嵌入式系统开发过程中如何选择嵌入式处理器

大家都知道什么是PC，但很多人不明白什么是嵌入式系统和嵌入式微处理器。与PC制造者不一样,嵌入式系统的工程师不得不自己设计自己的系统。与全球PC市场不同,没有一种微处理器和微处理器公司可以主导嵌入式系统,仅以32位的CPU而言,就有100种以上嵌入式微处理器。那么，在设计手持电话、传真机、机器人、打印机和网络路由器等应用产品时,应如何选择嵌入式微处理器呢? 下面龙人计算机嵌入式事业部的嵌入式开发工程师将为您解析。

答案仅有一种,那就是选择是多样化的。因为嵌入式系统设计的差异性极大，这就是有100种微处理器存在的原因。 

在某种情况下,性能极为重要，而在另一种情况下,低功耗又成为最关键的因素。另外，一些设计者会考虑支持软件、代码的大小以及多种渠道的资源和过去的经验。那么，哪些因素是设计者最为关心的? 

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选择高性能的处理器：

如果你的设计是面向高性能的应用,那么建议你考虑某些新的处理器,其价格极为低廉,如IBM和Motorola 的Power PC。以前Intel的i960是销售极好的RISC高性能芯片,但是最近几年却遇到强劲的对手,让位于MIPS、SH以及后起之星ARM。 

另一种趋势就是越来越多的人在磁盘控制器、数码相机、手持电话、调制解调器等方面使用DSP。采用DSP的好处是可以大大减少系统内CPU的数目,提高效率,并使编程简单,但是毕竟DSP不能完全替代CPU的功能。目前已经有公司宣布推出复合型的微处理器,如Motorola的M.Core(一种新一代的16/32位微处理器),它将跨越CPU与DSP。据悉,TI、Siemens也在开发相似的产品。 Intel Pentium无疑是一种高性能处理器,但由于其体积大、散热差等原因,除客户使用OEM板外,在用户自己设计的系统中则较少使用。

选择低功耗的处理器： 

嵌入式微处理器最大并且增长最快的市场是手持设备、电子记事本、PDA、手机、GPS导航器等消费类电子产品,这些产品中选购的微处理器除了要有很高的性能外,还要有极低的功率消耗。许多CPU生产厂家已经进入了这个领域。今天,用户可以买到一颗嵌入式的微处理器，其速度像笔记本中的 Pentium一样快,而它仅使用普通电池供电,并且价格不足50美元。 

典型的例子有NEC、日立为HPC、Palm PC而设计的VR4111和SH7707。Digital的 Strong 

ARM 1100,在一个极小的200MHz主频封装中集成了彩色LCD控制器、PCMCIA接口、触屏接口等6个接口(含USB、IRDA),而批量的价格也在40美元以内。 

选择专用的集成化的处理器：

嵌入式微处理器与通用的微处理器最大的不同就是嵌入式微处理器多数工作在用户自己设计的系统中。为了满足日益高速增长的各类嵌入式开发的需求,CPU厂商设计了许多兼有16/32位微处理器并集成了许多外围功能的CPU。根据笔者的经验,这里列举几种在国内外被广为采用的通信用集成化微处理器范例。 

Motorola 68360是一个32位内核(CPU32+)的集成通信用CPU,除了内建的常规的DMA、 

DRAM控制、时钟、片选、异步串口、中断等常规微处理器功能外,它最大的特点是集成了 

一个通信系统,内含4路同步协议的协议通道,可以支持 HDLC、T1/E1、ISDN等通信协议。 

68360还可编程,提供一个10M以太网接口,方便嵌入式系统与网络管理计算机系统的连接 

。围绕着这类应用,Motorola还有68302——一个16位的通信用协议处理器和高档的860系 

列——PowerPC RISC内置的通信处理器。值得注意的是,AMD公司最近宣布了一种186CC的通信用处理器,内置采用国人熟悉的X86内核和四路 HDLC,适合于ISDN路由、通信接入等系统。 

结论 

对于嵌入式系统的设计者,更多更好的嵌入式微处理器将不断出现。综合考虑系统的性能、功耗、价格、供货保证、开发工具的配备以及工程师过去对这种处理器的经验和软件的支持等因素,决定用户使用哪一种处理器。嵌入式处理器的选择不是一成不变的,伴随着技术的发展,速度快、价格低、功能强的嵌入式处理器一定是你下一个项目的选择。

