1、第1章 EP93XX系列微處理器概述本章簡單介紹 EP93XX 系列 ARM920T 核）嵌入式微處理器的一些基本特性和應用 領域，使讀者對 EP93XX 系列微處理器有一個比較全面的了解。本章主要內容包括：EP93XX 系列嵌入式微處理器簡介。EP9301 的結構特征與應用領域。EP9302 的結構特征與應用領域。EP9307 的結構特征與應用領域。EP9312 的結構特征與應用領域。EP9315 的結構特征與應用領域。EP93XX 系列與其他常用基于 ARM9 內核處理器的性能對比。1.1 EP93XX 系列嵌入式微處理器基于 ARM 架構的 32 位嵌入式微處理器，以其完備的性能和完整的

2、產業鏈支持，在 32位嵌入式微處理器應用領域取得了巨大的成功。采用 32 位 ARM 微處理器進行系統開發，有助于設計者在完成先進系統功能的同 時，兼顧對產品體積、上市周期、開發成本和功耗等多項指標的要求，無疑是當前嵌入式 微處理器市場的佼佼者。在 ARM 嵌入式微處理器內核系列中，以 ARM7 和 ARM9 內核為基礎的 ARM 微處理 器最為常用，生產廠商眾多，性價比高，是嵌入式系統設計的理想選擇。其中，基于 ARM7 內核的處理器定位于對價格敏感的應用場合，著眼于代換與升級傳統 8 位單片機市 場，這些處理器片內外圍比較簡單，應用于相對較簡單的系統。而基于 ARM9 內核的嵌 入式微處理

3、器則以其較高的性能和豐富的片內資源，非常適合于比較復雜和高端的應用場 合。目前，已有多家半導體生產商設計生成的基于 ARM9 核的嵌入式微處理器進入市 場，其中， Cirrus Logic 公司以 EP9301、EP9302、 EP9307、 EP9312 和 EP9315 為代表的 EP93XX 系列微處理器最為引人注目，幾乎涵蓋了目前主要的工業與商業應用領域。EP93XX 系列嵌入式微處理器以其最優化的片上性能和極具吸引力的價格定位，正在 快速占領日益擴大的消費類、商用和工業產品等嵌入式微處理器市場。表 1-1 所示為 EP93XX 系列嵌入式微處理器的主要性能對比。表 1-1 EP93X

4、X 系列嵌入式微處理器的性能對比處理器 處理速度 以太網 PCMCI IDE USB 顯示 圖像 觸摸屏接口型號MHz)控制器A 接口接口主口接口加速器/ADCEP9301166有25 通道 ADCEP9302200有25 通道 ADCEP9307200有3有有8線觸摸屏接口EP9312200有2通道3有8線觸摸屏接口EP9315200有有2通道3有有8線觸摸屏接口以下將詳細介紹 EP93XX 系列微處理器的結構特征、片內功能模塊及相關應用領域。22 JTAG 硬件調試接口EP9312內嵌的 JTAG調試接口支持 ARM 的 Multi-ICE 及與之兼容的系統調試。關于 EP9312 各個功

5、能模塊更詳細的描述，可以參考以后的章節或相關用戶手冊。EP9315的結構特征與應用領域EP9315是EP93XX系列微處理器的旗艦產品，是目前集成度最高的ARM 處理器。EP9315 是一款基于 ARM920T 的片上系統。 200MHz 的 ARM920T 微處理器核的高性 能以及包括 IDE 和 PCMCIA 接口的豐富的外圍電路，使得 EP9315 成為諸如數字媒體服務 器、自動點唱機、遠程信息控制系統、瘦客戶機、機頂盒、 POS 終端、工業控制、生物測 量與安全系統以及 GPS 設備等應用的理想選擇，成為下一代消費和工業電子產品的理想選 擇。EP9315 的主要特性EP9315 的主要

6、特性描述如下：200MHz 的 ARM920T 處理器：16KB 指令 Cache。16KB 數據 Cache。內嵌 MMU ，支持 Linux 、 Windows CE 等嵌入式操作系統。100MHz 的系統總線頻率。MaverickCrunch TM 數學引擎： 支持浮點、整型和信號處理指令。 針對數字音頻的壓縮與解壓算法進行了優化。 硬件聯鎖 Interlocks ）裝置允許聯機編碼。MaverickKey TM 硬件編程 ID，可用于數字版權管理 DRM ）和設計知識產權的保 護：32位的惟一 ID 。128位隨機 ID 。2 / 10 集成外圍接口：多達 4組的 32位 SDRAM

