基于PXA270的嵌入式系统设计

引 言

    随着嵌入式系统的发展，产品功能与功耗越来越成为系统设计所要考虑的重要方面。仅仅实现了丰富的功能而电量消耗大的产品并不能满足人们的需求。基于Intel XScale架构的PXA270处理器，集成了存储单元控制器、时钟和电源控制器、DMA控制器、LCD控制器、AC97控制器、I2S控制器、快速红外线通信 (FIR)控制器等外围控制器，可以实现丰富的外围接口功能。其低电源运行模式以及动态电源管理技术可以有效的降低电源的功耗。基于这些优点，使得PXA270广泛的应用于智能手机、PDA、Web记事本、远程通信、医疗器械等领域。

1、PXA270处理器简介

    PXA270是Intel公司开发的基于XScale架构的处理器，内核采用ARMv5TE，外围控制器众多。内置了Intel的无线MMX技术，能够显著的提升多媒体性能，此外PXA270也包含了Intel的SpeedStep技术，能够根据需要动态调节CPU的性能，真正实现了低功耗，高性能。同其他XScale处理器一样，支持多种嵌入式操作系统，如Linux、Windows、WinCE、Nucleus、Palm OS、VxWorks、Java等。

2、系统硬件组成

    整个系统以PXA270处理器为核心，以音频输入输出接口，红外接口，10/100M自适应以太网口，触摸屏接口等为外围接口，通过宽温高亮度LCD实现视频输出。系统框图如图1所示。

图1 系统硬件组成框图

    2.1   Intel XScale PXA270处理器的系统存储器接口

    Intel XSclae PXA270处理器集成了存储单元控制器，其外部的存储总线接口支持：SDRAM、FLASH、ROM、SRAM、PC卡等。

    （1）SDRAM电路的设计
    SDRAM选用Hynix的HY57V561620C，其组织形式为4 Banks x 4M x 16Bit，单片容量为32MB，采用3.3±0.3V单电源供电，封装形式为标准54引脚TSOP-II，属于16位的数据总线宽度，选用两片并联的方式，使SDRAM的总线宽度达到32位。两片SDRAM的32条数据线分别连到PXA270的高16位地址和低16位地址上。HY57V561620C的时钟频率分了100MHz~166MHz四个档，这里选用133MHz这一档的芯片。

    （2）FLASH电路的设计
    嵌入式应用程序一般直接存在板子上的Flash芯片中，根据应用的不同可选用不同容量和速度的芯片，在这里选用的是Intel的同步FLASH 28F256L18，单片容量为32MB，采用1.8V 单电源供电，封装形式为标准79脚的VF BGA，选用两片并联的方式，使FLASH的总线宽度达到32位。两片FLASH的32条数据线分别连到PXA270的高16位地址和低16位地址上。

    2.2  系统电源设计

    系统采用TPS65020为PXA270供电，此解决方案除了高效率之外还可以提供业界最佳的瞬态响应，且不会影响静态电源电流和效率，是便携设备处理器电源的理想解决方案。

    （1）TPS65020芯片简介
    TPS65020是德州仪器推出的一款电源转换芯片，该器件可以满足基于XScale的多媒体设备的电源需要。TPS65020电源管理单元集成了高性能模拟构建块，可帮助由单节锂离子(Li-ion)电池供电的应用支持多种电压。该器件带有三个具备集成FET的同步降压DC/DC转换器、三个线性稳压器（LDO）以及一个I2C通信接口，可实现全面的可编程性与内核电压的动态缩放。

    （2）TPS65020供电原理
    TPS65020包含的三个同步降压转换器在大负载电流时，一般运行在1.5MHZ固定频率的脉宽调制。在轻负载电流时，转换器自动进入电源省电模式，并运行在脉冲频率调制。VDCDC1转换器能传送1.2A的输出电流，VDCDC2转换器能传送1A的电流，VDCDC3转换器能传送800mA的电流。三个转换器的输出电压是由DEFDCDC1，DEFDCDC2，DEFDCDC3三个管脚分别来设置。本设计中将DEFDCDC1，DEFDCDC2，DEFDCDC3一并连接到VCC上，所以，VDCDC1，VDCDC2，VDCDC3的电压分别为3.3V，2.5V，和1.55V。
    LDO1默认设置电压是1.3V，LDO2默认设置电压是1.1V。它们分别为PXA270处理器的VCC-PLL和VCC-SRAM管脚提供电压。PXA270处理器供电的典型配置如图2所示。

图2 Intel  PXA270处理器供电的典型配置