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ARM开发学习建议——龙人嵌入式系统开发

嵌入式的学习是一个漫长的过程！心急吃不了热豆腐。业余学习嵌入式技术更值得鼓励！有人对我说：“没有人引导的话，真正要进入嵌入式大门要花两年”。其实，根据深圳龙人计算机嵌入式开发工程师们在嵌入式系统开发方面的经验：在只要方法正确，三个月便可以入门。

ARM学习可以分以下几个步骤：

 1.学习ARM的体系结构。（宏观上，掌握ARM功能模块结构）

 2.学习ARM的详细指令。（汇编指令，可以把ARM当大单片机用）

 3.学习ARM的驱动程序。（硬件接口的驱动程序设计）

 4.学习LINUX基本命令。（嵌入式要求上操作系统，ARM与C51本质区别）

另外，想要快速进入嵌入式行业的要多上嵌入式技术网站、论坛看相关资料，在为了方面大家学习，龙人计算机嵌入式事业部整理了专供大家学习参考的嵌入式技术专栏，里面有很多ARM开发技术和嵌入式操作系统等技术文章、还有很多嵌入式ARM开发板的使用手册。

深圳龙人嵌入式产品事业部是国内最强最精最专业的开发板集散地包括ARM开发板、ARM9开发板、Xscale开发板、2410开发板(ARM9)、2440开发板(ARM9)、44B0X开发板(ARM7)、DSP开发板、单片机开发板、FPGA开发板、CPLD开发板等各类精品开发板！网址：http://www.armodm.com

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嵌入式工程师必经的三步软硬件道路——龙人

龙人计算机嵌入式事业部经过多年的嵌入式系统开发，其嵌入式系统工程师总结了如下嵌入式工程师必经的软硬件道路：

嵌入式工程师必经的硬件道路：

　　第一步: pcb设计,一般为开发板的电路裁减和扩充,由开发板原理图为基础,画出PCB和封装库,设计自己的电路。

　　第二步: SOPC技术,一般为FPGA,CPLD开发,利用VHDL等硬件描述语言做专用芯片开发,写出自己的逻辑电路,基于ALTER或XILINUX的FPGA做开发。

第三步: SOC设计,分前端,后端实现,这是硬件设计的核心技术:芯片设计.能做到这步,已经不属于平凡的技术人员。

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嵌入式工程师必经的软件道路：

　　第一步:bootloader的编写，修改, 通过这步熟悉ARM硬件结构,学习ARM汇编语言,阅读ARM的芯片手册,感觉就是像操作51单片机一样操作ARM芯片.这一步最好的两个参考资料就是:芯片手册和bootloader源代码。

　　第二步:系统移植, 驱动开发, 我只做过linux方向,所以也推荐学习嵌入式linux系统,作为标准体系,他开源而且可以获得大量学习资料.操作系统是整个计算机科学的核心,熟悉 kernel实属不易,kernel, 驱动开发的学习,没有什么捷径,只有多读代码,多写代码,熟悉系统API.. understanding linux kernel , linux device driver 都是不可多得的好书，值得一看。

　　第三步:应用程序的编写,各种GUI的移植,qt , minigui都被大量采用,两种思想都类似,熟悉一种就可以。

　　软件道路中,驱动,系统应该是最深入的部分,不是短时间可以掌握的,需要有勇气和耐心。嵌入式开发,软硬结合,因为硬件条件比PC差很多,所以肯定会遇见不少问题,因此实践的勇气更加重要.有问题就解决问题，无数次的实验,也许是解决问题的必由之路。

手机自动售货机的嵌入式系统设计

本文龙人计算机(专业提供嵌入式系统开发和嵌入式ARM解决方案服务同时提供ARM9开发板、Xscale开发平台及ARM仿真器)阐述以移动增值服务为基础的手机自动售货机的嵌入式系统设计。硬件设计给出自动售货机设计方案，并简要介绍所用到的器件，嵌入式软件设计给出自动售货机的流程图和服务器的功能简介。

