S3C6410芯片揭密之一 S3C6410体系结构

S3C6410 是一个16/32 位RISC 微处理器，旨在提供一个具有成本效益、功耗低，性能高的应用处理器
解决方案，像移动电话和一般的应用。它为2.5G 和 3G 通信服务提供优化的H /W 性能， S3C6410 采用了
64/32 位内部总线架构。该64/32 位内部总线结构由AXI、AHB 和APB 总线组成。它还包括许多强大的硬件
加速器，像视频处理，音频处理，二维图形，显示操作和缩放。一个集成的多格式编解码器（ MFC ）支
持MPEG4/H.263/H.264 编码、译码以及VC1 的解码。这个H/W 编码器/解码器支持实时视频会议和NTSC、
PAL 模式的TV 输出。
S3C6410 有一个优化的接口连线到外部存储器。存储器系统具有双重外部存储器端口、 DRAM 和FLASH
/ROM/ DRAM 端口。 DRAM 的端口可以配置为支持移动DDR，DDR，移动SDRAM 和SDRAM 。FLASH/ROM/DRAM
端口支持NOR-FLASH，NAND-FLASH，ONENAND，CF，ROM 类型外部存储器和移动DDR，DDR，移动SDRAM 和
SDRAM 。
为减少系统总成本和提高整体功能，S3C6410 包括许多硬件外设，如一个相机接口，TFT 24 位真彩色
液晶显示控制器，系统管理器（电源管理等），4 通道UART，32 通道DMA，4 通道定时器，通用的I/O 端口，
IIS 总线接口，IIC 总线接口，USB 主设备，在高速（480 MB/S）时USB OTG 操作，SD 主设备和高速多媒
体卡接口、用于产生时钟的PLL。
S3C6410 提供了丰富的内部设备，下面我们从它的整体特性、多媒体加速特性、视频接口、USB 特征、
存储器设备、系统外设以及它的系统管理等方面来详细的介绍S3C6410 处理器的特性：

1.1. S3C6410体系结构

S3C6410 RISC 处理器特性包括：
（1）基于CPU 的子系统的ARM1176JZF-S 具有JAVA 加速引擎和16KB/16KB I/D
缓存和16KB/16KB I/D TCM。
（2）在各自地TBD V 和TBD V 的400/533/667MHz 操作频率。
（3） 一个8 位ITU 601/656 相机接口，用于缩放的高达4M 像素，固定的16M 像素。
（4）多标准编解码器提供的MPEG-4/H.263/H.264 编码和解码的高达30 帧/s，VC1 视频解码、达到30 帧/s。
（5）具有BITBLIT 和轮换的2D 图形加速。
（6）AC-97 音频编解码器接口和PCM 串行音频接口。
（7）IIS 和IIC 接口支持。
（8）专用的IRDA 端口，用于FIR，MIR 和SIR。
（9）灵活配置GPIO 。
（10）端口USB 2.0 OTG 支持高速（480 MBPS ，片上收发器）。
（11）端口USB 1.1 主设备支持全速（12 MBPS ，片上收发器）。
（12）高速MMC / SD 卡支持。
（13）实时时钟，锁相环，具有 PWM 的定时器和看门狗定时器。
（14）32 通道DMA 控制器。
（15）支持8X8 键盘矩阵变换电路。
（16）用于移动应用的先进的电源管理。
（17）存储器子系统

具有8 倍或16 倍数据总线的SRAM/ROM/NOR Flash 接口。

具有16 倍数据总线的MUXED，ONENAND 接口。

具有8 倍数据总线的NANDFlash 接口。

具有16 倍或32 倍数据总线的SDRAM 接口。

具有16 倍或32 倍数据总线（ 133Mb/s/引脚率）的移动SDRAM 接口。

具有16 倍或32 倍数据总线（ 266 Mb/s/引脚DDR ）的移动DDR 接口。

2．ARM1176JZF-S处理器
ARM1176JZF-S 处理器的特性包括：
（1）TrustZone?安全扩展。
（2）具有超高速先进的微处理器总线架构（AMBA）、先进的可扩展接口（AXI）电平，两个接口支持
的优先级顺序多处理机。
（3）8 阶管线。
（4）具有返回堆栈的分支预测。
（5）低中断延时配置。
（6）外部协处理器接口和协处理器CP14 和CP15 。

（7）指令和数据存储器管理单元（MMUS），通过一个统一的主TLB 使用MICROTLB 结构管理。
（8）实际地索引和物理地址缓存。
（9）矢量浮点型（VFP）协处理器支持。
（10）外部协处理器的支持。
（11）追踪支持。
存储器子系统包括：
（1）高频宽存储器矩阵变换电路子系统。
（2） 两个独立的外部存储器端口（一个静态混合的DRAM 存储器端口和一个DRAM 端口）。
（3）矩阵变换电路架构增加整体的带宽，具有同时访问的能力

