S5PV210 | S5PV210 概述

1.S5PV210 概述

• 1.1 架构概述

S5PV210 是一款 32 位 RISC 高性价比、低功耗、高性能的微处理器解决方案，适用于手机和一般应用。它集成了ARM Cortex-A8内核，实现了ARM架构V7-A，支持外设。

为3G和3.5G通信业务提供优化的硬件（H/W）性能，S5PV210采用64位内部总线架构。这包括许多用于运动视频处理、显示控制和缩放等任务的强大硬件加速器。集成多格式编解码器 (MFC) 支持 MPEG-1/2/4、H.263 和 H.264 的编码和解码，以及 VC1 的解码。
此硬件加速器 (MFC) 支持实时视频会议和模拟电视输出、用于 NTSC 的 HDMI 和 PAL 模式。

S5PV210 具有与外部存储器的接口，能够维持高端通信服务所需的大量存储器带宽。存储器系统具有用于并行访问的 Flash/ROM 外部存储器端口和 DRAM 端口，以满足高带宽。 DRAM 控制器支持 LPDDR1（移动 DDR）、DDR2 或 LPDDR2。

Flash/ROM 端口支持 NAND Flash、NOR-Flash、OneNAND、SRAM 和 ROM 类型的外部存储器。

为了降低系统总成本并增强整体功能，S5PV210 包括许多硬件外设，例如 TFT 24 位真彩色 LCD 控制器、摄像头接口、MIPI DSI、CSI-2、电源管理系统管理器、ATA 接口、四个 UART、 24 通道 DMA、五个定时器、通用 I/O 端口、三个 I2S、S/PDIF、三个（通用）IIC-BUS 接口、两个 HS-SPI、USB Host 2.0、高速运行的 USB 2.0 OTG (480Mbps) 、四个 SD 主机和高速多媒体卡接口，以及四个用于时钟生成的 PLL。

带有 MCP 的包上包 (POP) 选项可用于小尺寸应用。

• 1.2 S5PV210 框图

S5PV210 的完整框图如图 1-1 所示。

• 1.3 S5PV210的主要特性

  S5PV210 的主要特性包括：
  • 带有 NEON 的基于 ARM CortexTM-A8 的 CPU 子系统
  − 32/ 32 KB I/D 缓存，512 KB L2 缓存
  − 工作频率高达 800 MHz 或 1 GHz
  • 64 位多层总线架构
  − ARM CortexTM-A8 的 MSYS 域、3D 引擎、多格式编解码器和中断控制器
  • 工作频率高达 200 MHz
  − DSYS 域主要用于 Display IP（如 LCD 控制器、Camera interface 和 TVout）和 MDMA
  • 工作频率高达 166 MHz
  − PSYS 域主要用于其他系统组件，例如系统外设、外部存储器接口、外围 DMA、连接 IP 和音频接口。
  • 工作频率高达 133 MHz
  − 用于低功耗音频播放的音频域
  • 移动应用的高级电源管理
  • 64 KB ROM 用于安全启动和 96 KB RAM 用于安全功能
  • 8 位 ITU 601/656 相机接口支持水平尺寸高达 4224 像素的缩放和 8192 像素的未缩放分辨率
  • 多格式编解码器提供高达 1080p@30fps 的 MPEG-4/H.263/H.264 编码和解码以及高达 1080p@30 fps 的 MPEG-2/VC1 视频解码
  • 具有可编程着色器的 3D 图形加速高达 2000 万个三角形/秒和 1000 个百万像素/秒
  • 2D 图形加速高达 160Mpixels/s
  • 1/ 2/ 4/ 8 bpp Palletized 或 8/ 16/ 24 bpp Non-Palletized 彩色 TFT 建议高达 XGA 分辨率
  • 电视输出和 HDMI 接口支持 NTSC 和 PAL 模式，带有图像增强器
  • MIPI-DSI 和 MIPI-CSI 接口支持
  • 1 个 AC-97 音频编解码器接口和 3 通道 PCM 串行音频接口
  • 三个 24 位 I2S 接口支持
  • 1 个 TX only S/PDIF 接口支持数字音频
  • 三个 I2C 接口支持
  • 两个 SPI 支持
  • 四个 UART 支持三个用于蓝牙 2.0 的 Mbps 端口
  • 片上 USB 2.0 OTG 支持高速（480 Mbps，片上收发器）
  • 片上 USB 2.0 主机支持
  • 异步调制解调器接口支持
  • 四个 SD/ SDIO/ HS-MMC 接口支持
  • ATA/ATAPI-6 标准接口支持
  • 24 通道 DMA 控制器（8 通道用于内存到内存 DMA，16 通道用于外设 DMA）
  • 支持 14x8 键矩阵
  • 10 通道 12 位多路复用 ADC
  • 可配置的 GPIO
  • 实时时钟、PLL、PWM 定时器和看门狗定时器
  • 系统定时器支持在掉电模式（睡眠模式除外）下提供准确的滴答时间
  • 内存子系统
  − 带有 x8 或 x16 数据总线的异步 SRAM/ ROM/ NOR 接口
  − NAND 接口与 x8 数据总线
  − 带 x16 数据总线的复用/解复用 OneNAND 接口
  − LPDDR1 接口与 x16 或 x32 数据总线（高达 400 Mbps/pin DDR）
  − DDR2 接口与 x16 或 x32 数据总线（高达 400 Mbps/pin DDR）
  − LPDDR2 接口（高达 400 Mbps/pin DDR）