7、接口。32/16/8位 SRAM/FLASH/ROM 接口。 串行 EEPROM 接口。2路 EIDE 接口。1/10/100Mbps 以太網控制器。3路 UART 。3路 USB 2.0全速 12Mbps ）主口。 紅外接口，支持慢速和快速模式。 帶圖像加速器的 LCD 與光柵 Raster）接口。 PCMCIA 接口。 帶 ADC 的觸摸屏接口。88鍵盤掃描接口。SPI 接口。 最多 6通道的 I2S 接口。 AC 97接口。 2通道 16位 PWM 輸出。其他片內功能：12個 DMA 通道。 可由軟件調整的 RTC 。 雙 PLL 可控制所有時鐘。 看門狗 Watchdog ）定時器。

8、兩個通用 16位定時器。 1個通用 32位定時器。 1個40位調試定時器。 中斷控制器。 片內 Boot ROM 。 16個帶中斷功能的增強型 GPIO 。 49個標準型 GPIO 。芯片封裝方式： 352 引腳 PBGA 封裝，可選擇無鉛封裝。 工作溫度范圍： 商業級： 0 +70。 工業級： - 40 +85。EP9315 的內部結構EP9315的內部結構如圖 1-5 所示。3 / 10圖 1-5 EP9315 的內部結構4 / 10EP9315 的應用領域作為一款高集成度和片內外圍豐富的 ARM9 嵌入式微處理器， EP9315 適用于如下領 域：商用與家用的瘦客戶端計算機。網絡收音機。

9、網絡訪問設備。工業計算機。POS終端。專業智能終端。 測試與測量設備。工業手持設備。醫療設備。 其他嵌入式應用領域。EP9315 概述1高性能 ARM920T 微處理器核EP9315 內嵌先進的運行于 200MHz 工業條件下推薦運行 184MHz ）的 ARM920T 微 處理器核，以及支持 Linux 、 Windows CE 和其他許多嵌入式操作系統的存儲器管理單元 MMU ）。 ARM920T 的 32位微控制器結構具有 5級流水線，可以以極低的功耗提供優異 的性能；同時， 16KB 指令高速緩存和 16KB 數據高速緩存可為現有的程序和數據提供零 等待時間，或者以鎖定的方式確保對關鍵

10、指令和數據的無延遲存取。對于一些程序存儲器大小有限制的應用場合， ARM920T 所支持的壓縮型 Thumb 指令 集有助于空間利用率的提高和程序存儲器的最大化使用。EP9315 的 ARM920T 內核工作電壓為 1.8V ，輸入 /輸出 I/O ）電壓為 3.3V ，根據不同 的運行速度，功耗從 100mW750mW 不等。2 MaverickCrunch TM 數學引擎EP9315 內部集成了一個 MaverickCrunch TM 數學協處理器，顯著提高了 ARM920T 的 浮點運算、整型運算與信號處理能力，同時還專門針對數字音頻的壓縮與解壓算法進行了 優化，因此，當對數字音頻進行編

11、碼解碼、執行工業控制運算以及其他運算密集型計算和 數據處理時，該協處理器可使 EP9315 具有高速、精確的計算能力。3 MaverickKey TM 硬件可編程 IDEP9315包括 EP93XX 系列）內嵌的 MaverickKey TM 獨特的硬件可編程 ID 是解決網 上內容和電子商務安全問題的一個可行方案。 MaverickKey TM 為 OEM 廠商提供了一種新/ 10 方法。為硬件賦予特定硬件 ID ，比如 SDMI 安全數字音樂計劃）或其他數字版權管理機 制使用的 ID 。MaverickKey TM使用與一個 32位專用 ID 和一個 128位的隨機 ID 相匹配的方式，實

12、現 網絡安全與數字版權保護，以及電子商務的安全。4通用存儲器接口 SDRAM 、SRAM 、ROM 和 FLASH ）EP9315 支持統一的存儲器尋址模式，所有的存儲設備都可以通過一組公共的地址/數據總線進行訪問。除一個專用于 Raster/LCD 刷新引擎的內部端口外，存儲器的訪問通過 高速處理器總線完成。其中， SRAM 存儲控制器支持訪問 8/16/32 位存儲設備，可完成 8/16/32 位的 ROM 和 SRAM 訪問； SDRAM 控制器可以支持多達 4 組的 32 位 SDRAM 的 訪問與控制。存儲器接口的主要特性如下：支持 14 組 32 位 SDRAM ，66/100MH

