基于ARM核嵌入式微处理器的以太网应用(3)

3.4 布局布线

嵌入式处理器工作在几百兆的频率下已是很常见arm以太网应用的事情了，在高频电路板设计时，要注意电路的布局和信号线的走向，高频信号要尽量远离其他信号，尽量减小地弹、串扰等干扰，以及电路中的电磁干扰和热设计等。

目前，世界上各大芯片生产商纷纷推出自己的ARM芯片，其专注的应用背景不同，各有自己的特色。ARM7和ARM9是目前ARM处理器中应用较多、技术成熟的两大系列ARM芯片。相比较而言，ARM9系列处理器无论从处理速度、外设接口以及应用范围等方面都更胜一筹。Intel的Xscale系列处理器，虽然各方面性能比较突出，但是其较高的定位，并不适合于大多数应用场合。而ATMEL公司生产的AT91RM9200处理器，定位于工业过程控制，外设接口不够arm以太网应用齐全。

本文选择了SAMSUNG公司的SS3C2410X作为系统的嵌入式处理器。这是一款以ARM920T为核心的嵌入式处理器，面向低端应用，价格低廉。该芯片具有较高的处理速度，通过内部的锁相环，最高可在200MHz的系统时钟下运行。并且，S3C2410X具有极低的功耗。核电压为1.8 V供电，外围I/O口使用3.3V的电压，具有3种低功耗控制方式，甚至可以把CPU中除了唤醒逻辑之外的所有功能都关闭，极大地降低了功耗。与其他的ARM芯片相比，S3C2410X在片上集成了更多外设接口。例如：外部存储器控制器；LCD，DMA，USB1.1，SD，MMC卡控制器，UART，SPI接口；I2C总线控制器和IIS总线控制器，PWM定时器，看门狗，117个外部I/O口，24个外部中断源，ADC和触摸屏接口，实时时钟以及片上PLL的时钟arm以太网应用产生等。使用集成的接口，可方便地进行功能扩展。

S3C2410X另一个优点是具有小巧的外形，嵌入式应用希望硬件尺寸越小越好S3C2410X采取了uBGA封装，整个芯片大小仅为14 mm×14 mm，相当于普通人拇指指甲的大小。虽然在如此小的体积上，集成了如此之多的功能，但其价格与普通处理器相当。从各种方面考虑，S3C2410X具有极高的性价比以及应用价值，且易于开发和功能扩展，因此很适合作为嵌入式系统的中央处理器。

4、以太网模块实现

S3C2410X本身并无网络控制器，实现以太网接入需增加独立的以太网控制器。以太网控制器芯片选用CIRRUS公司的CS8900a。他是一个真正的单芯片，全双工以太网解决方案。本身集成了由MAC层到PHY层所有的逻辑功能，包括了一个以太网电路所必需的所有的模拟和数字电路。芯片可以自动检查连接状态，单独进行载波侦听、冲突检测、错误重传以及自动填充、CRC校验等功能。对于处理器来说，对网络芯片的访问和控制，如同一段内存arm以太网应用空间或者是分配的几个I/O空间一样。集成了一个4 kB的片上存储器，用于临时保存发送和接收到的物理帧以及内部寄存器的值，从而减轻了CPU的负担，简化了软件的复杂度。CS8900A还支持软件复位，当由于某些预料之外的事件发生，致使芯片功能紊乱网络通信阻断，可通过软件复位重新启动网络通信功能，保证网络通信的健壮性。

以太网与CPU的示意性连接如图2所示，CS8900A与CPU可以arm以太网应用使用DMA，I/O以及Memory方式通信。为了提高与处理器间的访问速度，图中把CS8900A设计为Memory模式。CS8900A复位默认方式为I/O模式，虽可通过E2PROM将其配置为Memory模式，但处于降低成本考虑，把电路设计为I/O，Memory兼容的连接方式，由软件将其设置为Memory模式。相对于S3C2410X的访问周期来说，CS8900A响应时间大于其访问周期，属慢速设备。可通过nWait信号延长处理器的访问周期。使用全局复位信号作为芯片的复位信号，利用高电平触发中断，通知CPU事件的发生。

5、结语

随着电路中信号频率的提高，嵌入式系统中高速电路板设计已经成为没计人员非常关心的问题了。因此在系统设计过程中，还要考虑当信号速度高，端接元件的布局不正确或者高速信号的错误布局等引起的信号完整性问题，这些问题都可能导致系统输出不正确的数据，电路不能正常工作甚至完全不能工作。(责任编辑：admin)