1 自动售货机网络结构

    图1概述了移动自动售货机系统在实际运行过程中的网络结构框图。

　2 嵌入式硬件设计

    自动售货机是用户直接面对的终端界面，主要实现功能为：

    ①货物存储和出货。自动售货机将销售商品存储其中，以一台饮料机为例，其中存储的饮料可以高达3OO台，并且自动售货机装备有恒温控制系统和密闭的储存空间，在各种复杂的气候条件下，均可有效的保证货物的储存周期。

    ②无线数据交换。自动售货机具备无线通信功能，可以和现有的(3SM／CDMA网络进行对接，接受网络侧发起的各种无线通信连接，也可以主动向GSM／CDMA网络发起连接。通过无线数据交换可以实现对售货机的无线远程控制，并可以实时获取售货机当前系统状态和销售情况，从而实现整个业务的交易流程可控。自动售货机支持的无线通信方式包括：SMS、USSD、GPRS和CDMA lX。

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2.1 单片机部分

    Atmel公司生产的ATmegal28单片机内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口：定时器／计数器、实时时钟、PWM通道、A／D转换器、12C的串行接口、可编程的串行USART接口、SPI串行接口、带片内晶振的可编程看门狗定时器和片内的模拟比较器等。它在省电性能、稳定性、抗干扰性能和灵活性方面极具特色。单片机系统采用5 V电源供电，外接电源为24 V，经LM2576s芯片开关电源转为5 V，为系统主电源。

2.2 LCD部分

金鹏科技有限公司的OCMJ中文模块系列液晶显示器内含GB 2312 16×16点阵国标一级简体汉字和ASCII8×8(半高)及8×16(全高)点阵英文字库，使系统不用扩展外部存储空间。用户输入区位码或ASCII码即可实现文本显示。

2.3 GSM／GPRS模块

GSM／GPRS模块采用BENQ的M22模块

该模块采用的是标准的AT指令集，正常工作电压为3．3～4．3 V，5 V的VCC经过IN5401降压到4．3 V左右为模块使用。

2.4 电机的驱动部分和电机的5×10控制阵列

自动售货机吐出饮料的过程实际为电机动作推饮料下来。由于电机都是感性的，在停转的时候会有反向电流，所以需要用PC847光电隔离器把控制和驱动信号隔离开来，然后用L293D驱动电机。

2．5 ISP下载接口

    JTAG的仿真器比较贵，用ISP下载加上串口调试达到节约成本的目的。

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龙人教你高效率ARM嵌入式程序开发

不需龙人计算机（深圳ARM嵌入式研发中心）说大家都都知道嵌入式系统对应用软件的质量要求很高，在嵌入式开发中须注意对代码进行优化，尽可能地提高代码效率。虽然C编译器都提供了一定程度的代码优化，但大部分由编译器执行的优化技术仅涉及执行速度和代码大小的平衡，不可能使程序既快又小，因而必须在编写程序时采取必要的措施。本文针对高效率嵌入式程序开发提供了一些编程技巧，对实际系统开发具有重要作用。

    在多媒体、通信等计算复杂度高的应用中，为了满足制造费用、功耗、性能以及实时性等诸多限制条件的要求，嵌入式系统程序往往需要特殊设计。这使得设计师在设计面向特定应用的嵌入式软件时，需要有一套切实可行的编程准则。而在实际程序设计中，嵌入式工程师尤其需要考虑对变量的使用和循环程序的处理。

变量使用

    在进行实际程序开发时，变量的使用至关重要,其中使用全局变量比向函数传递参数更加有效，这样免去了函数调用时参数入栈和出栈的需要。当然，使用全局变量会对程序有一些副作用。

    由此可见，在声明变量时，需要考虑怎样最佳地控制存储器布局。最好的方法是在编程的时候，把所有相同类型的变量放在一起定义。

    通常，工程师设法使用short或char来定义变量以节省存储器空间。在函数的局部变量数目有限的情况下，编译器会把局部变量分配给内部寄存器，每个变量占用一个寄存器。在这种情况下，使用short和char型变量不但不会节省空间，反而会带来其它的副作用。同样完成加1的操作，32位的int型变量最快，只用一条加法指令。而8位和16位变量，完成加法操作后，还需要在32位的寄存器中进行符号扩展。其中，带符号的变量，要用逻辑左移和算术右移两条指令才能完成符号扩展；无符号的变量，要使用一条逻辑与指令对符号位进行清零。所以，使用32位的int或unsigned int局部变量最有效。某些情况下，函数从外部存储器读入局部变量进行计算，这时候，需要把不是32位的变量转换成32位。至于把8位或16位变量扩展成32位后，隐藏了原来可能溢出异常这个问题，需要进一步仔细考虑。

