基于S3C2440的信号采集与传输硬件系统的研究与设计

论文摘要

在当前数字信息技术和网络技术高速发展的时代,嵌入式系统已经广泛渗透到科学研究,工程设计,军事技术等领域以及人们的日常生活。随着国内外嵌入式产品的进一步开发和推广,嵌入式技术和人们的生活结合得越来越紧密。由于嵌入式系统已经让我们享受了许多便利的生活,而且越来越受重视,MIT的David Clark首度提出了“后PC时代”一词,指出个人计算机只是提供在这个过渡时期的解决方案,而非最佳的方式,最终发展应用将不再停留在桌上的个人计算机,而是从桌面上蔓延下来,进入用户的日常生活中。也就是说,将来的嵌入式系统应用发展趋势将向软硬件系统集成、SOC设计、应用程序以及内容服务这几个方面发展。本文是基于一个有待开发的项目,想要达成的目标是一个便携式的数据显示仪器,外接一个数据采集卡,就可以整合成为一个实用的嵌入式数据采集仪器,包括数据的采集、存储、显示等基本模块,再加上USB传输,串口以及网络传输。优势是仪器的体积小,功耗也在容许的范围内。为了满足项目的需求,需要设计整个嵌入式系统底层的硬件平台。该平台采用结构化、模块化的方案进行系统的硬件设计和调试；为了保证操作系统和应用程序有足够的空间,系统采用了64MB的NAND Flash,64MB的SDRAM;为了保证电路的稳定运行,设计了两路降压电路；外围接口采用了串口和网络接口的方式,这样就构成了一个可以简易调试的最小系统板。并且为了大容量存储和系统的快速启动,系统也扩展了一个母板,包含有Nor Flash,USB接口电路,SD接口电路；并且保留了音频接口和视频接口,方便二次开发的需要。本文着重实践了硬件设计的整个流程,包括原理图的设计,PCB的布局以及走线,打板,焊接以及调试。硬件的制作与测试是本文的重点所在,本文尝试采用不同的方法调试硬件,以期达到预定的效果,验证硬件的可行性,并且在产生错误的时候及时发现问题所在。基于微处理器S3C2440的嵌入式数据采集平台,具有体积小、功耗低、功能强大的优势,而且随着芯片价格的降低,成本也可以控制在一个比较小的范围,所以在工业测量领域具有较为广阔的前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 应用现状和发展方向
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 ARM硬件平台的原理分析
• 2.1 处理器S3C2440基本结构
• 2.2 NAND Flash控制器
• 2.2.1 NAND Flash结构
• 2.2.2 NAND Flash操作方法
• 2.2.3 NAND Flash接口电路
• 2.3 Boot ROM设置
• 2.4 S3C2440时钟体系及结构
• 2.5 S3C2440存储控制器
• 2.5.1 SDRAM结构
• 2.5.2 SDRAM寻址
• 2.5.3 SDRAM初始化
• 2.6 S3C2440串口部分
• 2.7 S3C2440网络接口
• 2.8 S3C2440 JTAG接口
• 2.9 本章小结
• 第3章 信号完整性研究
• 3.1 高速信号的定义
• 3.2 传输线效应
• 3.3 高速PCB布线原则
• 3.4 地线的设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 ARM板硬件设计及制作
• 4.1 原理设计思路
• 4.2 PCB制作过程
• 4.3 设计要点与解决方案
• 4.4 PCB的焊接
• 4.5 硬件测试
• 4.5.1 电源测试
• 4.5.2 存储器测试
• 4.5.3 H-JTAG测试实例
• 4.5.4 ADS仿真测试
• 4.5.5 测试分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 启动代码设计
• 5.1 系统堆栈的初始化
• 5.2 建立中断向量表
• 5.3 程序的入口地址
• 5.4 看门狗及中断的禁止
• 5.5 系统时钟初始化
• 5.6 初始化内存控制器
• 5.7 本章小结
• 第6章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位发表论文和参加科研情况