Windows CE嵌入式导航系统研究(硬件设计3)
1.1 Flash 接口电路设计
Flash 存储器是一种在系统上(In-System)进行电擦写，掉电后信息不丢失的存储器。它具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或分扇区在系统编程、擦除等特点。并且由内部嵌入式的算法完成对芯片的操作，因而在各种嵌入式系统中得到了广泛的应用。现在市场上两种主要的非易失闪存技术是 NOR 和NAND。NOR 的特点是芯片内执行，这样应用程序可以直接在 Flash 内运行，不必再把代码读到系统 RAM 中。NOR 的传输效率很高，在 1~4MB 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 结构能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。NAND Flash 没有采取内存的随机读取技术，它的读取是以一次读取一块的形式来进行的，通常是一次读取 512 个字节。因为不能直接运行 NAND Flash 上的代码，所以除了使用 NAND Flash 以外，一般都会加上一块小的 NOR Flash来运行启动代码。
结合 NOR Flash 和 NAND Flash 的各自特点，本系统扩展了一块 32M×16bit（可扩展到128M×16bit，可以采用U3电路即可）的 NAND Flash 芯片 K9F1216U0A 和一块 512K×16bit 的 NOR Flash 芯片AM29LV160DB，通过跳线都可以引导系统启动，保证启动代码可靠运行。如图 3.8 所示，NOR Flash 的片选线/CS 接至 nGCS0 引脚，S3C2440A 的数据总线 DATA[15..0]连接 NOR Flash 芯片的数据总线 D[15..0]， 地址总线 ADDR[22..1]连接 NOR Flash 芯片的 A[21..0]引脚。NOR Flash 芯片的写使能引脚/WE 连接S3C2440A 芯片的 nWE 引脚，Nand Flash、Nor Flash电路图如图 4.8、图 4.9、图 4.10所示。
图 4.8 Nand Flash电路图
图 4.9 Nand Flash扩大电路图
图 4.10 Nor Flash电路图
1.2 音频接口电路设计
S3C2440A 内置 IIS 总线控制器， 实现了一个外部 8/16 位立体声音频 CODEC IC 的接口它还可以给 FIFO 通道提供 DMA 传输模式而非中断模式，从而使数据发送和接收同时进行，支持 IIS 总线数据格式和 MSB-justified 数据格式。扩展音频接口很容易，只需要在数字音频总线上连接音频编解码芯片。
IIS(Inter-IC Sound BUS,内置集成电路音频总线)总线是 Philips 公司提出的串行数字音频总线协议。它是一种面向多媒体的音频总线，专用于音频设备之间的数据传输，为数字立体声提供序列的连接至标准编解码器。IIS 总线只处理声音数据，其他信号(如控制信号)必须单独传输，为了使电路的引出引脚尽可能少，IIS 只使用了 3 条串行总线：提供分时复用功能的数据线、字段选择线和时钟信号线。
音频芯片采用 Philips 公司的 UDA1341TS， 如图 4.11所示直接和 S3C2410的 IIS 引脚连接。另外，此芯片还提供标准的 L3、麦克风和扬声器接口。L3接口的引脚分别连到 S3C2440 的 3 个 GPIO 输出引脚上，通过 GPIO 控制 L3接口。UDA1341TS 音频芯片集成数字化音频和混频器功能。数字化音频功能可以播放数字化声音或录制声音，混频器用来控制各种输入/输出的音量大小等，通过 L3 接口进行控制。
图 4.11 音频接口电路
1.3 串口电路设计
串行口是计算机一种常用的接口，具有连线少、通讯简单的特点。串口技如今已经发展的很成熟、很稳定，被广泛的应用于各种设备之间的互联。现在使用最广的是 9 针串口，其针脚功能如表 1所示。
表 1 DB-9 串口针脚功能
| 引脚 |
功能 |
| 1 |
载波检测(DCD) |
| 2 |
接收(RXD) |
| 3 |
发送(TXD) |
| 4 |
数据终端就绪(DTR) |
| 5 |
信号地(GND) |
| 6 |
数据设置就绪(DSR) |
| 7 |
发送请求(RTS) |
| 8 |
清除发送(CTS) |
| 9 |
振铃检测(RI) |
S3C2440A 内置有串口收发模块，只要在外围模块中设计串口电平转换电路就可以与其他设备进行串行通信，本系统中采用了 SP3232EEN电平转换芯片，可以实现 1对串口收发信号电平转换，如图 4.12所示。
图 4.12 串口电路
1.4 USB 接口电路
USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)，是一种快速、灵活的总线接口。USB 标准中除定义了通信的物理层和电器层标准外， 还定义了一套相对完整的软件协议栈，这使得多数 USB 设备都很容易在各种平台上工作。作为一种高速总线接口，USB 适用于多种设备，且支持热插拔，所有的配置过程都由系统自动完成，无须用户干预。图 4.13为本系统中电路图部分，其中分HOST和Device两部分。
图 4.13 USB电路图
1.5 GPIO接口电路
通用I/O接口(General Purpose IO Interface，GPIO)是ARM系统及片上SoC(System-on-Chip)系统中非常重要的一种I/O接口，具有使用灵活、可配置性好、硬件代价小等优点，在ARM系统中广泛应用。GPIO不仅实用，而且功能很强大，主要有以下六大功能。
l 通用I/O(GPIO)：最最基本的功能，可以驱动LED、可以产生PWM、可以驱动蜂鸣器等。
l 外部中断/唤醒线：端口必须配置成输入模式时，所有端口都有外部中断能力。
l 复用功能(AF)：复用功能的端口兼有IO功能等。复位期间和刚复位后，复用功能未开启，I/O 端口被配置成浮空输入模式：(CNFx[1:0]=01b，MODEx[1:0]=00b)。
l 软件重新映射I/O复用功能：为了使不同器件封装的外设I/O 功能的数量达到最优，可以把一些复用功能重新映射到其他一些脚上。这可以通过软件配置相应的寄存器来完成。这时，复用功能就不再映射到它们的原始引脚上了。
图 4.14 GPIO电路图
本系统为了方便用户扩展，也集成了GPIO部件，用来实现模式选择、LED控制、中断唤醒、I2C读写等功能。GPIO电路图如图 4.14所示。