• 1.3.1 微处理器

• 该微处理器的主要特性包括：
  • ARM CortexTM-A8 处理器是第一款基于ARMv7 架构的应用处理器。
  • ARM CortexTM-A8 处理器能够将速度扩展到 1 GHz，满足功耗优化的移动设备的要求，这些设备要求以低于 300mW 的速度运行；性能优化的消费类应用程序需要 2000 Dhrystone MIPS。
  • 支持首个采用 ARM 技术的超标量处理器，用于增强代码密度和性能，NEONTM 技术用于多媒体和信号处理，以及 Jazelle® RCT 技术用于增强代码密度和性能。
  Java 和其他字节码语言的提前和即时编译。
  • ARM CortexTM-A8 的其他特性包括：
  − Thumb-2 技术可实现更高的性能、能效和代码密度
  − NEOTM 信号处理扩展
  − Jazelle RCT Java 加速技术
  − 用于安全交易和 DRM 的 TrustZone 技术
  − 13 级主整数流水线
  − 10 级 NEOTM 媒体管道
  − 使用标准编译 RAM 的集成 L2 缓存
  − 针对性能和功耗优化的 L1 缓存

• 1.3.2 内存子系统

  内存子系统的主要特性包括：
  • 高带宽内存矩阵子系统
  • 两个独立的外部存储器端口（1 x16 静态混合存储器端口和 2 x32 DRAM 端口）
  • 矩阵架构通过同时访问能力增加了整体带宽
  − SRAM/ ROM/ NOR 接口
  o x8 或 x16 数据总线
  o 地址范围支持：23 位
  o 支持异步接口
  o 支持字节和半字访问
  − OneNAND 接口
  o x16 数据总线
  o 地址范围支持：16 位
  o 支持字节和半字访问
  o 支持 OneNAND 和 Flex OneNAND
  o 支持专用 DMA
  − NAND 接口
  o 支持行业标准 NAND 接口
  o x8 数据总线
  − LPDDR1 接口
  o x32 数据总线，400 Mbps/pin 双倍数据速率 (DDR)
  o 1.8V 接口电压
  o DMC0 端口支持高达 4 Gb，DMC1 端口支持高达 8 Gb
  − DDR2 接口
  o x32 数据总线，具有 400 Mbps/引脚双倍数据速率 (DDR)
  o 1.8V 接口电压
  o DMC0 端口支持高达 4 Gb，DMC1 端口支持高达 8 Gb
  o 在 8 bank 的情况下，DMC 0&1 中只有 1 个 CS 可用
  − LPDDR2 接口
  o x32 数据总线，速率高达 400 Mbps/pin
  o 1.2V/1.35V 接口电压
  o DMC0 端口支持高达 4 Gb，DMC1 端口支持高达 8 Gb

