嵌入式系統(tǒng)結(jié)合微處理器或微控制器的系統(tǒng)電路與其專屬軟件，達(dá)到系統(tǒng)操作效率的最高比。這里把嵌入式系統(tǒng)定義為一個(gè)體積較小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(與PC機(jī)相比)，由于其體積較小，因此軟硬件結(jié)構(gòu)和應(yīng)用范圍與PC機(jī)相比有較大的不同。其特性可歸納為下列四項(xiàng)：

　　(1)通常執(zhí)行特定功能；

　　(2)以微電腦與外圍構(gòu)成核心；

　　(3)嚴(yán)格的時(shí)序與穩(wěn)定性要求；

　　(4)全自動(dòng)操作循環(huán)。

　　嵌入式系統(tǒng)具有目的性或針對(duì)性，其開發(fā)是圍繞著產(chǎn)品和產(chǎn)品的特定功能來進(jìn)行的。它必須最大限度地在硬件和軟件上“量身定做”以提高效率。本文設(shè)計(jì)的嵌入式系統(tǒng)主要用于金融和稅務(wù)類產(chǎn)品。

　　2 總體設(shè)計(jì)

　　2.1 CPU的選擇

　　本文采用的是Cirrus Logic公司的嵌入式處理器EP9312。

　　EP9312是一款A(yù)RM9系列的處理器，ARM9系列是高性能和低功耗特性方面最佳的硬宏單元。它具有五級(jí)流水線，并提供1.1 MI/s/MHz的哈佛結(jié)構(gòu)。而其前代產(chǎn)品ARM7系列處理器則具有嵌入式ICE-RT邏輯，功耗非常低，并提供0.9MI/s/MHz的三級(jí)流水線和馮·諾依曼結(jié)構(gòu)。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)主要用于開發(fā)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)終端、機(jī)頂盒、高端打印機(jī)等產(chǎn)品，所以需要較快的運(yùn)算速度，而ARM7主要用于對(duì)價(jià)位和功耗敏感的消費(fèi)類產(chǎn)品，并且其運(yùn)算速度相對(duì)較慢，所以本設(shè)計(jì)系統(tǒng)選擇ARM9系列。在ARM9系列CPU中還有EP9307和EP9315。EP9307與EP9312的功能構(gòu)造基本相同，只少了1個(gè)IDE接口，但多了圖形加速的功能。由于金融稅務(wù)類產(chǎn)品大多需要較多的GPIO，而與EP9307相比，EP9312可以很容易地設(shè)計(jì)出較多的GPIO。EP9315在EP9312擁有的功能上再增加了PCMCIA接口和圖形加速功能，但這并不是金融稅務(wù)類產(chǎn)品所必需的功能。綜合考慮之后，本系統(tǒng)選擇了EP9312。

　　2.2 技術(shù)指標(biāo)

　　經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)研并基于產(chǎn)品成本考慮，嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)如下所述：

• Cirrus Logic公司的EP9312作為主處理器；
• 32MB Flash使用NOR Flash；
• 64 MB SDRAM；
• 顯示格式：西文：24x12點(diǎn)陣，中文：24x24點(diǎn)陣，26行，80列。或者西文：16x8點(diǎn)陣，中文：16x16點(diǎn)陣，26行，80列；
• 800x600x16bpp、1024x768x16bpp多種TFT顯示模式，支持單掃描或雙掃描；
• 1個(gè)并口；
• 5個(gè)串口；
• 2個(gè)PS/2端口；
• 1個(gè)1/10/100 Mb/s的以太網(wǎng)接口。支持TCP/IP協(xié)議；
• 1個(gè)USB Host和1個(gè)USB Slave接口。

　　2.3 系統(tǒng)組成

　　EP9312已經(jīng)集成了嵌入式系統(tǒng)所需的許多功能，為了使本設(shè)計(jì)滿足金融稅務(wù)類產(chǎn)品的要求，還增加了如下硬件：SuperI/0器件(包含2個(gè)UART、1個(gè)并口、2個(gè)PS/2接口控制器)、網(wǎng)絡(luò)PHY接口器件、接口電平轉(zhuǎn)換器、Flash、SDRAM等。PCB板采用4層板，表層為信號(hào)層，其中的電源線路層和地線層深埋在主板的內(nèi)層，不易受到電源雜波的干擾，尤其是高頻電路，可以獲得較好的抗干擾能力。系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖l所示。

　　3 模塊功能描述

　　3.1 CPU

　　EP9312的內(nèi)核是ARM920T，其主頻為200MHz，100 MHz內(nèi)部總線。有16 KB的指令Cache和16 KB的數(shù)據(jù)Cache，內(nèi)部集成了很多功能模塊，其中主要包括：LCD控制器、3個(gè)USB Host控制器、3個(gè)串口控制器、Ethernet MAC、EIDE、AC’97接口等。EP9312內(nèi)含MMU，支持TCP/IP協(xié)議，也為開發(fā)各種字符圖形功能提供了快捷的方法。本設(shè)計(jì)充分利用了這些內(nèi)部集成的功能，減少了外圍元件。

　　3.2 RESET模塊

　　系統(tǒng)的RESET模塊為系統(tǒng)提供啟動(dòng)及復(fù)位信號(hào)，是系統(tǒng)運(yùn)行的開端。

　　本系統(tǒng)采用MAX708CSA作為復(fù)位器件，設(shè)計(jì)成用戶重啟的按鈕控制。發(fā)出RESET信號(hào)送給CPU的RSTOn引腳、Flash模塊、JATG模塊等。另采用一片MAX708CSA作為系統(tǒng)上電的按鈕控制。發(fā)出POR信號(hào)送給CPU的PRSTn引腳，如圖2所示。

　　3.3 系統(tǒng)時(shí)鐘模塊

　　系統(tǒng)時(shí)鐘模塊的作用是產(chǎn)生20個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘頻率來滿足EP9312不同獨(dú)立邏輯部分的要求，所有這些時(shí)鐘頻率都來源于外部的一個(gè)低頻晶體振蕩器。這樣處理器速率、總線速率、視頻速率就可以不同而且互不影響。

　　EP9312提供兩個(gè)接口接外部晶體振蕩器，其頻率分別為32 kHz(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)和14.7456 MHz。

　　為了獲得足夠高的時(shí)鐘頻率，EP9312同時(shí)提供兩個(gè)PLL，將32 kHz和14.7456MHz頻率提升到足夠高(14.7456 MHz，最大頻率可為400 MHz)。 <!-- 2008-3-1 12:52:37-->