专利名称：具有flash和sdram的arm处理器最小系统模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及微型处理器的相关技术领域，特别是一种具有FLASH和SDRAM的ARM处 理器最小系统模块。
背景技术：
在ARM的应用中，存在两种开发思路， 一种是在同一模块内部集成所有的应用，另一种 是将核心模块和应用模块分离，由于集成于同一模块的设计存在着调试困难，不便于协同开 发等问题，目前己经趋向于将ARM核心模块与外围扩展模块分离的思路，这样做的好处降低 开发难度，同时便于协同开发，但目前受接口技术的限制，大多由于接口的针脚数量有限， 而无法充分发挥ARM处理器的特性。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了提供一种具有FLASH和SDRAM的ARM处理器最小系统模块，解 决了传统技术中，ARM处理器的FLASH、SDRAM等功能模块和可选功能模块没有严格划分， 造成开发难度较大，调试困难的问题；以及解决了传统技术中由于受最到接口技术有限制， 最小系统模块的接口针脚数受到限制，无法充分发挥ARM处理器的功能和性能优势的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案
本实用新型公幵了一种具有FLASH和SDRAM的ARM处理器最小系统模块，包括A战处理 器、与A湖处理器连接的SDRAM存储器，其特征在于模块还包括与ARM处理^^接的NAND FLASH闪存和NOR FLASH闪存，同时采用了 NAND FLASH和NOR FLASH能给系统模块提供更灵
活的应用。
所述的模块还包括一个为整个模块提供电源管理的电源管理芯片以及一个与ARM处理器 连接的LED指示模块，电源管理不仅能保证在上电及电源干扰情况下可靠复位ARM处理器保 证其可靠运行，还能在ARM处理器处于睡眠等省电模式时关闭相应的电源。模块还包括一个 与ARM处理器连接的内存接口，该内存接口为DDR SDRAM 200PIN DDR SO-DI廳内存接口，即 S0-DIMM200金手指，能将ARM处理器的功能引脚全部引出，使用更方便。
由于采用了以上的方案，使本实用新型具备的有益效果在于由于在通用格式的模块上 集成了 ARM处理器最小系统，使得模块不仅灵活多用，而且使系统运行更槺定可靠，还使得
外围电路简单，直接降低系统开发和生产成本。
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。
如图1所示的一种具有FLASH和SDRAM的ARM处理器最小系统模块，包括ARM处理器1、 与ARM处理器1连接的SDRAM存储器2，模块还包括与ARM处理器1连接的NAND FLASH闪存 3和NOR FLASH闪存4，同时采用了 NAND FLASH闪存3和NOR FLASH闪存4能给系统模块提 供更灵活的应用。
所述的模块还包括一个为整个模块提供电源管理的电源管理芯片5以及一个与ARM处理器连 接的LED指示模块7,电源管理芯片5不仅能保证在上电及电源干扰情况下可靠复位ARM处理 器l保证其可靠运行，还能在ARM处理器1处于睡眠等省电模式时关闭相应的电源。模块还 包括一个与ARM处理器1连接的内存接口 6,该内存接口 6为DDR SDRAM 200PIN DDR S(H)IMM 内存接口，即S(H)IMM200金手指，能将ARM处理器的功能引脚全部引出，使用更方便。
其中ARM处理器1是一种通用的32位RISC处理器。32位是指处理器的外部地址和数 据总线是32位的，相比16位的同频处理器性能更强大。采用RISC架构的ARM微处理器一般 具有如下特点
1、 体积小、低功耗、低成本、高性能；
2、 支持Thumb (16位)/ARM (32位)双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；
3、 大量使用寄存器，指令执行速度更快；
4、 大多数数据操作都在寄存器中完成；
5、 寻址方式灵活简单，执行效率高；
6、 指令长度固定；
目前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域
1、 工业控制领域作为32的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端徼控制 器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展,ARM锹控制器的低功耗、 高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。
2、 无线通讯领域目前已有超过85%的无线通讯设备采用了 ARM技术，ARM以其高性能和
低成本，在该领域的地位日益巩固。
3、 网络应用随着宽带技术的推广，采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外， ARM在语音及视频处理上行了优化，并获得广泛支持，也对DSP的应用领域提出了挑战。
4、 消费类电子产品ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广
泛采用。
5、 成像和安全产品现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32 位SIM智能卡也采用了 ARM技术。