• 1.3.3 多媒体

  多媒体的主要特点包括：

  • 相机接口

  − 多输入支持
  o ITU-R BT 601/656 模式
  o DMA（AXI 64 位接口）模式
  o MIPI (CSI) 模式
  − 多输出支持
  o DMA（AXI 64 位接口）模式
  o 直接 FIFO 模式
  − 数字放大 (DZI) 功能
  − 多相机输入支持
  − 视频同步信号的可编程极性
  − 输入水平尺寸支持高达 4224 像素的缩放和 8192 像素的非缩放分辨率
  − 图像镜像和旋转（X轴镜像、Y轴镜像、90°、180°和270°旋转）
  − 各种图像格式生成
  − 捕捉帧控制支持
  − 图像效果支持

  • 多格式视频编解码器 (MFC)

  − ITU-T H.264、ISO/IEC 14496-10
  o 解码支持 Baseline/Main/High Profile Level 4.0（灵活宏块排序除外）
  (FMO)、任意切片排序 (ASO) 和冗余切片 (RS))
  o 编码支持 Baseline/Main/High Profile（FMO、ASO 和 RS 除外）
  − ITU-T H.263 Profile level 3
  o 解码支持 Profile3，最高可达标清分辨率 30 fps（支持 H.263 附件）
  - 附件 I：高级帧内编码
  - 附件 J：去块（环路）滤波器
  - 附件 K：无 FMO 和 ASO 的切片结构模式
  - 附件 T：修改后的量化
  - 附件 D：无限制运动矢量模式
  - 附件 F：高级预测模式，除了亮度的重叠运动补偿
  o 编码支持 Baseline Profile（支持客户尺寸高达 1920x1088）
  − ISO/IEC 14496-2 MPEG-4
  o 解码支持 MPEG-4 Simple/Advanced Simple Profile Level5
  − 编码支持MPEG-4 Simple/Advanced Simple Profile
  − ISO/IEC 13818-2 MPEG-2
  o 解码支持 Main Profile High level
  o 解码支持除 D-picture 之外的 MPEG-1
  − SMPTE 421M VC-1
  o 解码支持 Simple Profile Medium Level/Main Profile High Level/Advanced Profile Level4
  • JPEG 编解码器
  − 支持高达 8192x8192 的压缩/解压
  − 支持的压缩格式
  o 输入原始图像：YCbCr4:2:2 或 RGB565
  o 输出 JPEG 文件：YCbCr4:2:2 或 YCbCr4:2:0 的基线 JPEG
  − 支持的解压格式（参见第 9.13 章 JPEG）
  o 输入 JPEG 文件：YCbCr4:4:4、YCbCr4:2:2、YCbCr4:2:0 的基线 JPEG 或灰色
  o 输出原始图像：YCbCr4:2:2 或 YCbCr4:2:0
  − 支持通用色彩空间转换器
  • 3D 图形引擎 (SGX540)
  − 支持通用硬件上的3D图形、矢量图和视频编解码
  − 基于瓦片的架构
  − Universal Scalable Shader Engine – 包含像素和顶点着色器的多线程引擎功能
  − 行业标准 API 支持 –OGL-ES 1.1 和 2.0 以及 OpenVG 1.0
  − 细粒度的任务切换、负载均衡和电源管理
  − 先进的几何 DMA 驱动操作，可最大限度地减少 CPU 交互
  − 可编程高质量图像抗锯齿
  − 完全虚拟化的内存寻址，用于操作系统在统一内存架构中的功能
  • 2D 图形引擎
  − 比特BLT
  − 支持最大 8000x8000 图像尺寸
  − 窗口剪裁、90°/180°/270° 旋转、X 翻转/Y 翻转
  − 反向寻址（X 正/负，Y 正/负）
  − 全 4 操作数光栅操作 (ROP4)
  − Alpha 混合（固定 Alpha 值/每像素 Alpha 值）
  − 任意大小的像素图案绘制，图案缓存
  − 16/24/32-bpp。打包的 24-bpp 颜色格式
  • 模拟电视接口
  − 输出视频格式：NTSC-M/NTSC-J/NTSC4.43/PAL-B、D、G、H、I/PAL-M/PAL-N/PAL-Nc/PAL-60
  合规
  − 支持的输入格式：ITU-R BT.601 (YCbCr 4 :4 :4)
  − 支持 480i/p 和 576i 分辨率
  − 支持复合
  • 数字电视接口
  − 高清多媒体接口（HDMI）1.3
  − 支持高达 1080p 30Hz 和 8 声道/112 kHz/24 位音频
  − 支持 480p、576p、720p、1080i、1080p（不支持 480i）
  − 支持 HDCP v1.1
  • 旋转器
  − 支持的图像格式：YCbCr422（交错）、YCbCr420（非交错）、RGB565 和 RGB888
  （未包装）
  − 支持旋转角度：90、180、270、垂直翻转、水平翻转
  • 视频处理器：视频处理器支持：
  − BOB/ 2D-IPC 模式
  − 产生 YCbCr 4:4:4 输出以帮助混音器混合视频和图形
  − 1/4X 至 16X 垂直缩放，带有 4 抽头/16 相多相滤波器
  − 1/4X 至 16X 水平缩放，带有 8 抽头/16 相多相滤波器
  − 平移和扫描、信箱和使用缩放的 NTSC/PAL 转换
  − 显示区域内灵活缩放的视频定位
  − 1/16 像素分辨率平移和扫描模式
  − 灵活的后期视频处理
  o 色彩饱和度、亮度/对比度增强、边缘增强
  o BT.601 和 BT.709 之间的色彩空间转换
  − 视频输入源尺寸高达 1920x1080
  • 视频混合器
  视频混合器支持：
  − 重叠和混合输入视频和图形层
  − 480i/p、576i/p、720p 和 1080i/p 显示尺寸
  − 四层（1 个视频层、2 个图形层和 1 个背景层）
  • TFT-LCD 接口
  TFT-LCD 接口支持：
  − 24/ 18/ 16-bpp 并行 RGB 接口 LCD
  − 8/ 6 bpp 串行 RGB 接口
  − 双 i80 接口 LCD
  − 1/ 2/ 4/ 8 bpp 托盘化或 8/16/24-bpp 非托盘化彩色 TFT
  − 典型实际屏幕尺寸：1024x768、800x480、640x480、320x240、160x160等
  − 虚拟图像高达 16M 像素（4K 像素 x4K 像素）
  − 五个用于 PIP 或 OSD 的窗口层
  − 实时叠加平面复用
  − 可编程 OSD 窗口定位
  − 8 位 Alpha 混合（平面/像素）
  − ITU-BT601/656 格式输出

