嵌入式系统的硬件设计.ppt

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1、第九章：嵌入式系统的硬件设计l9.1SDRAM硬件设计l9.2FLASH硬件设计l9.3键盘硬件设计l9.4PCB设计注意事项9.1SDRAM硬件设计SDRAM芯片：芯片：lHY57V561620CT-H:4Bank4M16bitl地址：0 x300000000 x340000001lRowAddress：A0A12lColumnAddress：A0A82*(139）4M16bit/banklBA0:ADDR24;BA1:ADDR25l两片SDRAM并联为32bit、64Mbyte。9.1SDRAM硬件设计SDRAM引脚说明引脚说明:lclk系统时钟输入lCke时钟使能lBA0/BA1bank

2、选择地址l/RAS行地址使能命令l/CAS列地址使能命令l/WE写入使能lLDQM低地址输入/输出屏蔽lUDQM高地址输入/输出屏蔽l/CS片选使能lA0A12地址输入lDQ0DQ15数据输入输出lVDD电源；VDDQI/O口电源lVSS地；VSSQI/O口地9.2FLASH硬件设计Flash有两种：有两种：Nor flash和和Nand flash，二者区别：，二者区别：l性能比较性能比较NOR的读速度比NAND稍快一些、NAND的写入速度比NOR快很多、NAND的200us块写入和2ms的块擦除；Norflash块擦除时间20ms。l接口差别接口差别NORflash带有SRAM接口，有足够

3、的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节。NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据，8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。l容量成本容量成本NANDflash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半，NORflash占据了容量为116MB闪存市场的大部分，而NANDflash只是用在8128MB的产品当中，这也说明NOR主要应用在代码存储介质中，NAND适合于数据存储，。l可靠性和耐用性可靠性和耐用性在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR的擦写次数是十万次。9.2FLASH硬件设计l易使用性易使用性直接地使用基于NOR的闪存，直接运行代码；在使用NAND器件时，必须

4、先写入驱动程序，才能继续执行其他操作。NOR的特点的特点是芯片内执行(XIP,eXecuteInPlace)，这样应用程序可以直接在flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高，在14MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。NAND的特点的特点是提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于flash的管理和需要特殊的系统接口。9.2FLASH硬件设计Norflash芯片：芯片：lSST39VF1601：1M16bit2MBl地址：0 x000000000 x001fffff（地址总线

5、：ADDR0ADDR19）Norflash引脚：引脚：l/CE片选使能l/OE输出使能l/WE写使能lDQ0DQ15：数据输入/输出lA0A19：地址输出lVSS地lVDD电源9.2FLASH硬件设计Nand flash芯片：芯片：lK9F1208：64M8bit2M8bit其中：l数据：4plane1024block32page512byte。l寄存器：4plane1024block32page16byte。l读取以page为单位，擦除以block为单位。Nand flash引脚：引脚：lI/O0I/O7数据输入/输出lCLE命令锁存使能lALE地址锁存使能l/CE片选使能l/WE写使能l/

6、RE读使能l/WP写保护lR/B读/忙输出lVCC电源lVSS地9.2FLASH硬件设计Flash详细硬件设计见电路图。Flash的编程实现见实验八。9.3键盘硬件设计l键盘采用行列中断扫描9.3键盘硬件设计键盘的设计及实现详见实验七注意：其他硬件电路的设计在电路图上讲。9.4PCB设计注意事项S3C2410的板层安排：9.4PCB设计注意事项BGA封装PCB布线9.4PCB设计注意事项S3C2410的布线方法：的布线方法：l红色toplayer，在toplayer走线。l棕色toplayertomidlayer1盲孔，在midlayer1走线。l绿色toplayertomidlayer2盲孔

7、，在midlayer2走线。l蓝色toplayertobottomlayer盲孔，在bottomlayer走线。9.4PCB设计注意事项数字地及模拟地数字地及模拟地l模拟电路一般工作在低频状态，数字电路常常工作在高频状态。数字电路产生的噪音会通过地线干扰模拟电路。l一般把数字地和模拟地分开布线，数字地和模拟地通过低值电阻或者磁珠连接。9.4PCB设计注意事项l发热元件不能紧邻导线和热敏元件；高热器件要均衡分布l贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mml元器件的外侧距板边的距离为5mm。l3.卧装电阻、电感（插件）、电解电容等元件的下方避免布过孔，以免波峰焊后过孔与元件壳体短路。l电

8、源插座要尽量布置在印制板的四周，电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧。特别应注意不要把电源插座及其它焊接连接器布置在连接器之间，以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。电源插座及焊接连接器的布置间距应考虑方便电源插头的插拔。9.4PCB设计注意事项l贴片焊盘上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虚焊。重要信号线不准从插座脚间穿过。l有极性的器件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致l贴片单边对齐，字符方向一致，封装方向一致。l板面布线应疏密得当，当疏密差别太大时应以网状铜箔填充，网格大于8mil(或0.2mm)。l按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为一个模块，电路模块中的

9、元件应采用就近集中原则，同时数字电路和模拟电路分开9.4PCB设计注意事项lPCB布局的顺序：la、固定元件lb、有条件限制lc、关键元件ld、面积比较大le、零散元件9.4PCB设计注意事项布局检查：布局检查：l1、检查元件在二维、三维空间上是否有冲突。l2、元件布局是否疏密有序，排列整齐。l3、元件是否便于更换，插件是否方便。l4、热敏元件与发热元件是否有距离。l5、信号流程是否流畅且互连最短。l6、插头、插座等机械设计是否矛盾。l7、元件焊盘是否足够大。9.4PCB设计注意事项布线注意事项：布线注意事项：l平行信号线用地线隔离，两相邻层的布线最好垂直，平行易产生耦合。l器件的电源和地线之

10、间要加0.1uF的去藕电容，且去藕电容尽量接近器件。l尽量加大电源和地线的宽度，地线电源线信号线。l晶体的外壳一般接地。l高频数字电路的走线尽量细些，短些。l大电流、高电压信号与小信号之间应该注意隔离（光电耦合器）。l走线的拐角尽可能不大于90度。l地址线和数据线的长度尽量等长。l线路板表层使用网格覆铜，对线路板补“泪滴”。l信号线、数据线、控制线如果长度过长，或者接负载较多，可以接缓冲器。9.4PCB设计注意事项检查布线检查布线l1、间距是否合理，是否满足生产要求。l2、电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）。l3、对于关键的信号线是否采取了最佳措施，输入线及输出

11、线要明显地分开。l4、模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。l5、后加在PCB中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。l6、对一些不理想的线形进行修改。l7、在PCB上是否加有工艺线？阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否l合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。l8、多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容l易造成短路。9.4PCB设计注意事项高频数字电路pcb布线规则：l高频数字信号线要用短线。l主要信号线集中在pcb板中心。l时钟发生电路应在板的中心附近，时钟扇出应采用菊链式和并联布线。l电源线应远离高频数字信号线，或用地线隔开，电路布局必须减少电流回路，电源的分布必须是低感应的（多路设计)l输入与输出之间的导线避免平行。