3．多媒体加速特性
多媒体加速特性包括：
（1）照相机接口

支持ITU–R 601/ITU-R 656 格式输入。 支持8 位输入。

对于YCBCr 4:2:2 格式，相机输入分辨率高达4096×4096。

4096×4096 输入分辨率采取绕过硬件缩小尺度和预览单元，并且图象将以JPEG 格式直接存储到
存储器。

高达2048×2048 输入分辨率可以选择性的输入到硬件缩小尺度单元和预览单元。

分辨率缩小尺度，硬件支持的输入分辨率高达2048×2048。

编解码器/预览输出图像产生（ 16/18/24 位的RGB 格式和YCbCr 4：2：0/ 4:2:2 格式）。

图象窗口化和变焦的功能。

测试图案产生。

图像镜像和轮换支持Y 轴镜像和X 轴镜像， 90 度 、 180 度 和270 度的 轮换。

H/W 色彩空间的转换。

支持LCD 控制器直通道。
（2）多标准解码器（MSC）
①多标准视频编解码器

MPEG-4 部分II 简单协议规范编码/解码。

H.264/AVC 基线编码/解码。

H.263 协议规范3 编码/解码。

VC1 解码。

支持多部分电池和多标准。
②编码工具

可变模块大小：16×16，16×8，8×16 和8×8 。

自由的运动矢量。

MPEG - 4 AC / DC 预测。

H.264/AVC 的帧内预测（固定模式决定）。

错误恢复工具。

MPEG - 4 重新同步。具有RVLC 的标记和数据分割。

MPEG-4/AVC FMO 和ASO。

位率控制（ CBR 和VBR）。
③解码工具
支持所有标准功能。
④前/后旋转/镜像
八个镜像/旋转模式。
⑤性能

全双工的VGA 30 fps 编码/解码。

半双工720×480 30 帧/s（ 720×576 25f 帧/s ）编码/解码。
（3）JPEG 解码器

压缩/解压缩达65536×65536。

编码格式：YCbCr 4：2：2。

解码格式：YCbCr 4：4：4/ 4:2:2 / 4：2：0/ 4：1：1 或灰色。

支持压缩的内存数据在YCbCr 4:2:2 或RGB 565 格式。

支持一般用途的时钟转换器。

4．显示控制
显示控制特性包括：
（1）TFT LCD 接口

320×240，640×480 或其他显示分辨率高达1024×1024。

最大2k × 2k 虚拟屏幕尺寸。

支持五个窗口层作为PIP 或OSD。

可编程OSC 窗口定位。

16 级Alpha 混合。
（2）视频后处理器

视频输入格式转换。

视频/图形缩放向上/向下或缩放输入/输出。

彩色空间的转换，从YCbCr 到RGB 和从RGB 到YCbCr。

专用本地接口显示。

专用定标器用作TV 编码器。
（3）具有图像增强的TV（NTSC/PAL）视频编码器
①支持NTSC-M/PAL-B，D，G，H，I 兼容视频格式。
②支持YCbCr 4：2：0/ 4:2:2 ，16/18/24 位RGB 源格式。
③内置MIE（移动图像增强器）引擎