13、z 總線頻率。一個專用于 Raster/LCD 刷新引擎的內部端口。SDRAM 、 SRAM 、 ROM 和 FLASH 共享數據總線與地址總線。 支持 NAND FLASH 和 NOR FLASH 。5以太網控制器EP9315包括 EP93XX 系列）內部集成了一個高性能的 1/10/100Mbps 以太網媒體訪問 控制器 MAC ），通過與支持 MII 接口的外置 PHY 物理層接口）簡單連接，系統即可實 現高性能、低開銷的 Internet 訪問功能。以太網控制器的主要特性如下：支持 1/10/100Mbps 的傳輸速率，可用于各種網絡應用場合?？赏ㄟ^工業標準 MII 接口與片外物理層芯

14、片接口，實現網絡連接。6 IDE 接口EP9315 的 IDE 接口可以支持與兩個 ATAPI 工業標準兼容設備的連接，支持主模式和 從模式，其內部的 DMA 控制器支持 Multiword DMA 和 Ultra DMA 模式的數據傳輸。27串行接口 SPI、I2S和 AC 97）?EP9315 內嵌的 SPI 接口可配置為主模式和從模式，支持 National Semiconductor ? 、 Motorola ? 和 TI 的傳輸協議。AC97 接口支持一路立體聲輸入和多通道音頻輸出的編碼解碼。I2S接口支持 24 位立體聲音頻。以上端口支持復用功能， I2S的端口 0可以占用 AC9

15、7引腳和 SPI 引腳， I2S的端口 1 和端口 2的串行輸入 /輸出引腳與 EGPIO4,5,6,13 復用。 3個 I2S端口共用時鐘源。具體使 用如下：正常模式：支持一個 SPI端口和一個 AC97 端口?；?SSP的 I 2S模式：支持一個 SPI端口和最多 3個 I2S端口。基于 AC 97的 I 2S模式：支持一個 AC 97端口和最多 3個 I2S端口。注意， I 2S不能同時作為 AC97 和 SSP的輸出端口。/ 108 Raster/LCD 接口EP9315 的 Raster/LCD 接口可以為多種類型的顯示器提供數據與接口信號，主要特性 如下：支持數字 LCD 與 T

16、FT 的時序與接口信號。 可編程支持隔行掃描、雙掃描彩色和灰度級平板顯示器。 基于 SDRAM 的幀緩存控制方式，便于提升顯示性能。 支持 4、8、16、24 位像素和 256個灰度等級。硬件支持最大 64 64 像素的光標。支持 8 位數據接口顯示器。9圖像加速器EP9315 內嵌一個硬件圖像加速器，可以完成塊復制、塊填充等操作，顯著提高系統 的圖像處理能力。圖像加速器獨立于微處理器，不會增加系統開銷。10帶 12位A/D 轉換器的觸摸屏接口EP9315 內嵌的觸摸屏接口可用于數據采集、控制以及與模擬電阻式觸摸屏連接等多 種場合。主要特性如下：支持 4線、 5線、7線或 8線模擬電阻式觸摸屏

17、接口。 未使用的引腳可用于其他功能。支持觸摸屏中斷功能。11鍵盤接口EP9315 的鍵盤接口電路可以掃描 88 的矩陣鍵盤，支持按鍵中斷功能。當系統不使 用鍵盤接口時，所有引腳可以用作 GPIO 。12 UART 接口EP9315 帶有 3 個 UART 接口： UART1 、UART2 和 UART3 。除作為通用 UART 以 外， UART1 支持異步 HDLC 全雙工發送與接收協議， UART2 支持紅外發送與接收功能， UART3 也支持 HDLC 。13靈活的系統啟動方式EP9315 內嵌 16KB 的 Boot ROM ，可以完成標準的系統配置。Boot ROM 支持從FLASH

