专利名称：基于arm嵌入式微处理器的最小系统结构设计的制作方法
技术领域：
本发明为32位嵌入式微处理器最小系统结构设计，涉及微处理器应用技术领域，特别涉及基于32位ARM嵌入式微处理器的最小系统结构设计。
背景技术：
随着嵌入式技术的应用与推广，作为嵌入式系统的核心，嵌入式微处理器已经逐步从8位、16位过渡到32位，在32位嵌入式微处理器领域，基于高性能、低成本、低功耗、小体积ARM核的嵌入式微处理器占有75％以上的市场份额，在32位嵌入式应用领域取得了巨大的成功。
然而，与采用8/16位微处理器的嵌入式应用相比较，基于32位ARM嵌入式微处理器的应用系统无论是从系统结构、开发周期、还是开发难度，都有大幅度的提高，因此，在系统开发中如何简化系统结构、缩短开发周期、降低开发难度、以提高系统开发的成功率，具有很大的意义。
基于ARM核的32位嵌入式微处理器，目前有ARM7、ARM9、ARM10、ARM11和Intel的Xscale系列共几百款芯片，绝大多数采用QFP和BGA封装，引脚分布比较有规律，同时，基于ARM微处理器的系统一般都需要外扩大容量的程序存储器(一般为Flash)和数据存储器(一般为SRAM或SDRAM)，所有的基于ARM微处理器的嵌入式应用都具备构成最小系统的如下公共部件ARM微处理器+Flash存储器+SRAM/SDRAM存储器，而这几个部件又是系统中工作频率最高、设计难度最大、花费成本最高的地方，因此，采用一种合理的结构和一些新的设计方法，方便、快捷的设计出基于ARM微处理器的最小系统，对成功、高效的开发32位嵌入式应用具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的是设计一种基于ARM微处理器的最小系统，以解决基于32位ARM嵌入式微处理器的应用系统结构复杂、开发周期长、开发成本高、开发成功率低、成熟模块电路的可重用性不好等问题。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种基于ARM嵌入式微处理器的最小系统结构设计，包括ARM微处理器、电路板、Flash存储器、SRAM/SDRAM存储器和系统总线扩展接口，其元器件分别固接于电路板的顶面和底面，其中，ARM微处理器固接于电路板的顶面，Flash存储器、SRAM/SDRAM存储器固接于电路板的底面，系统总线扩展接口固接于电路板的四周，各元器件之间通过电路板电连接，系统总线扩展接口与外接系统相连。
所述的最小系统结构设计，其所述各元器件之间通过电路板电连接，是把高速器件尽可能的靠近ARM微处理器，采用短距离、等长、多层布线的方式连接。
所述的最小系统结构设计，其所述微处理器为32位ARM嵌入式微处理器。
所述的最小系统结构设计，其ARM微处理器采用QFP封装或BGA封装；Flash存储器和SDRAM存储器采用TSOP封装。
所述的最小系统结构设计，其所述高速器件，含有Flash存储器和SDRAM存储器。
本发明依据32位ARM嵌入式微处理器系统的设计要求，采用一种合理的系统结构和一些新的方法，设计出通用的基于32位ARM微处理器的最小系统，缩短了系统开发周期，降低开发难度并减少开发成本，同时实现了硬件电路的组态和可裁减，提高了成熟模块电路的可重用性。
图1为基于ARM嵌入式微处理器最小系统的电路结构示意图；图2为基于ARM微处理器最小系统的顶面图；图3为基于ARM微处理器最小系统的底面图。
具体实施例方式
以下具体描述本发明的结构、实现方式。
(一)基于ARM嵌入式微处理器最小系统的结构根据ARM微处理器引脚分布的特定及芯片的封装方式，为实现基于ARM嵌入式微处理器应用系统的稳定运行、降低开发难度和开发成本、缩短开发周期的目的，将应用系统的公共部分(最小系统)ARM微处理器+Flash存储器+SRAM/SDRAM存储器，从复杂的应用系统中独立出来，采用短距离、等长、多层布线、顶面和底面同时焊接元器件等方式，在保证最小系统的高速、稳定运行的情况下，降低了系统的开发风险和开发难度，同时实现了硬件电路的组态和可裁减，提高了成熟模块电路的可重用性。
