1

在核心板上集成了微处理器、64MB SDRAM和64MB NAND Flash模块及部分支持电路。在系统板上设计有 与核心板连接的接口，同时又集成有显示器接口，以 太网接口，USB接口，串口，CF卡和IrDA条形码扫描 接口等各种外设及以相应的控制部件，另外还有电源 管理与转换等一些附属电路。31键的专用键盘是采用 超低功耗的MSP430单片机作为控制器来对键盘进行编 解码，通过自定义的串行键盘口接入系统板。显示部 分是采用192*64 LCD字符型显示器。 本章首先介绍了系统硬件部分设计及工作原理， 在软件部分介绍了Windows CE操作系统的移植和定制， 驱动程序和支持软件的编制。盘点机除了支持常用的 设备，还需要支持串口条形码扫描仪，CF卡等设备。
19
2）Win CE操作系统的定制和实现
搭建基于Windows CE操作系统的平台需要完成以下主 要步骤： （1）导入和硬件平台相关的.cec文件； （2）利用标准开发向导，根据Windows CE的架构创建一 个平台； （3）利用附加项和目录特征客户化平台； （4）为特定的目标设备创建一个自引导程序和板级支持 包（Board Suport Package）； （5）加入BSP文件编译操作系统镜像文件，通过以太网将 镜像文件下载到目标设备，并调试平台。 （6）平台搭建并调试成功，为平台应用程序开发者导出 软件开发工具包（SDK）。 这样程序开发者就可以利用EVC开发应用软件了。 20
本系统中所用的设备较多，其中很多设备需要 复位信号来保证正常可靠的复位。为此，在系统 板上设计了复位信号模块，该模块采用电阻、电 容和二极管构成一个简单适用的复位电路，在此 基础上采用74HC17芯片进行波形调整、信号取反 继而生成符合设备需要的高、低电平两组复位信 号，供整个系统使用。复位电路的原理图见图99所示 。 S3C2410处理器片内集成有USB接口，故系 统板只是简单的将此信号引出。
电源原理图
11
系统板（应用板）的组成与工作源
系统板起两方面的作用，一方面对核心板提供支持。 如为核心板供电，提供外设到核心板的连接，另一方面 为各种外设提供了接口。系统板主要集成有RJ-45网络 接口、USB 主／从设备接口、串行接口、LCD显示器接 口、CF卡接口、键盘等接口电路。同时，还有包含有一 些相应的控制转换电路（如可编程器件CPLD）和电源管 理部分。核心板和母板之间采用标准SIMM插槽连接，外 设和系统板之间采用相应的外设接口连接。其中可编程 器件CPLD采用的是Altera公司的EPM3032ATC44-10的 CPLD芯片。CPLD器件可以实现高速的FIFO或者利用其灵 活的可编程性，可以作为核心板与外部其他功能模块的 通用接口（如实现了一个IDE接口）。因为S3C2410本身 没有CF卡（半导体辅助存储器中的一种）接口，所以为 了连接CF卡，必须采用转换接口。实际系统中采用了总 12 线接口的IDE接口转换为CF卡接口。
核心板SDRAM部分的原理电路图
9
4）核心板电源 图9-4是核心板电源部分的原理电路图。图中，采用 MIC5207电源芯片将来自系统板的3.3V电压转换为两组 1.8V电压供给处理器内核使用。核心板上还有一些辅助 电路，包括上拉电阻，滤波电容，以及供处理器使用的 主时钟晶振，供外设适用的辅助时钟晶振等，它们一起 构成了ARM的最小硬件系统板。系统所使用的S3C2410处 理器是一款FBGA封装的高速处理器，运行时钟频率为 203MHz，这种FBGA封装的高速处理器需要使用多层电路 板设计。本系统核心板工作在高速信号下，为了布线方 便，减少干扰，采用了六层电路板设计，第二层为接地 面，四层为电源面，其他各层为信号层。核心板通过标 准144芯SIMM插座与母板连接。核心板是一个最小的 ARM9硬件系统板，具有较好的通用性，可以作为不同产 10 品开发设计的基础。
系统板上的网络接口芯片采用CS8900网络 接口芯片。CS8900芯片是Cirrus Logic公司生 产的一种局域网处理芯片，它的封装是100-pin TQFP，内部集成了在片RAM、10BASE-T收发滤波 器，并且提供8位和16位两种接口。本系统中采 用16位接口方式。以太网接口原理图如图9-6 所 示 ， 图 中 HR601627 是 一 种 脉 冲 变 压 器 ， 在 CS8900的前端对网络信号进行脉冲波形变换。
核心板部分的示意图
核心板是整个系统的核心，集成了盘点机 系统的处理器，SDRAM单元，NAND Flash单 元以及它们所需要的辅助部件
7
3) SDRAM随机存储器 SDRAM被用来运行操作系统以及各类数据的 缓存，图9-3是核心板 SDRAM 接口部分的原理图， 系统采用两片HY57V561620 16M×16Bit SDRAM芯 片，共同组成32Bit数据宽度，64MB内存。 HY57V561620是一款4Banks×4M×16Bit的 SDRAM芯片，采用3.3V电源供电，比较适合嵌入 式系统。SDRAM与其它的RAM相比，有许多独特的 优点，容量大，功耗低，速度快，最快可以工作 在166MHz频率下，通常存储时间为10ns。在高速 存储系统中SDRAM是必不可少的外部存储设备。 SDRAM通过S3C2410片内的SDRAM控制器来管理， 8 SDRAM挂接在BANK6上。
