ARM轻松入门教程(北大版)

嵌入式微处理器系统嵌入式微处理器系统

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第一篇第一讲嵌入式系统概述2004.2.16

主要内容嵌入式系统的概念 n嵌入式系统的特点 n嵌入式系统的组成 n嵌入式系统设计 n嵌入式系统的发展趋势n

嵌入式系统的概念n

计算机系统PC n Laptop n Mainframe n Servern

移动电脑 (PDA) n手机 n其它，MP3播放机，数码相机。。。n

嵌入式系统的概念嵌入在电子设备内部的计算系统 n任何包含一个或多个专用的计算机、微处理器或微控制器的电子设备 n能执行特定功能的计算机硬件和软件的结合体 n广义定义:任何一个非计算机的计算系统n

嵌入式系统的例子

嵌入式系统的例子汽车:其中的电子系统控制 n数字机床：动作控制 n手机生产线：贴片控制，位置控制 n洗衣机:回旋，温度,水流控制 n数码照相机：读写数据卡 n打印机：打印强度，颜色，翻页 n飞机：参数控制 n。。。n

嵌入式系统的类型和市场n n n n n

常规计算控制系统信号处理通信与网络平均每个家庭使用225个嵌入式处理器;平均每个家庭使用 225个嵌入式处理器;每个汽车需要35个；车需要 35个； 50亿处理器在使用 50亿处理器在使用 --- 94%世界市场; Intel世界市场; Pentium, Motorola PowerPC, etc.总共 etc.总共 6%

n

嵌入式系统应用广泛n n n n

应用产品涉及社会生活的各个方面日常生活、工作、学习、娱乐等每天都产生众多新的应用嵌入式系统需要硬软件综合知识n n

但被常规的计算机课堂忽略需要更全面的系统知识和领域知识 更容易找到工作

n

嵌入式市场广阔，但人才短缺

嵌入式系统的特点：用户方n

n

功能简单 n专门完成一个或几个任务要求严格 n大小,功耗,价格,市场时间大小,功耗,价格,实时和交互 n实时与环境交互安全可靠 n软硬件的错误威胁生命

n

n

嵌入式系统特点：开发方软件硬件协同并行开发 n多种多样的微处理器 n实时操作系统的多样性(RTOS) n与台式机相比，可利用系统资源很少 n应用支持很少 n要求特殊的开发工具 n调试很困难 n软件硬件都应很健壮n

典型的嵌入式系统Minimally Requirement for an Embedded System

NMI

Address Bus Data Bus Status Bus Glue Logic and Address Decode Other Peripheral Devices

Microprocessor

Clock Generation and Distribution

To Outside World

Random Access Memory - RAM

I/O Interface ( D/A, A/D, Digital )

Read Only Memory - ROM ( FLASH )

Communications

Watchdog Timer

Real Time Clock

To outside world To other devices To ho

st Computer To User

嵌入式系统组成To Outside World嵌入式系统虽然复杂，但通用处理器的设计经验会有很大帮助 Peripheral Bus

DEBUG Port Non-volatile memory EPROM, FLASH, DISK Hybrid

Custom Devices ASIC FPGA PAL

Microprocessor 4, 8, 16, 32, 4 bit bus CISC, RISC, DSP Integrated peripherals Debug/Test Port Caches Pipeline Multiprocessing Systems

Volatile Memory DRAM, SRAM Hybrid

Standard Devices I/O Ports Peripheral Controllers

Communication Devices Ethernet RS-232 SCSI Centronics Proprietary

System Clocks Software Application Code Driver Code/ BIOS Real Time Operating System User Interface Communications Protocol Stacks C, C++, Assembly Language Legacy Code RTC circuitry System clocks Integrated in uC Imported/Exported

Microprocessor Bus Custom PCI VME PC-102

嵌入式系统的发展趋势n

高集成度微处理器 n微控制器 n系统芯片 (SOC)n

软硬件协同设计 n成熟的设计流程n

高集成度 (1)n

微处理器n

n

计算机系统或嵌入式控制器的中央控制单元电路,元电路,以及必要的功能逻辑电路 Example: Pentium, AMD K6 etc.

Data Storage

Program Memory I/O

Microprocessor

I/O

Real-time Clock

I/O

To outside world

Source: Arnold S. Berger

高集成度 (2)n

微控制器n n

一个微处理器与一些外围设备共同集成到一个封装电路外围设备:外围设备: Serial ports ( COM ), Parallel Ports, Ethernet ports, A/D& D/A Interval timers, watchdog timers, event counter/timers, real time clock ( RTC ) Other local processors ( DSP, numeric coprocessor, peripheral controller )

Program Memory

Data Storage

I/O Microprocessor Core I/O

I/O

Real-time Clock

n

Example: Motorola coldfire

To outside world

高集成度 (3)n System-on-chip (SOC) n一个处理器和其它外围支持设备集成到一个芯片上。 n如: Intel StrongARM

Source: Intel

硬件潜力n

摩尔定律 n Intel的发起人之一Gordon Moore1965年的预测的发起人之一Gordon Moore1965年的预测 n集成电路的容量每18个月增加1倍集成电路的容量每18个月增加1 制作工艺可以在同一个芯片中集成更多的功能

Source: Intel

设计能力n

设计生产力代沟n

工艺提供的与我们的设计能力之间的代沟越来越大

Source: ITRS’ 99

基于集成电路核的 SOC设计n n n

知识产权 (IP)电路或核是设计好并经过验证的集成电路功能单元 IP复用意味着设计代价降低(时间，价格) IP复用意味着设计代价降低(时间，价格)核: n微处理器: ARM, PowerPC, ..微处理器: n存储器: RAM, memory controller,…存储器: n外设: PCI, DMA controller,…外设: n多媒体处理: MPEG/JPEG多媒体处理 …… 此处隐藏：3210字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……