在程序中，经常会使用switch case语句，每一个由机器语言实现的测试和跳转仅仅是为了决定下一步要做什么，就浪费了处理器时间。为了提高速度，可以把具体的情况按照它们发生的相对频率排序。即把最可能发生的情况放在第一，发生概率小的情况放在最后，这样会减少代码平均执行时间。

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    通常，工程师总是竭力避免使用冗余变量，以精简程序。一般情况下这样做是正确的，但是也有例外，如下所示：

int f(void);

int g(void);              

 file://f()和g()不访问全局变量errs

int errs;            file://全局变量

void test1(void)

{ errs += f();

                errs += g();

}

void test2(void)

{ int localerrs = errs;   

// 定义冗余的局部变量

     localerrs += f();

     localerrs += g();

     errs = localerrs;

}

    在第一种情况test1()里，每次访问全局变量errs时都要先从相应的存储器下载到寄存器里，经f()或g()函数调用后再存储回原来的存储器里面。在该例子中，一共要进行两次这样的下载/存储操作。而在第二种情况test2()里，局部变量localerrs被分配以寄存器，这样一来，整个函数就只需要一次下载/存储全局变量存储器了。尽量节省存储器访问的次数，对于提高系统性能非常有用。

循环程序的处理

    计数循环是程序中常用的流程控制结构。在C中，类似下面的for循环比比皆是：

    for(loop=1；loop<=limit；loop++)

    这种累加计数的方法符合一般的自然思维习惯，所以比下面的递减计数方法使用更多：

    for(loop<=limit；loop！=0； loop--)

    这两者在逻辑上并没有效率差异，但是映射到具体的体系结构中，就产生了很大的不同。

    累加法比递减法多用了一条指令，当循环次数比较多的时候，这两段代码就会在性能上产生明显的差异。分析其本质原因，在于当进行一个非零常数比较时，必须用专门的CMP指令来执行；而当一个变量与零进行比较时，ARM指令可以直接利用条件执行的特性(NE)来进行判断。很多时候循环展开由编译器自动完成，不过应注意对中间变量或结果被更改的循环，编译程序往往拒绝展开，这时候就需要工程师自己来做展开工作了。

    尤其值得注意的是，在有内部指令cache的CPU上(如ARM946ES芯片)，因为循环展开的代码很大，往往会出现高速缓冲存储器溢出。这时展开的代码会频繁地在CPU的高速缓冲存储器和内存之间来回调用，又因为高速缓冲存储器速度很高，所以此时循环展开反而会变慢。同时，循环展开会影响矢量运算优化。

    ARM处理器核对NZ(零比较转移)有特别的指令处理，速度非常快，如果你的循环对方向不敏感，可以由大向小循环。需要注意的是，如果指针操作使用了i值，这种方法可能引起指针索引超界的严重错误(i = MAX+1)。当然你可以通过对i做加减运算来纠正，但是如果这样就没有提高效率的作用了。

结语

    本文龙人计算机对高效率嵌入式ARM程序开发总结了一些编程技巧。在实际的嵌入式系统开发中，可以大大的提高系统的性能，特别是在多媒体和通信等复杂度高的应用中，对程序设计具有指导意义。深圳龙人嵌入式产品事业部是国内最强最精最专业的开发板集散地包括ARM开发板、ARM9开发板、Xscale开发板、2410开发板(ARM9)、2440开发板(ARM9)、44B0X开发板(ARM7)、DSP开发板、单片机开发板、FPGA开发板、CPLD开发板等各类精品开发板！网址：http://www.armodm.com