18、 存儲器、 SPI 串行 ROM 或通過 UART 下載等方式啟動系統。靈活的系統啟動方式 便于設計易于控制、可現場更新的嵌入式應用系統。143通道 USB 2.0 全速主口EP9315內部集成了 3 通道 USB 2.0全速主口，與 OHCI USB 2.0全速規范 12Mbps) 完全兼容。 USB 主口能夠提供與諸如海量存儲設備、打印機、USB Hub 、音頻播放器、數碼相機等外置便攜式設備的連接與數據通信，最多可以掛接 127 個 USB 設備。 USB 主口/ 10同時也支持 USB 2.0 低速標準，大大擴展了系統的應用領域和設計的靈活性。15支持 EEPROM 的二線接口EP93

19、15的二線接口支持與諸如 EEPROM 、RTC 等二線接口設備的通信與控制。16支持軟件微調的實時時鐘 RTC )EP9315 的 RTC 軟件微調功能可以對 32.768kHz 的晶振進行補償，補償可以精確到 1.24 秒/月。17 PLL 與系統時鐘EP9315 的處理器核與外圍模塊的工作時鐘由一個 14.7456MHz 的晶振提供， RTC 的 工作時鐘由一個 32.768kHz 的晶振提供。18定時器EP9315 的看門狗定時器用于確保系統處于正常工作狀態，需要定時“喂狗”。兩個 16 位定時器可以作為遞減計數器，或產生固定時間間隔的中斷，時間間隔的范 圍可以從 0.03ms4.27

20、s。一個 32 位的定時器，可以提供 0.03s73.3 小時的精確定時。一個 40 位的調試定時器，可以提供 1.0s12.7 天的精確定時。19中斷控制器EP9315 的中斷控制器可以支持多達 64 個由中斷源產生的 IRQ 和 FIQ 請求。 IRQ 和 FIQ 均支持硬件優先級編程，以便以最快的速度響應時間緊急的中斷事件。EP9315 的 EGPIO 引腳可編程為高電平、低電平、上升沿、下降沿，以及上升沿和下 降沿同時觸發中斷。2012 通道 DMA 控制器EP9315 的 DMA 控制器支持 12 個獨立的 DMA 通道，其中 10 個通道可用于外圍模塊 與存儲器之間的數據傳輸，另外

21、兩個通道則專門用于存儲器之間的數據傳輸。21雙 LED 驅動EP9315 使用兩個專門的引腳，標識為 管，指示系統的運行狀態。GRLED 和 REDLED ，用于外接兩個發光二極22豐富的 GPIOEP9315 包含增強型和標準型的 GPIO 。其中， 16 個增強型的 GPIO 可單獨配置為輸 入、輸出和帶中斷功能的輸入引腳； 49 個標準型的 GPIO 可單獨配置為輸入、輸出或漏極 開路 Open-drain )引腳。因為一些標準型的 GPIO 引腳可能與片內功能模塊復用，因此 GPIO 的實際可用數量與片內功能模塊的使用方式有關。/ 1023 PCMCIA 接口EP9315 內嵌一個 P

22、CMCIA 接口，可以支持與 8位或 16位的 PCMCIA 設備的連接。24 JTAG 硬件調試接口EP9315內嵌的 JTAG 調試接口支持 ARM 的 Multi-ICE 及與之兼容的系統調試。 關于 EP9315 各個功能模塊更詳細的描述，可以參考以后的章節或相關用戶手冊。EP93XX 系列與其他主要 ARM9 微處理器的性能對比如前文所述， EP93XX 系列高性能嵌入式處理器為消費類電子產品、工業控制及其他 通用領域提供了多種性價比選擇，幾乎每一個嵌入式應用都能從 EP93XX 系列微處理器中 找到合適的解決方案。與其他基于 ARM9 核的嵌入式微處理器相比較， EP93XX 系列

23、無論是在整體性能、片 內外圍接口，以及系統成本方面，都有比較明顯的優勢。表 1-2 所示為 EP93XX 系列嵌入式微處理器與其他常用 ARM9 微處理器的各項指標 對比。表 1-2 EP93XX 系列與其他常用 ARM9 微處理器的對比生產商功能模塊CirrusCirrusCirrusCirrusCirrusSamsungAtmelMotorolaIntelTISharp處理器型號EP9301EP9302EP9307EP9312EP9315S3C2410AT91RM9200MC9328MX1PXA255OMAP5910LH7A404CPU 核920T920T920T920T920T920T920T920TXscale925+CS55922T運行速度M