16
系统 板图
10M以太网 网卡CS8900
条形码扫描仪 RS232接口
网络传输 RJ45接口
电源模块 MAX603
JTAG调试 接口
键盘 RS232接口
LCD显示器 接口
17

系统的软件系统主要包括嵌入式操作系统选型、定制及裁减、 硬件驱动程序和用户应用程序方面。 9.3.1操作系统的定制与实现 Window CE 具有良好的图形交互界面，便于开发调试上层图形 应用程序，所以本便携式盘点机的操作系统选用了Windows CE。 Microsoft Windows CE .NET 是支持多平台的、可定制的32位嵌 入式操作系统。支持多线程、完全抢占执行和多任务。不仅适用 于工业上的嵌入式设备，同时支持高度便携性的个人计算设备， 如掌上电脑、PDA 和移动通信设备等。Windows CE .NET在设计 上采用完全的模块化结构，可以根据硬件平台和应用目的灵活的 进行定制。对于应用程序的开发者来说，Windows CE .NET 提供 了同 Windows 环境相似的各种开发环境。Microsoft Win32 API、 ActiveX 控件、消息队列、COM 接口、ATL 和MFC，这对于提高 编程者的效率和从其他 Windows 平台上移植成功的应用程序很 有好处。Windows CE .NET 内建了对多媒体、通信（TCP/IP、 SNMP、TAPI 等）和安全的支持，并且提供了Windows 用户熟悉 的常用的应用程序。Windows CE 通过 ActiveSync 实现了目标 18 设备同台式计算机之间的通信。
软件系统的设计
Win CE操作系统的定制和实现
1）NAND FlashROM存储空间的分配
系统核心板上使用 NAND FlashROM芯片内部分为4个平面，每 个平面包含1024个块，每块包含32页，每页512字节。芯片的读 写以页为单位，擦除以块为单位。故存储器的分配以块为单位 (16KB)。存储器分为两个大小相同的大区,即系统区和用户区， 均为2048块。用户区供用户保存用户程序和数据使用。系统区又 具体分为三个区段： （ 1）NBoot区（0-1块）： 大小为2块（32KB），其前4KB是系统启动代码，用于引导 EBoot（调试状态）或者Windows CE（发行状态）内核，其他部 分可以保存启动中可能需要的程序或者数据。 （2）EBoot区（2-8块）： 大小为7块（112K），一般在调试时使用，主要作用是格式化 NAND Flash，通过网络下载Windows CE内核等。 （3）Windows CE区（其他块）：保存Windows CE的系统文件。
13
系 统 采 用 了 一 款 专 用 显 示 器 ——192×64 型 LCD显示器。该显示器是一种图形点阵液晶显示 器，它主要由行驱动器、列驱动器及192×64全 点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以 显示12×4个( 16×16点阵 )汉字，采用3.3V电 源供电，与处理器接口采用8位并行输入输出数 据总线和8条控制线。S3C2410处理器内部集成了 LCD控制器，但是该控制器不支持用户选定的显 示器，只能采用其他方式接入该款显示器，实际 采用的是直接挂接到处理器的通用I/O口上的方 式。
14
S3C2410中集成了3.3V TTL 电平的串行接 口，可以直接使用。为了与标准RS232C串行设备 通信，采用了一块SP3243芯片用于电平的转换， 构成了一个比较完整的串口。 在盘点机的实际应用中，需要外接串行口的 条形码扫描仪，该扫描仪采用标准串口9针D型插 座，工作时需要通过串口第九针外接5V电源。为 了方便使用该款扫描仪，设计时对串行接口进行 了改进，在串口第九针上采用电子开关叠加可控 的5V电源。在作为标准串口使用时，5V电源和第 九针断开。当外接扫描仪时第九针接入5V电源， 驱动扫描仪正常工作。串口第九针是否接入5V电 源在串口驱动程序中实现，应用程序通过串口设 置系统调用函数来控制，接口电路如图 9-8 所 15 示。
嵌入式系统应用
概述 随着现代物流业仓储、超市等行业的快速发展，物品 流动的速度越来越快，仓储库存周期也越来越短。这样物 流仓储盘点行业的压力也越来越大，传统的人工盘点方式 已经不能适应现代物流的发展。为了解决这一问题，国际 上一些物流先进国家已经采用专业的盘点设备——盘点机， 用于物流盘点。 我们选取了一个十分典型的国产盘点机进行介绍。其 微处理器选型是采用韩国三星公司生产的S3C2410微处理 器，操作系统采用了Windows CE .NET 4.2嵌入式操作系 统。整个系统的硬件部分主要分为三个大的模块：核心板、 系统板和专用键盘及 LCD显示器。