• 1.3.4 音频子系统

  音频子系统的主要特性包括：

  • 音频处理由可重构处理器 (RP) 推进

  • 低功耗音频子系统

  − 5.1 通道 I2S，具有 32 位宽 64 深度 FIFO
  − 128 KB 音频播放输出缓冲区
  − 硬件混音器混合主要和次要声音

• 1.3.5 安全子系统

  安全子系统的主要功能包括：

  • 片上安全启动 ROM

  − 64 KB 安全启动 ROM 用于安全启动

  • 片上安全 RAM

  − 96 KB 安全 RAM 用于安全功能

  • 硬件加密加速器

  − 安全集成的 DES/TDES、AES、SHA-1、PRNG 和 PKA
  − 访问控制（带有 ARM TrustZone 硬件的安全域管理器）
  − 为安全的单独（安全/非安全）执行环境启用增强的安全平台敏感应用

  • 安全 JTAG

  − JTAG 用户认证
  − JTAG 模式下的访问控制

• 1.3.6 连通性

  连通性的主要特点包括：

  • PCM 音频接口

  − 16 位单声道音频接口
  − 仅主模式
  − 支持三口PCM接口

  • AC97 音频接口

  − 立体声 PCM 输入、立体声 PCM 输出和单声道 MIC 输入的独立通道
  − 16 位立体声（2 声道）音频
  − 可变采样率 AC97 编解码器接口（48 kHz 及以下）
  − 支持 AC97 全规格

