基于嵌入式SOC的高速数据传输系统的研究

论文摘要

随着现代计算机技术和互联网技术的飞速发展,SOC嵌入式系统成为当前信息行业最热门的焦点之一。而ARM以其高性能低功耗的特点成为目前SOC中使用得最多的处理器内核。本文使用ARK1600 SOC,从硬件到软件进行一个高速数据平台的设计。该处理器基于ARM926-EJS内核,集成了USB主机/设备控制器,还有多个功能模块,如LCD,I2S,GPIO,I2C等,同时支持XD,CF,MMC,SD等多种硬件存储设备。本文的主要工作为设计整个平台,对系统的电源、存储设备、USB、时钟、复位和LCD等电路进行设计,搭建了一个功能强大的硬件平台,并在此平台上进行系统启动引导（boot loader）以及高速数据传输系统的设计。系统启动引导设计是按照系统需求设计两种相对较优的boot loader模式,最后用代码将两种boot loader进行了实现和验证。而高速数据传输接口使用了USB接口,设计一个功能完备的海量存储（Mass Storage）类的USB协议栈,此协议栈实现嵌入式设备替代PC成为USB拓扑核心的功能。本文最后还引入系统的应用案例:在实习公司的数码相框项目中,本系统加入了其它模块以后,成功完成了一个项目的应用,系统的各项性能均达到要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究的背景和意义
• 1.2 嵌入式系统和接口发展现状
• 1.2.1 嵌入式处理器
• 1.2.2 嵌入式外围设备
• 1.2.3 嵌入式操作系统
• 1.2.4 USB协议的背景
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 系统硬件设计
• 2.1 SOC片上功能
• 2.2 系统电源设计
• 2.3 存储器电路设计
• 2.3.1 SDRAM/NOR FLASH存储电路设计
• 2.3.2 NAND FLASH和存储卡电路设计
• 2.4 USB电路设计
• 2.5 时钟和复位电路设计
• 2.6 LCD接口电路设计
• 2.7 串行接口电路设计
• 2.8 键盘及红外遥控电路设计
• 2.9 系统实物图
• 2.10 本章小结
• 第3章 系统启动引导机制设计
• 3.1 Boot loader的设计
• 3.1.1 USB boot loader设计
• 3.1.2 NAND boot loader设计
• 3.1.3 NAND boot程序映像文件的结构
• 3.2 Boot loader中的关键设置
• 3.2.1 系统时钟设置
• 3.2.2 串口设置
• 3.2.3 USB 控制器
• 3.3 本章小结
• 第4章 数据传输接口软件设计
• 4.1 USB层的实现
• 4.1.1 控制传输
• 4.1.2 块传输
• 4.1.3 USB设备的枚举
• 4.2 Bulk-only层的实现
• 4.3 USB协议栈的中断实现
• 4.3.1 中断相关寄存器
• 4.3.2 中断处理的设计
• 4.3.3 中断处理机制
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统的数码相框方案应用
• 5.1 Boot loader应用
• 5.1.1 USB启动的易用性
• 5.1.2 NAND启动的性能
• 5.2 USB协议栈的应用
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