黑色和白色延展。

蓝色延展和Flesh-Tone 校正。

动态水平的尖峰与LTI。

黑色与白色噪音的降低。

原始的，全屏和宽屏视频输出。

5．视频接口
视频接口特性包括：
（1）AC97 音频编解码器接口

可变采样率（ 48 kHz 和低于）。

1 通道立体声输入/1 通道立体声输出/1 通道麦克风输入。

16 位立体声（2 声道）音频。
（2）PCM 串行音频接口

主模式双向串行音频接口。

接受一个外部输入时钟来产生精确的音频时间。

可选的基于DMA 的操作。
（3）IIS 总线立体声DAC 接口

1 通道总线作为音频编解码器接口。

可选的基于DMA 的操作。

串行，每通道8/16 位的数据传输。

支持IIS，合理的MSB 和合理的LSB 数据格式。

可以在主或从模式下操作。

支持多种位时钟频率和编解码器的时钟频率。

16,24,32,48fs 的位时钟频率和256，384，512，768fs 的编解码器的时钟频率

6．USB特性
USB 支持特性包括：
（1）USB OTG2.0 高速

符合OTG 规格1.0 版本补充的USB 2.0 协议的2.0 版本。

配置只作为OTG 设备，USB 1.1 设备，OTG 迷你主设备，或USB 1.1 迷你主设备。

支持高速（ 480 Mb/s ），全速（ 12 Mb/s ）和低速（ 1.5Mb/s ）。
（2）USB 主设备

两个端口USB 主设备。

符合OHCI 1.0 版本。

符合USB 规范1.1 版本。

支持全速高达12 Mb/s

7．IrDA v1.1
IrDA v1.1 特性包括：
（1）专用的IrDA 作为v1.1（ 1.152Mb/s 和4 Mb/s ）。
（2）支持FIR（ 4Mb/s ）。
（3）SIR（ 111.5kb/s ）模式是由UART 的IrDA 1.0 模块支持的。
（4）内部64 字节的Tx/Rx FIFO。
串行通行特性：
（1）UART

4 通道UART 具有基于DMA 或基于中断操作。

支持5 位， 6 位， 7 位，或8 位串行数据传输/接收。

支持外部时钟用作UART 操作（UCLK）。

可编程波特率。

支持IrDA 1.0 SIR（ 115.2kb/s ）模式。

环回模式进行测试。

每个通道都有内部64 字节的Tx FIFO 和64 字节的Rx FIFO。
（2）IIC 总线接口

1 通道多主设备IIC 总线。

串行，8 位针对性和双向数据传输可在高达100 kb/s 的标准模式下操作。

在快速模式高达400 kb/s。
（3）SPI 接口

2 通道串行外设接口。

64 字节缓冲器用来接收/传送。

基于DMA 或基于中断操作。

50Mb/s 的发送/接收（全双工）。
（4）MIPI HSI

单向高速串行接口。

支持发送和接收。

128 字节（ 32 位× 32 ）Tx FIFO。

256 字节（ 32 位× 64 ）RX FIFO。

发送：PCLK b/s，接收：高达100 Mb/s。

8．调制解调器接口
调制解调器接口特性包括：
并行调制解调器芯片接口

异步直接和间接16 位SRAM 式接口（i80 接口）。

片上 8KB 的双端口SRAM 缓冲区直接接口。

片上写FIFO 和读FIFO （每288 字），以支持间接脉冲数据传输。

9．GPIO
GPIO 特性包括：
188 个灵活配置的GPIO。
输入设备特性：
（1）便携式键盘接口

支持8×8 键盘矩阵转换电路。

提供内部去抖滤波器。
（2）A/D 转换和触摸屏接口

8 通道复用ADC。

最大500k 采样/S 和10 位分辨率。

10．存储器设备
存储器设备特性包括：
MMC/SD 主设备

兼容多媒体卡协议版本4.0。

兼容SD 存储卡的协议版本1.0。

128 字FIFO 用作发送/接收。

基于DMA 或基于中断操作。
11．系统外设
系统外设特性包括：
（1）DMA 控制器

四个通用DMA 嵌入式。

每个DMA 有两个主端口 。

每一个DMA 支持8 通道；完全支持32 通道。

支持存储器到存储器，外设到存储器，存储器到外设，和外设到外设。

脉冲数据传输模式，以提高传输速率。
（2）矢量中断控制器

支持32 个矢量IRQ 中断。

固定硬件中断优先级。

可编程中断优先级。

硬件中断优先级屏蔽。

IRQ 和FIQ 生成。

测试寄存器。

原始中断状态。

中断请求状态。

支持ARM v6 处理器VIC 端口，在同步和异步模式，使其更快地中断服务。
（3）TrusZone 中断控制

在 TrustZone 设计中，提供了一个软件接口给安全中断系统的保护位。

在安全控制下，从任何系统中断源nFIQ 生成。

从非安全中断控制器屏蔽的选择nFIQ 中断。
（4）TrusZone 保护控制器

在 TrustZone 设计中，在一个安全的系统提供一个软件接口到保护位。

AMBA APB 接口。
（5）具有PWM 的定时器（脉宽调制）

具有PWM 的4 通道32 位定时器。

具有基于DMA 或基于中断操作的1 通道32 位内部定时器。

可编程占空比周期，频率和极性。

死区生成。

支持外部时钟源。
（6）16 位看门狗定时器
在超时时中断请求或系统复位。
（7）RTC（实时时钟）

完全时钟特性：毫秒，秒，分，时，天，星期，月，年。

32.768kHz 操作。

报警中断。

时间节拍中断。

12．系统管理
系统管理特性包括：
系统操作频率

ARM1176JZF - S 核心时钟频率最高是667 MHz。

系统操作时钟产生。

三个片上PLL ，APLL，MPLL 和EPLL。

APLL 生成一个独立ARM 操作时钟。

MPLL 生成系统参考时钟。

EPLL 产生用作外设IP 的时钟。