專利名稱：基于arm嵌入式微處理器的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為32位嵌入式微處理器最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，涉及微處理器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于32位ARM嵌入式微處理器的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
隨著嵌入式技術(shù)的應(yīng)用與推廣，作為嵌入式系統(tǒng)的核心，嵌入式微處理器已經(jīng)逐步從8位、16位過渡到32位，在32位嵌入式微處理器領(lǐng)域，基于高性能、低成本、低功耗、小體積ARM核的嵌入式微處理器占有75％以上的市場(chǎng)份額，在32位嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域取得了巨大的成功。
然而，與采用8/16位微處理器的嵌入式應(yīng)用相比較，基于32位ARM嵌入式微處理器的應(yīng)用系統(tǒng)無論是從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、開發(fā)周期、還是開發(fā)難度，都有大幅度的提高，因此，在系統(tǒng)開發(fā)中如何簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)難度、以提高系統(tǒng)開發(fā)的成功率，具有很大的意義。
基于ARM核的32位嵌入式微處理器，目前有ARM7、ARM9、ARM10、ARM11和Intel的Xscale系列共幾百款芯片，絕大多數(shù)采用QFP和BGA封裝，引腳分布比較有規(guī)律，同時(shí)，基于ARM微處理器的系統(tǒng)一般都需要外擴(kuò)大容量的程序存儲(chǔ)器(一般為Flash)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(一般為SRAM或SDRAM)，所有的基于ARM微處理器的嵌入式應(yīng)用都具備構(gòu)成最小系統(tǒng)的如下公共部件ARM微處理器+Flash存儲(chǔ)器+SRAM/SDRAM存儲(chǔ)器，而這幾個(gè)部件又是系統(tǒng)中工作頻率最高、設(shè)計(jì)難度最大、花費(fèi)成本最高的地方，因此，采用一種合理的結(jié)構(gòu)和一些新的設(shè)計(jì)方法，方便、快捷的設(shè)計(jì)出基于ARM微處理器的最小系統(tǒng)，對(duì)成功、高效的開發(fā)32位嵌入式應(yīng)用具有非常重要的意義。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種基于ARM微處理器的最小系統(tǒng)，以解決基于32位ARM嵌入式微處理器的應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、開發(fā)周期長、開發(fā)成功率低的問題。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是提供一種基于ARM嵌入式微處理器的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括ARM微處理器、電路板、Flash存儲(chǔ)器、SRAM/SDRAM存儲(chǔ)器和系統(tǒng)總線擴(kuò)展接口，其元器件分別固接于電路板的頂面和底面，其中，ARM微處理器固接于電路板的頂面，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器、SRAM/SDRAM存儲(chǔ)器固接于電路板的底面，系統(tǒng)總線擴(kuò)展接口分別固接于電路板的四周，各元器件之間通過電路板電連接，系統(tǒng)總線擴(kuò)展接口與外接系統(tǒng)相連。
所述的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其所述ARM微處理器為32位ARM嵌入式微處理器。
所述的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其ARM微處理器采用QFP封裝；Flash存儲(chǔ)器和SDRAM存儲(chǔ)器采用TSOP封裝。
本實(shí)用新型依據(jù)32位ARM嵌入式微處理器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，采用一種合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和一些新的方法，設(shè)計(jì)出通用的基于32位ARM微處理器的最小系統(tǒng)，縮短了系統(tǒng)開發(fā)周期，降低開發(fā)難度并減少開發(fā)成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了硬件電路的組態(tài)和可裁減，提高了成熟模塊電路的可重用性。


圖1為基于ARM嵌入式微處理器最小系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為基于ARM微處理器最小系統(tǒng)的頂面圖；圖3為基于ARM微處理器最小系統(tǒng)的底面圖。
具體實(shí)施方式
以下具體描述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)方式。
(一)基于ARM嵌入式微處理器最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)根據(jù)ARM微處理器引腳分布的特定及芯片的封裝方式，為實(shí)現(xiàn)基于ARM嵌入式微處理器應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、降低開發(fā)難度、縮短開發(fā)周期的目的，將應(yīng)用系統(tǒng)的公共部分(最小系統(tǒng))ARM微處理器+Flash存儲(chǔ)器+SRAM/SDRAM存儲(chǔ)器，從復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)中獨(dú)立出來，采用短距離、等長、多層布線、頂面和底面同時(shí)焊接元器件等方式，在保證最小系統(tǒng)的高速、穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，降低了系統(tǒng)的開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和開發(fā)難度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了硬件電路的組態(tài)和可裁減，提高了成熟模塊電路的可重用性。