除此以外，ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更加广泛的应用。 SDRAM存储器2是一种大容量、高速度的存储器。而在各种随机存储器件中，SDRAM的价 格低、体积小、速度快、容量大，是比较理想的器件。但SDRAM的控制逻辑比较复杂，对时 序要求也十分严格，使用很不方便，这就要求有一个专门的控制器，使系统用户能很方便地 操作SDRAM。
SDRAM器件的管脚分为控制信号、地址和数据三类。通常一个SDRAM中包含几个BANK, 每个BANK的存储单元是按行和列寻址的。由于这种特殊的存储结构，SDRAM有以下几个工作 特性。
SDRAM的初始化SDRAM在上电100 200u s后，必须由一个初始化进程来配置SDRAM的模地 式寄存器，模式寄存器的值决定着SDRAM的工作模式。
访问存储单元为减少I/0引脚数量，SDRAM复用地址线，所以在读写SDRAM时，先由ACTIVE 命令激活要读写的BANK,并锁存行地址，然后在读写指令有效时锁存列地址。 一旦BANK被激 活后只有执行一次预充命令后才能再次激活同一 BANK。
刷新和预充SDRAM的存储单元可以理解为一个电容，总是倾向于放电，因此必须有定时的 刷新周期以避免数据丢失。刷新周期可由(最小刷新周期+时钟周期)计算获得。对BANK预充 电或者关闭己激活的BANK,可预充特定BANK也可同时作用于所有BANK, AIO、 BAO和BA1用 于选择BANK。
操作控制-一SDRAM的具体控制命令由一些专用控制引脚和地址线辅助完成。CS、 RAS、 CAS 和WR在时钟上升沿的状态决定具体操作动作，地址线和BANK选择控制线在部分操作动作中 作为辅助参数输入。由于特殊的存储结构，SDRAM操作指令比较多，不像SRAM—样只有简单
的读写。
NAND FLASH闪存3和NOR FLASH闪存4是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel 于1988年首先开发出NOR flash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM —统天下的局面。
紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND FLASH结构，强调降低每比特的成本，更髙的性能， 并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。
大多数情况下闪存只是用来存储少量的代码，这时NOR闪存更适合一些。而NAND则是高 数据存储密度的理想解决方案。
NOR的特点是芯片内执行(XIP， eXecute In Place),这样应用程序可以直接在FLASH闪 存内运行，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 。
FLASH闪存是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何FLASH器 件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以大多数情况下，在进行写入操作之前必 须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的，而NOR则要求在进行擦除前先要将目 标块内所有的位都写为0。由于擦除NOR器件时是以64 128KB的块进行的，执行一个写入/ 擦除操作的时间为5s，与此相反，擦除NAND器件是以8 32KB的块进行的，执行相同的操作 最多只需要4ms。执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NADN之间的性能差距，统计 表明，对于给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时)更多的擦除操作必须在基于N0R的单 元中进行。
这样，当选择存储解决方案时，设计师必须权衡以下的各项因素N0R的读速度比NAND 稍快一些；NAND的写入速度比NOR快很多；NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快；大多数 写入操作需要先进行擦除操作；NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。
接口差别NOR FLASH带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其 内部的每一个字节。NAND器件使用复杂的1/0 口来串行地存取数据，各个产品或厂商的方法 可能各不相同。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。NAND读和写操作采用512字节的 块，这一点有点像硬盘管理此类操作，很自然地，基于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他 块设备。
容量和成本NAND FLASH的单元尺寸几乎是NOR器件的一半，由于生产过程更为简单， NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量，也就相应地降低了价格。NOR FLASH占 据了容量为1 16鹏闪存市场的大部分，而NAND FLASH只是用在8 128 的产品当中，这 也说明NOR主要应用在代码存储介质中，NAND适合于数据存储。
可靠性和耐用性采用FLASH介质时一个需要重点考虑的问题是可靠性。对于需要扩展 MTBF的系统来说，Flash是非常合适的存储方案。可以从寿命(耐用性)、位交换和坏块处理 三个方面来比较NOR和NAND的可靠性。