  • SPDIF 接口（仅限 TX）

  − 每个样本支持高达 24 位的线性 PCM
  − 非线性 PCM 格式，如 AC3、MPEG1 和 MPEG2 支持
  − 2x24 位缓冲区，交替填充数据

  • I2S 总线接口

  − 三个 I2S 总线，用于基于 DMA 操作的音频编解码器接口
  − 串行，每通道 8/16/24 位数据传输
  − 支持I2S、MSB-justified、LSB-justified数据格式
  − 支持 PCM 5.1 声道
  − 各种位时钟频率和编解码器时钟频率支持
  o 16、24、32、48 fs 的位时钟频率
  o 256、384、512、768 fs 的编解码器时钟
  − 支持 1 个 5.1 通道 I2S 端口（在音频子系统中）和 2 个 2 通道 I2S 端口

  • 调制解调器接口

  − 异步直接/间接 16 位 SRAM 式接口
  − 用于直接接口的片上 16 KB 双端口 SRAM 缓冲器

  • I2C 总线接口

  − 三个多主 IIC 总线
  − 串行、面向 8 位和双向数据传输可在标准中以高达 100 Kbit/s 的速度进行模式
  − 快速模式下高达 400 Kbit/s

  • ATA 控制器

  − 兼容 ATA/ATAPI-6 标准

  • 串口

  − 四个 UART，具有基于 DMA 或基于中断的操作
  − 支持 5 位、6 位、7 位或 8 位串行数据发送/接收
  − UART0 的 Rx/Tx 独立 256 字节 FIFO、UART1 的 64 字节 FIFO 和 UART2/3 的 16 字节 FIFO
  − 可编程波特率
  − 支持 IrDA 1.0 SIR (115.2 Kbps) 模式
  − 用于测试的环回模式
  − 波特时钟生成中的非整数时钟分频

  • USB 2.0 OTG

  − 符合 USB 2.0 的 OTG Revision 1.0a 补充
  − 支持高达 480 Mbps 的高速
  − 片上 USB 收发器

  • USB 主机 2.0

  − 符合 USB Host 2.0
  − 支持高达 480 Mbps 的高速
  − 片上 USB 收发器

  • HS-MMC/SDIO 接口

  − 多媒体卡协议版本 4.3 兼容 (HS-MMC)
  − SD 存储卡协议版本 2.0 兼容
  − 基于 DMA 或基于中断的操作
  − 128 字 FIFO 用于 Tx/Rx
  − 四口HS-MMC或四口SDIO

  • SPI 接口

  − 符合三个串行外设接口协议 2.11 版
  − 用于 SPI0 的 Rx/Tx 独立 64 字 FIFO 和用于 SPI1 的 16 字 FIFO
  − 基于 DMA 或基于中断的操作

  • 通用输入输出口

  − 237 个多功能输入/输出端口
  − 控制 178 个外部中断
  − GPA0：8 个输入/输出端口 – 2xUART 带流量控制
  − GPA1：4 个输入/输出端口 – 2xUART 不带流量控制或 1xUART 带流量控制
  − GPB：8 个输入/输出端口 – 2x SPI
  − GPC0：5 个输入/输出端口 – I2S、PCM、AC97
  − GPC1：5 个输入/输出端口 – I2S、SPDIF、LCD_FRM
  − GPD0：4 个输入/输出端口 – PWM
  − GPD1：6 个输入/输出端口 – 3xI2C、PWM、IEM
  − GPE0,1：13 进/出端口 – 摄像头接口
  − GPF0,1,2,3: 30 输入/输出端口 – LCD 接口
  − GPG0,1,2,3: 28 in/out port – 4xMMC channel (Channel 0 and 2 support 4-bit and 8-bit mode, but channel 1 and 3 only support 4-bit mode)
  − GPH0、1、2、3：32 输入/输出端口 – 键盘、外部唤醒（高达 32 位）、HDMI
  − GPI：低功耗 I2S、PCM
  − GPJ0、1、2、3、4：35 个输入/输出端口——调制解调器 IF、CAMIF、CFCON、键盘、SROM ADDR[22:16]
  − MP0_1,2,3: 20 in/out port – EBI (SROM, NF, CF, and OneNAND) 的控制信号
  − MP0_4,5,6,7: 32 in/out memory port – EBI（有关EBI配置的更多信息，请参阅第5.6章EBI）