PDA的键盘电路设计—基于ARM9的嵌入式系统开发

本文龙人计算机介绍PDA的键盘电路设计，关于S3C2410的LCD控制器的电路设计和PDA的触摸屏设计参见龙人嵌入式研发中心技术专栏。

PDA键盘采用4×5矩阵式键盘扫描方式连接，采用软件去抖，节省成本，根据需求共有下列按键：数字键0～9，*，#，BACK，SELECT，OK，四向键，Power键。键盘电路如图4所示。

PDA 键盘 ARM9 嵌入式系统 嵌入式开发

　　除了Power键，其他按键(共16键加四向键)按矩阵式键盘来实现。键盘单独定制为键盘FPCB(柔性印制电路板)，目前的设计中采用的是5行行输入和4行列输入，共20个键。其中：Power键和挂机键复用，采用KEYON资源，利用长按和短按方法区分实现；其余19个键利用键盘矩阵扫描方式实现；键盘FPCB与主板的连接，采用20板对板连接器。根据对键盘FPCB上器件的高度限制(不超过0.5 mm)，键盘背光灯和限流电阻均采用薄膜封装。把限流电路放置在键盘FPCB上，主要是避免背光灯不均匀性，影响视觉效果。键盘背光信号采用PWM(脉宽调制)背光信号，4个背光灯共用一组背光信号，由于每个背光灯的标准额定电流为5 mA，选用限流电阻值68 Ω。每组背光信号驱动电流为30 mA，4个背光灯需20 mA，在背光信号驱动能力之内。在电路设计过程中，由于键盘与人体接触比较平凡，而且人体经常携带电压很高的静电，特别是在干燥的冬天，而静电常常会使整个系统死机甚至还有可能击穿芯片，所以在设计中按键的两端必须并联静电放针电路，防止因静电损害设备。

本文结合实际消费电子PDA的研究与开发要求，参照目前国内外PDA的各种功能和结合实际需要，选用三星公司的S3C2410处理器，结合PDA通用功能的需要，并考虑硬件扩展的方便性，设计了PDA人机接口的嵌入式解决方案。并以该方案为基础，结合实际需要，选用所需的各种器件，构成了PDA人机接口的实际系统，完成了样机的硬件设计与制作。

龙人计算机嵌入式研发中心是国内最早进入嵌入式技术研发和应用推广的技术型企业之一，成立以来在专注于嵌入式底层应用技术的研究和开发的同时为广大客户提供嵌入式系统开发技术、嵌入式解决方案和嵌入式产品（嵌入式开发板、ARM开发板、ARM9开发板、ARM开发工具、ARM仿真器和ARM工控板、ARM实验仪等）。网址：http://www.armodm.com

嵌入式系统开发过程 和嵌入式开发工具-龙人

深圳龙人 嵌入式研发中心 成立于国内嵌入式技术刚刚起步发展时期的2002年，是国内最早进入嵌入式技术研发和应用推广的技术型企业之一 ，专业为客户提供专业的 嵌入式开发 （包括嵌入式软件和嵌入式硬件）；面向行业用户提供 ARM嵌入式解决方案 ；销售高品质的ARM 嵌入式开发板 (包括ARM9系列开发板、ARM7系列开发板、单片机开发板等)、ARM嵌入式开发工具（如 ARM仿真器 、ARM编程器等）及ARM教学系统、ARM工控主板等。

以下龙人与大家分享 嵌入式系统开发过程及 嵌入式系统开发的一些开发工具

一 、 嵌入式系统的开发过程

     单片机开发的基本工具包括硬件工具和软件工具。硬件工具包括IBM-PC、仿真器 (如ARM仿真器) 、编程器 (如ARM 编程 器) 。软件工具包括开发环境，编译器等。

    嵌入式系统开发 ，先要根据系统要求进行硬件设计，用电子电路CAD软件（主要采用Protel 系列软件）设计电路原理图、印制版图。在进行原理设计后最好能进行电路的仿真实验。比较好用的仿真软件是 ,仿真无误后再设计印制板 (PCB) ，然后将印制板图送到专业工厂加工。