寿命(耐用性)在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR的擦写次数是 十万次。NAND存储器除了具有10比1的块擦除周期优势，典型的NAND块尺寸要比NOR器件 小8倍，每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些。
位交换所有FLASH器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见，NAND发生的次 数要比NOR多)， 一个比特位会发生反转或被报告反转了。 一位的变化可能不很明显，但是如 果发生在一个关键文件上，这个小小的故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题，多读 几次就可能解决了。当然，如果这个位真的改变了，就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC) 算法。位反转的问题更多见于NAND闪存，NAND的供应商建议使用NAND闪存的时候，同时使 用EDC/ECC算法。这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然，如果用本地 存储设备来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时，必须使用EDC/ECC系统以确保可靠 性。
坏块处理NAND器件中的坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力，但发现成 品率太低，代价太高，根本不划算。NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块，并将 坏块标记为不可用。在已制成的器件中，如果通过可靠的方法不能进行这项处理，将导致高
故障率。
易于使用可以非常直接地使用基于NOR的闪存，可以像其他存储器那样连接，并可以 在上面直接运行代码。由于需要I/0接口， NAND要复杂得多。各种,D器件的存取方法因厂 家而异。在使用NAND器件时，必须先写入驱动程序，才能继续执行其他操作。向NAND器件 写入信息需要相当的技巧，因为设计师绝不能向坏块写入，这就意味着在NAND器件上自始至 终都必须进行虚拟映射。
软件支持当讨论软件支持的时候，应该区别基本的读/写/擦操作和高一级的用于磁盘 仿真和闪存管理算法的软件，包括性能优化。在NOR器件上运行代码不需要任何的软件支持， 在NAND器件上进行同样操作时，通常需要驱动程序，也就是内存技术驱动程序(MTD)， NAND 和NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要MTD。使用NOR器件时所需要的MTD要相对少一些， 许多厂商都提供用于NOR器件的更高级软件。驱动还用于对DiskOnChip产品进行仿真和NAND 闪存的管理，包括纠错、坏块处理和损耗平衡。
电源管理芯片5及LED指示模块7不仅能保证在上电及电源干扰情况下可靠复位A湖处
理器保证其可靠运行，还能在ARM处理器处于睡眠等省电模式时关闭相应的电源。LED指示灯
能够指示系统当前的工作状况。
DDR SDRAM 200PIN DDR SO-DIMM内存接口 6，即SO_DIMM200金手指，其尺寸规格符合 S0-DI廳200封装标准，该内存接口 6是由JEDEC (电子元件工业联合会)制定的DDR内存规 范所描述，尺寸为67.6X31.75X1毫米。多达200个引出脚，充分扩展了系统模块的硬件资源， 让使用者能够无局限自由地进行底板设计。
权利要求1、具有FLASH和SDRAM的ARM处理器最小系统模块，包括ARM处理器、与ARM处理器连接的SDRAM存储器，其特征在于模块还包括与ARM处理器连接的NAND FLASH闪存和NOR FLASH闪存。
2、 根据权利要求1所述的具有FLASH和SDRAM的ARM处理器最小系统模块，其特征在于.-所述的模块还包括一个为整个模块提供电源管理的电源管理芯片以及一个与ARM处理器连接 的LED指示模块。
3、 根据权利要求1或2所述的具有FLASH和SDRAM的ARM处理器最小系统模块，其特征 在于所述的模块还包括与ARM处理器连接的内存接口。
4、 根据权利要求3所述的具有FLASH和SDRAM的ARM处理器最小系统模块，其特征在于-所述内存接口为DDR SDRAM 200PIN DDR SO-DI画内存接口。
专利摘要本实用新型涉及一种具有FLASH和SDRAM的ARM处理器最小系统模块，包括ARM处理器、SDRAM、NAND FLASH、NOR FLASH、电源管理及LED指示、SO_DIMM200金手指。由ARM处理器和FLASH、SDRAM、电源管理芯片就构成了一个ARM处理器最小系统模块。NANDFLASH和NOR FLASH能给系统模块提供更灵活的应用。电源管理不仅能保证在上电及电源干扰情况下可靠复位ARM处理器保证其可靠运行，还能在ARM处理器处于睡眠等省电模式时关闭相应的电源。SO-DIMM200金手指的采用能将ARM处理器的功能引脚全部引出，使用更方便。由于在通用格式的模块上集成了ARM处理器最小系统，使得模块不仅灵活多用，而且使系统运行更稳定可靠，还使得外围电路简单，直接降低系统开发和生产成本。
文档编号G06F1/32GK201004226SQ20062004844
公开日2008年1月9日 申请日期2006年12月1日 优先权日2006年12月1日
发明者刘晓露 申请人:上海华成网络技术有限公司