(二)基于ARM嵌入式微處理器最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)電路見圖1，一種基于ARM嵌入式微處理器的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括ARM微處理器1、電路板2、Flash存儲(chǔ)器3、SRAM/SDRAM存儲(chǔ)器4和系統(tǒng)總線擴(kuò)展接口5，其元器件分別固接于電路板2的頂面和底面，其中，ARM微處理器1固接于電路板2的頂面，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器3、SRAM/SDRAM存儲(chǔ)器4固接于電路板2的底面，系統(tǒng)總線擴(kuò)展接口5分別固接于電路板2的四周，各元器件之間通過電路板2電連接，系統(tǒng)總線擴(kuò)展接口5與外接系統(tǒng)相連。
由于幾乎所有的ARM微處理器芯片均采用QFP或BGA封裝，特別是BGA封裝，焊接工藝要求較高，需要專門的設(shè)備焊接，成本較高，同時(shí)芯片的引腳密度大，PCB布線層數(shù)一般多在六層以上，且布線難度也較高，而基于ARM微處理器系統(tǒng)的外圍電路的工作頻率遠(yuǎn)低于ARM微處理器本身，芯片多采用TSOP或SSOP封裝，一般使用雙面PCB即可，且具體電路會(huì)隨用戶的需求變化而發(fā)生改變，顯然，將系統(tǒng)的所有部件設(shè)計(jì)在一起是不太合理的，因此，采用將最小系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)的方法，可以大大降低開發(fā)成本、縮短開發(fā)周期，減小系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器3和SDRAM存儲(chǔ)器4也是所有基于ARM微處理器嵌入式系統(tǒng)不可缺少的部分，其中，F(xiàn)lash作為程序存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)靜態(tài)時(shí)保存程序代碼以及一些需要掉電保持的數(shù)據(jù)，SDRAM是系統(tǒng)代碼的運(yùn)行空間，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，首先將存放在Flash存儲(chǔ)器3中的代碼搬移到SDRAM存儲(chǔ)器4中，然后在SDRAM存儲(chǔ)器4高速運(yùn)行，由于ARM微處理器1需要頻繁的訪問存儲(chǔ)器，因此，存儲(chǔ)器的性能是整個(gè)系統(tǒng)的性能瓶頸，同時(shí)存儲(chǔ)器芯片的集成度也比一般的外圍芯片要高，運(yùn)行速度也相對(duì)較快，基于以上原因，在最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，把Flash存儲(chǔ)器3和SDRAM存儲(chǔ)器4盡可能的靠近ARM微處理器1，并采用短距離、等長、多層布線等手段，保證系統(tǒng)的高頻部分穩(wěn)定運(yùn)行。
圖2、圖3是基于某ARM微處理器最小系統(tǒng)采用本結(jié)構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)。圖2為基于ARM微處理器最小系統(tǒng)的頂面圖，ARM微處理器1采用QFP封裝。圖3為基于ARM微處理器最小系統(tǒng)的底面圖，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器3和SDRAM存儲(chǔ)器4采用TSOP封裝。
權(quán)利要求1.一種基于ARM嵌入式微處理器的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括ARM微處理器、電路板、Flash存儲(chǔ)器、SRAM/SDRAM存儲(chǔ)器和系統(tǒng)總線擴(kuò)展接口，其特征在于元器件分別固接于電路板的頂面和底面，其中，ARM微處理器固接于電路板的頂面，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器、SRAM/SDRAM存儲(chǔ)器固接于電路板的底面，系統(tǒng)總線擴(kuò)展接口分別固接于電路板的四周，各元器件之間通過電路板電連接，系統(tǒng)總線擴(kuò)展接口與外接系統(tǒng)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其特征在于所述ARM微處理器為32位ARM嵌入式微處理器。
3.如權(quán)利要求1所述的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其特征在于ARM微處理器采用QFP封裝；Flash存儲(chǔ)器和SDRAM存儲(chǔ)器采用TSOP封裝。
專利摘要一種基于ARM嵌入式微處理器的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，涉及微處理器技術(shù)領(lǐng)域，其包括ARM微處理器、電路板、Flash存儲(chǔ)器、SRAM/SDRAM存儲(chǔ)器和系統(tǒng)總線擴(kuò)展接口，其元器件分別固接于電路板的頂面和底面，其中，ARM微處理器固接于電路板的頂面，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器、SRAM/SDRAM存儲(chǔ)器固接于電路板的底面，系統(tǒng)總線擴(kuò)展接口分別固接于電路板的四周，各元器件之間通過電路板電連接，系統(tǒng)總線擴(kuò)展接口與外接系統(tǒng)相連。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出通用的基于32位ARM微處理器的最小系統(tǒng)，縮短了系統(tǒng)開發(fā)周期，降低開發(fā)難度并減少開發(fā)成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了硬件電路的組態(tài)和可裁減，提高了成熟模塊電路的可重用性。
文檔編號(hào)G06F15/78GK2716909SQ20042007270
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月25日
發(fā)明者李駒光, 劉國平, 郁文生 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所