3.1 S3C2440 CPU

S3C2440 CPU는 최대 532MHz Clock 으로 동작하고 모바일 핸드핼드 쪽에 안드로이드 OS등이 나오기 전까지만 해도 S3C2440 에서 Linux(QT), Window CE 5.0, 6.0 등을 운영 했었습니다. 특히나 국내에서는 Windows CE OS를 이용한 차량용 네이게이션 제품에 많이 응용되었습니다. 하지만 최근에는 1Ghz 이상의 모바일 CPU가 등장한 이후에 멀티코어 CPU들이 주를 이루고 있습니다. 요즘 출시되는 최신 CPU사양보다는 성능면에서 많이 떨어 지지만 ARM 기초를 다지기에는 적당한것 같습니다.



(1) Instruction Bus, (2) Data Bus 가 별도로 존재하는것으로 보아서 하바드 아키텍쳐 입니다.
(3) MMU, (4) Cache 가 있습니다.
(5) CP(Co-Processor)15 에 의해서 MMU, Cache 프로그램 으로 컨트롤 가능 합니다.

3.2 S3C2440 Features

(1) Integrated system for hand-held device and general embedded applications
(2) Integrates ARM920T core
(3) MMU 장치가 있어 WinCE, Linux 와 같은 embedded OS 를 운영할 수 있습니다.
(4) Booting Mode
     - Nor Booting Mode (General Feature)
     - Supports NAND Flash Booting
(5) Maximum Operating Frequency of 532MHz @ 1.35V
(6) 8 memory banks of which 128M Bytes
     - 6 memory banks for ROM, SRAM
     - 2 memory banks for ROM, SDRAM, SRAM
(7) Power Mode
     - Normal, Slow, Idle, Sleep

3.3 S3C2440 HW IPs

(1) Interrupts : 60 interrupt sources
(2) LCD Controller
     - TFT (16-bit, 24-bit), VGA, QVGA
     - STN
(3) Timer with PWM - Buzzer, LED 등의 밝기 조정등에 응용
(4) RTC - Calendar, 시계등 구현
(5) General Purpose Input/Output Ports
(6) 4 channels of DMA Controller
(7) 3 channel UART
(8) A/D Converter & Touch Screen Interface
(9) Watchdog Timer
(10) IIC Bus - Camera interface, 최근에는 자이로, 가속도 센서등의 interface로 많이 사용
(11) IIS, AC97 - 주로 Audio data 전송등에 활용
(12) USB Host/Device
(13) SD Host Interface
(14) SPI Interface
(15) Camera Interface



3.4 Memory Controller

(1) S3C2440 Memory Controller
Operation Mode(OM[1:0]) 에 따라서 Nand Boot or Nor Boot를 선택할 수 있습니다. nGCS0(0x0000 0000) 에 부트메모리(Nor) 를 위치 시키고 nGCS6(0x3000 0000) 에 SDRAM을 연결하여 RW 영역으로 사용을 합니다.




(2) S3C2440 Mini 개발보드(우리가 실습용으로 사용하는 개발보드) Memory Map
우리가 자세히 봐야할 곳은 0x0000 0000에 1MB 크기의 Nor Flash 영역 입니다. CPU에 전원이 인가 되면 최초로 실행되는 0x0000 0000(Reset Handler) 가 있는 RO 영역으로 실제 어셈블리 코드가 실행되는 영역 입니다. 부팅을 위해서 반드시 필요 합니다. 그리고 0x3000 0000 에서 시작되는 64MB크기의 SDRAM이 있습니다. 소스코드내에서 선언한 RW 전역변수등이 바로 이 영역에 위치하게 됩니다.



(3) S3C2440 Operating Frequency
아래는 S3C2440의 Operating Frequency 입니다. S3C2440은 533MHz로 동작하기 위해서 외부 Crystal 입력을 받아서 내부 PLL에서 분주를 하여 사용을 하게 됩니다. 아래 표는 S3C2440에서 주로 사용하는 Operation Frequency 입니다.



위의 1 ~ 4 중에서 어떻게 동작 주파수를 설정하는 것이 가장 빠를까요 ? ARM Core가 동작하는 속도는 1번 400MHz가 가장 빠르지만 실제로 Memory등에 접근하는 AHB 버스에 공급되는 Clock은 2번이 133MHz 로 가장 빠릅니다. 실제로 Mini2440 개발보드에서 사용하는 삼성의 SDRAM은 133MHz 로 동작 합니다. 그러므로 2번처럼 PLL 설정을 하는것이 가장 빠르게 동작합니다.