• 1.3.7 系统外设

  系统外设的主要特性包括：

  • 实时时钟

  − 完整的时钟功能：秒、分钟、小时、日期、日、月和年
  − 32.768kHz 操作
  − 报警中断
  − 计时中断

  • 锁相环

  − 4 个片上 PLL，APLL/MPLL/EPLL/VPLL
  − APLL 生成 ARM 内核和 MSYS 时钟
  − MPLL 生成系统总线时钟和特殊时钟
  − EPLL 生成特殊时钟
  − VPLL 为视频接口生成时钟

  • 键盘

  − 14x8 键矩阵支持
  − 提供内部去抖动过滤器

  • 带脉宽调制的定时器

  − 具有基于中断操作的五通道 32 位内部定时器
  − 带 PWM 的四通道 32 位定时器
  − 可编程占空比、频率和极性
  − 死区生成
  − 支持外部时钟源

  • 系统定时器

  − 准确的计时器在除睡眠以外的任何电源模式下提供精确的 1ms 滴答
  − 可以在不停止参考滴答定时器的情况下更改中断间隔

  • DMA

  − 基于微码编程的DMA
  − 特定指令集为编程 DMA 传输提供了灵活性
  − 支持链表DMA功能
  − 支持三个增强型内置 DMA，每个 DMA 有 8 个通道，因此通道总数 支持的是 24
  − 支持一种 Memory-to-memory 类型优化的 DMA 和两种 Peripheral-to-memory 类型优化 DMA
  − M2M DMA 最多支持 16 个突发，P2M DMA 最多支持 8 个突发

  • A/D 转换器和触摸屏界面

  − 10 通道多路复用 ADC
  − 最大 500Ksamples/sec 和 12 位分辨率

  • 看门狗定时器

  − 16 位看门狗定时器

  • 向量中断控制器

  − 中断设备驱动程序等软件可以屏蔽特定的中断请求
  − 中断嵌套的中断源优先级

  • 能源管理

  − 组件的时钟门控控制
  − 提供多种低功耗模式，例如空闲、停止、深度停止、深度空闲和睡眠模式
  − 休眠模式下的唤醒源为外部中断、RTC 闹钟、Tick 定时器和按键接口。
  − 停止和深度停止模式的唤醒源是 MMC、触摸屏界面、系统定时器和睡眠模式的整个唤醒源。
  − 深度空闲模式的唤醒源为 5.1ch I2S 和停止模式的唤醒源。

• 1.4 惯例

• 1.4.1 寄存器 R/W 约定

• 1.4.2 寄存器值约定

2.内存映射

本章介绍 S5PV210 处理器中可用的内存映射。

• 2.1 内存地址映射

• 2.1.1 设备特定地址空间

NOTE: TZPCR0SIZE[5:0](TZPC0); (in TZPC SFR)

- 4KByte chunks

- Recommended value: 6'b00_0000 ~ 6'b10_0000

* if (TZPCR0SIZE[5](TZPC0) == 1'b1), the full address range in iSRAM is configured as secure.

* if (TZPCR0SIZE(TZPC0) == 6'b00_0000), there is non-secure region in iSRAM (0kB).

* if (TZPCR0SIZE(TZPC0) == 6'b00_0001), the minimum secure region size is 4kB.

* if (TZPCR0SIZE(TZPC0) == 6'b01_0000), the 64KB from iSRAM start address specifies the secure region.

- iROM is always secure area

• 2.1.2 特殊功能寄存器映射