   制好电路板后进行元器件的安装、焊接，第一次调试前，对于引脚较多的器件最好使用集成电路插座，以免调试过程中由于集成电路烧毁后不好再将其取下来更换。

    在Keil C51开发环境下编写单片机应用程序，并编译。编译好的程序可以先进行软件仿真。程序基本无误后就可以使用仿真器进行硬件调试。

嵌入式开发  嵌入式系统   嵌入式开发工具   ARM仿真器  ARM 编程 器

二、 嵌入式 开发工具简介

目前市场上的仿真器、编程器产品种类繁多，功能大体相似。仿真器包括通用型仿真器和专用型仿真器，通用型仿真器可以仿真多个系列、型号的CPU，专用型仿真器只能仿真单一系列的CPU。

   TKS-52S单片机实时在线 仿真器 是TKS-KOOKS系列仿真器中的精简版本，采用了最新的仿真技术，具有较高的性能/价格比。除沿袭了TKS-HOOKS仿真器一贯的高性能、高稳定外，更增添了精密运行时间显示和115200b/s串口下载速度，并且整机消耗功率大幅度的减少。在TKS-52S单片机仿真器支持的单片机芯片仿真范围内，性能表现优异、稳定，运行速度更快，更加适合于仿真标准89C51系列单片机及兼容产品。

    EasyPRO 80通用编程器 : ARM编程器  

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ARM开发工具之ARM仿真器和 EasyPRO80通用编程器 ——龙人

深圳龙人嵌入式研发中心 在为公司提供嵌入式 ARM解决方案 和OEM/ODM研发服务的同时提供ARM开发板(ARM9开发板和ARM7开发板)、ARM9核心板、ARM9学习板、ARM工控板及ARM仿真器 ARM开发工具 等嵌入式产品。网址： http://www.szarm.com

下面龙人计算机就为您介绍嵌入式 ARM开发工具ARM 编程器 ：

（一）编程器 的 功能特点

编程器界面美观，操作简单、方便、流畅，工作效率高；

编程器采用表面贴片工艺生产，可靠性高，使用寿命长；

ARM 编程器 体积小巧，适合外出携带;

编程器已获得PHILIPS、MOTOROLA、ATMEL、WINBOND、ST、SST、HOLTEK、SYNCMOS等厂商的支持与认证；

所有算法均经过批量烧写测试，杜绝烧毁芯片的现象；

支持用户对所编程芯片序列号的二次开发；

当用户插入坏片时系统具有自动保护和检测功能；

采用PHILIPS的USB1.1接口，数据通讯速率最高可达每秒6Mbps，编程速度快，使用、连接均十分方便；

ARM 编程器是国内市场中能够真正准确烧写P89C66xHxx、P89C51Rx2Hxx等系列芯片的并行烧写器；

遍布全国各地的服务网点、周立功公司的开发实力、完美的售后服务让您放心购买。

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（二）电路特点

系统内部预设500mA过流保护电路，彻底防止意外事件；如有特殊需要，过流容限可由用户自行修改；

主控芯片的每个端口设有过压保护电路，可以防止编程时高压的冲击；

进口锁紧座的每一个管脚都可以用作数据总线、地址总线、控制总线、编程电压驱动总线和

管脚接触不良测量专用总线等等；

烧录电压范围为0V～18.0V，最少分256级可调，编程电流最大可提供500mA；功耗极低，在

未编程时，整机电流小于60mA。

（三）支持芯片

MCU芯片编程

支持PHILIPS、Atmel、Winbond、HY、MicroChip、Holtek、SST、ICSI、SYNCOMS、

DALLAS等各厂商的大多数MCU芯片；

EPROM、EEPROM、FLASH芯片编程

支持27 、28 、29系列EPROM、EEPROM、FLASH芯片；同时，支持I2C接口的24系列

芯片、SPI接口的25、93C系列芯片等。

SRAM芯片测试

支持SRAM芯片测试，例如2K－512K的SRAM芯片；

TTL/CMOS电路测试

支持74系列、40系列、45系列的TTL/CMOS电路测试。

GAL/PLD/CPLD

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龙人ARM9开发板： S3C2440 开发板之用户手册(1)

S3C2440 开发板是一三星 S3C2440 ( ARM9 系列微处理器)为核心的 ARM9系列开发板 ，下面龙人计算机介绍怎样使用 S3C2440 开发板，更多详细信息请进： http://www.armodm.com

第一章 S3C2440 开发板 套件介绍 

1.1  S3C2440 开发板 简介 （ARM9开发板） &