 LCD驅動(dòng)程序設計

　　在系統中LCD驅動(dòng)程序主要是對屏幕顯示的初始化包括字符顯示高度和寬度、行字符顯示數、顯示頻率的設置以及顯示點(diǎn)位移設置、顯示合成設置、休眠模式設置、光標形狀設置、光標指針設置等操作。

　　LCD驅動(dòng)LCD_Initialize(void)主要步驟：

　　(1)調用LCD_WriteCommand(SYSTEM_SET)；用于系統初始化。

　　(2)調用LCD_WriteCommand(SCROLL)；用于顯示域設置。

　　(3)調用LCD_WriteCommand(HDOT_SCR)；用于光標點(diǎn)位移設置。

　　(4)調用LCD_WriteCommand(OVLAY)；用于顯示合成設置。

　　(5)調用LCD_WriteCommand(CSRFORM)；

　　LCD_WriteData(0x07)；LCD_WriteData(0x87)；用于初始化光標形狀。

　　設計好驅動(dòng)后利用ADSl．2編譯器將程序燒至RAM進(jìn)行調試，可根據屏幕顯示字符尺寸大小及適宜程度再做修改驅動(dòng)程序直至滿(mǎn)意。

　　3 系統調試

　　當設計好硬件系統后，要對電路板進(jìn)行整體調試看各功能模塊是否正常，值得注意的是在設計NAND_FLASH接口電路時(shí)不能將ALE，CLE，WP，R／B全部連接到STR710的地址線(xiàn)上否則會(huì )引起兩者間的時(shí)序不匹配。在設計NAND_FLASH文件系統時(shí)采用F16系統可根據系統需要修改ST公司提供的F16文件系統代碼。

　　4 結 語(yǔ)

　　該設計是基于A(yíng)RM芯片的STR710嵌入式PDA系統，很好實(shí)現了硬件系統的設計以及LCD顯示器、NAND_FLASH的驅動(dòng)程序、基于F16文件系統在NAND_FLASH大容量數據的文件存儲管理。隨著(zhù)信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化的快速發(fā)展，嵌入式PDA技術(shù)也將獲得廣闊的發(fā)展空間。