- 참고
FCLK : ARM Core 가 사용하는 Clock
HCLK : AHB 버스가 사용하는 Clock ( 주로 LCD, USB, Memory 등의 고속 장치들에 연결 )
PCLK : APB 버스가 사용하는 Clock ( UART, I2C, I2S, RTC 등의 저속 주변장치 들에 연결 )

3.5 NAND Boot



NAND Boot 옵션을 선택한 경우에는 0x0000 0000 번지가 S3C2440 Internal Boot SRAM 으로 Remap 됩니다.



(1) 부팅을 하면 Nand Flash의 #0 번 블럭의 4KB 영역을 S3C2440의 내부 SRAM(Steppingstone) 영역으로 읽어 옵니다. 이 부분은 개발자가 처리하는 부분은 아니고 S3C2440 의 OM(Operation Mode) 에 따라서 CPU 내부에서 처리가 됩니다.
(2), (3) Internal SRAM 영역에서 실행된 1차 부트로더가 외부 SDRAM과 Nand Flash 컨트롤러를 초기화하고 Nand Flash에 있는 User Applicaiton을 SDRAM에 로딩하고 PC(Program Count) 를 SDRAM으로 이동하여 실행을 계속하게 됩니다.

4. 개발환경 설정
4.1 IAR Workbench 개발환경 설정

ARM Simulator 기반의 실습 프로젝트와 유사하지만 디버거 설정 부분과 Pre-include directory 설정등이 추가 됩니다.

(1) Create New Project



(2) Empty project 생성



(3) 프로젝트 파일이름 입력 - "mini2440_test"





(4) 그룹생성 - "base", "testcode" 그룹 생성





(5) 소스 파일추가



- "base" 그룹 : base 폴더안의 *.s, *.c 파일들 추가
- "testcode" 그룹 : testcode 폴더안의 *.c 파일들 추가



(6) 프로젝트 옵션 설정



(6.1) Target Device 설정 : Samsung S3C2440A 로 설정 합니다.





(7) Processor Mode 설정 : "ARM" 모드로 설정 합니다.



(8) C/C++ Compiler Pre-include 디렉토리 설정



(9) Assembler Pre-include 디렉토리 설정



(10) Scattor Loading(Link Script) 파일 설정 : 프로젝트 디렉토리에 "mini2440_lnk.icf" 파일을 선택 합니다.



(11) Program Start Entry 설정 : "__program_start" 라고 입력 합니다.



(12) 디버깅 정보를 포함하도록 설정 합니다.



(13) Map 파일을 생성 하도록 합니다.



(14) Debugger 정보 설정 : Dirver - Simulator, Run to main 은 반드시 설정 해제 합니다.



4.2 JTAG 을 이용한 프로그램 다운로드
4.2.1 ARM-JTAG을 이용한 프로그램 다운로드

(1) ARM-JTAG Standard 버젼 이상을 사용 해야 합니다.
(2) IAR 개발환경에서 Debugger를 설정 합니다.



RDI Driver를 JICE.dll 로 설정 합니다.



(3) Windows7 사용자일 경우 IAR IDE 프로그램과, JICE Server의 실행 환경을 관리자 권한으로 설정 합니다.





(4) JICE Server 를 실행한 후 Target Detect 를 합니다.



(5) IAR Workbench 에서 "Download and Debugging" 을 실행 합니다.



위와 같은 화면이 나왔으면 정상적으로 실행이 완료된 상태 입니다. 참고로 "mini2440_lnk.icf" 파일은 S3C2440의 RAM(0x30000000)영역에서 실행이 되도록 되어 있습니다. NOR 플래시에 다운로드해서 실행을 할수도 있지만 NOR플래시도 10만번 이상 Erase하게 되면 수명이 다하기 때문에 테스트용으로는 주로 RAM에서 실행되도록 합니다.

(6) NOR 플래시에 프로그램을 다운로드 하는 방법

- "mini2440_lnk.icf" 파일에서 "define symbol EXECUTE_IN_SDRAM=1;" 부분을 "define symbol EXECUTE_IN_SDRAM=0;" 으로 수정 합니다.
- IAR 프로젝트를 Rebuild 합니다.
- jcs 스크립트 파일에서 "mini2440_test.bin" 파일의 이름과 경로를 수정합니다.
- JICE Commander를 실행 --> Script Run --> "S3C2440_NOR(SST39VF1601)_PROGRAM_WITH_FLASHAGENT.jcs" 를 실행 합니다.