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1 嵌入式系统的概念与特点 嵌入式系统结合微处理器或微控制器的系统电路与其专属软件，达到系统操作效率的最高比。这里把嵌入式系统定义为一个体积较小的计算机系统（与PC机相比），由于其体积较小，因此软硬件结构和应用范围与PC机相比有较大的不同。其特性可归纳为下列四项：
嵌入式系统结合微处理器或微控制器的系统电路与其专属软件，达到系统操作效率的最高比。这里把嵌入式系统定义为一个体积较小的计算机系统（与PC机相比），由于其体积较小，因此软硬件结构和应用范围与PC机相比有较大的不同。其特性可归纳为下列四项：
2 总体设计 
3 模块功能描述  3.3 系统时钟模块 系统时钟模块的作用是产生20个独立的时钟频率来满足EP9312不同独立逻辑部分的要求，所有这些时钟频率都来源于外部的一个低频晶体振荡器。这样处理器速率、总线速率、视频速率就可以不同而且互不影响。 EP9312提供两个接口接外部晶体振荡器，其频率分别为32 kHz（实时时钟）和14.7456 MHz。 为了获得足够高的时钟频率，EP9312同时提供两个PLL，将32 kHz和14.7456MHz频率提升到足够高（14.7456 MHz，最大频率可为400 MHz）。 3.4 调试端口（JATG）模块 EP9312提供了JTAG调试接口，它有6条测试扫描链。这个接口通过5个外部控制信号实现调试功能： TDO——测试数据输出;TDI——测试数据输入; TMS——测试模式选择;TCK——测试时钟;nTRST——测试复位。 由于EP9312集成了这些JTAG信号，因此引出这些信号线在板上扩展出JTAG口，即可与JTAG调试器进行通信。 3.5 存储器 EP9312内含SDRAM控制器，它提供一个高速存储接口给多种存储装置，包括SDRAM，Synchronous Flash www.plcs.cn和Synchronous ROM等。 CPU中已有SDRAM控制器，因此系统不需外加SDRAM控制器，只要采用合适的SDRAM存储器，与EP9312的专用SDRAM信号线相连接即可。 本系统采用2片IS4216400B的16位数据总线SDRAM器件组合构成了一个32位数据总线的16 MB存储系统。今后如有需要，只需用16 MB器件代替8 MB的器件，即可方便地扩容至32 MBSDRAM的系统。 本系统所用的Flash器件是Intel公司的TE28F320J3D-75。该器件采用56引脚TSOP封装，32 MB的存储空间由32个 128KB的擦除块组成。该Flash采用25根地址线和16位数据线，可以通过BYTE信号来选择是8位还是16位方式访问。本系统采用16位方式访问，因此该信号线接高电平，同时，AO地址线接地。OE/WE是读写信号，由EP9312的读写控制线直接控制。系统中将Flash的片选信号CE2、 CEl信号接地，CEO由EP9312的两根片选信号CSO和CS6通过跳线来控制，如图3所示。  本系统的Flash需要设计成2 MB、4 MB、8 MB均支持的电路，只需要焊接不同容量的器件即可。这样做可以满足不同用户的需求，如：使用CF卡的用户只要2 MB Flash即可。此时，需要对Flash和SDRAM的型号进行细致的选择，并对地址总线和数据总线进行相应的设计。 3.6 PS/2、串口和并口 通过Super-I/O进行扩展，如图1所示。Super-I/O选择Winbond公司的W83977ATF。该器件提供两个串口、一个并口、 PS/2键盘鼠标接口和23个GPIO，通过EP9312的WAITn延时等待信号来匹配ISA总线与存储总线的速度问题。连同CPU提供的3个串口控制器，系统总共具有5个串口。 3.7 网络 EP9312内部含有一个Ethernet的MAC，只需要一个PHY并通过VT6103L即可实现。 3.8 显示电路 要根据不同的显示屏来决定显示电路设计，本系统设计成共支持五种屏幕，包括TFT、CSTN、DSTN、LVDS、VGA。EP9312输出的是数字信号，分别为18位数据、场频、行频、时钟、亮度控制几类信号。对于TFT、CSTN，可以直接与EP9312的内置接口相连，但要注意CSTN在初始化彩色查找表时，将R，B色码互换。接TFT屏要加电平转换器。对于DSTN来说，本系统选用的屏幕为夏普公司的LMl21VBlT02，该屏为单色屏，上下每时钟周期4个像素，每个信号对应一个像素点。查阅EP9312的输出像素转换表后发现，双扫描每时钟周期4个像素的模式并不适用于该屏，所以本系统在设计中选用了双扫描每时钟周期8个像素的模式，并从中挑选出合适的信号来驱动该屏，同时也要加电平转换器。在目前的市场上.TFT接口的屏并不是主流，相对来说LVDS接口的屏使用更广，对LNDS接口的设计，本系统采用DS90C383MTD转换器来构建。对于彩色CRT要加三个D/A转换器和电平转换器，单色CRT只要一个D/A转换器和电平转换器，接VGA屏要加专用器件，如ADV7123。显示电路模块图如图4所示。  3.9 电源 EP9312需要4个不同的电源：RVDD（3.3 V）、CVDD（1.8 V）、VDD_PLL（1.8 V）和 VDD_ADC（3.3V）。板上其他元件除了3.3 V供电的以外，还有5V供电的，整个系统的输入电压为12 V，通过变压器件变成5 V，再通过 LTl76ET-3.3转换器件把+5 V转变为3.3 V的系统电压，通过LT176ET-1.8转换器件把+3.3V转变为1.8V的EP9312内核电压。 3.10 GPIO分配 EP9312有16个具有中断能力的增强型通用I/0，由于金融税务类嵌入式系统的产品通常不需要IDE接口，因此把IDE接口的I/O设计成GPIO，连同其他一些设计，总共增加了49个可选通用I/O。 3.11 Bootloader Bootloader是系统加电启动运行的第一段软件代码。整个系统的加载启动任务就完全由Bootloader来完成。简单地说，Bootloader就是在操作系统内核或用户应用程序运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核或用户应用程序准备好正确的环境。EP9312提供了20种Boot-loader的方式，分别经过EECLK、EEDAT、LBOOTI、LBOOTO、ASDO、CSn[7：6]的跳线组合来选择。 本系统在调试和生产时，采用16-bit serial boot的启动方式。对应的EECLK、EEDAT、LBOOTI、LBOOTO、 ASDO、CSn[7：6]选择方式分别为：l、1、0、X、0、1。此时，CPU通过片内已经固化的4 KB程序进行启动，初始化CPU和串口，并通过串口把用户程序下载到Flash中。当系统正常工作时，则直接通过Flash启动。直接在Flash中读取程序代码运行。 本设计利用前者把操作系统和应用程序写入Flash中，用后者进行嵌入式系统的正常工作开启。
4 结束语 |