(二)基于ARM嵌入式微处理器最小系统的实现电路见图1，一种基于ARM嵌入式微处理器的最小系统结构示意图，包括ARM微处理器1、电路板2、Flash存储器3、SRAM/SDRAM存储器4和系统总线扩展接口5，其元器件分别固接于电路板2的顶面和底面，其中，ARM微处理器1固接于电路板2的顶面，Flash存储器3、SRAM/SDRAM存储器4分别固接于电路板2的底面，系统总线扩展接口5固接于电路板2的四周，各元器件之间通过电路板2电连接，系统总线扩展接口5与外接系统相连。
由于几乎所有的ARM微处理器芯片均采用QFP或BGA封装，特别是BGA封装，焊接工艺要求较高，需要专门的设备焊接，成本较高，同时芯片的引脚密度大，PCB布线层数一般多在六层以上，且布线难度也较高，而基于ARM微处理器系统的外围电路的工作频率远低于ARM微处理器本身，芯片多采用TSOP或SSOP封装，一般使用双面PCB即可，且具体电路会随用户的需求变化而发生改变，显然，将系统的所有部件设计在一起是不太合理的，因此，采用将最小系统独立设计的方法，可以大大降低开发成本、缩短开发周期，减小系统设计的复杂度，Flash存储器3和SDRAM存储器4也是所有基于ARM微处理器嵌入式系统不可缺少的部分，其中，Flash作为程序存储器，在系统静态时保存程序代码以及一些需要掉电保持的数据，SDRAM是系统代码的运行空间，当系统启动时，首先将存放在Flash存储器3中的代码搬移到SDRAM存储器4中，然后在SDRAM存储器4高速运行，由于ARM微处理器1需要频繁的访问存储器，因此，存储器的性能是整个系统的性能瓶颈，同时存储器芯片的集成度也比一般的外围芯片要高，运行速度也相对较快，基于以上原因，在最小系统的设计中，把Flash存储器3和SDRAM存储器4等高速器件尽可能的靠近ARM微处理器1，并采用等长、多层布线等手段，保证系统的高频部分稳定运行。
图2、图3是基于某ARM微处理器最小系统采用本结构的具体实现。图2为基于ARM微处理器最小系统的顶面图，ARM微处理器1采用QFP封装或BGA封装。图3为基于ARM微处理器最小系统的底面图，Flash存储器3和SDRAM存储器4采用TSOP封装。
权利要求
1.一种基于ARM嵌入式微处理器的最小系统结构设计，包括ARM微处理器、电路板、Flash存储器、SRAM/SDRAM存储器和系统总线扩展接口，其特征在于元器件分别固接于电路板的顶面和底面，其中，ARM微处理器固接于电路板的顶面，Flash存储器、SRAM/SDRAM存储器固接于电路板的底面，系统总线扩展接口分别固接于电路板的四周，各元器件之间通过电路板电连接，系统总线扩展接口与外接系统相连。
2.如权利要求1所述的最小系统结构设计，其特征在于所述各元器件之间通过电路板电连接，是把高速器件尽可能的靠近ARM微处理器，采用短距离、等长、多层布线的方式连接。
3.如权利要求1或2所述的最小系统结构设计，其特征在于所述微处理器为32位ARM嵌入式微处理器。
4.如权利要求1或2所述的最小系统结构设计，其特征在于ARM微处理器采用QFP封装或BGA封装；Flash存储器和SDRAM存储器采用TSOP封装。
5.如权利要求2所述的最小系统结构设计，其特征在于所述高速器件，含有Flash存储器和SDRAM存储器。
全文摘要
一种基于ARM嵌入式微处理器的最小系统结构设计，涉及微处理器技术领域，其包括ARM微处理器、电路板、Flash存储器、SRAM/SDRAM存储器和系统总线扩展接口，其元器件分别固接于电路板的顶面和底面，其中，ARM微处理器固接于电路板的顶面，Flash存储器、SRAM/SDRAM存储器固接于电路板的底面，系统总线扩展接口分别固接于电路板的四周，各元器件之间通过电路板电连接，系统总线扩展接口与外接系统相连。本发明设计出通用的基于32位ARM微处理器的最小系统，缩短了系统开发周期，降低开发难度并减少开发成本，同时实现了硬件电路的组态和可裁减，提高了成熟模块电路的可重用性。
文档编号G06F15/78GK1713167SQ20041005000
公开日2005年12月28日 申请日期2004年6月25日 优先权日2004年6月25日
发明者李驹光, 刘国平, 郁文生 申请人:中国科学院自动化研究所