微机原理(单片机)第1章 第2节

《微机原理(单片机)第1章 第2节》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第二节嵌入式系统的硬件介绍§1.2.1嵌入式系统微处理器的发展一、嵌入式系统微处理器的分类与发展嵌入式系统微处理器在目前的嵌入式系统硬件设计上占了很大的影响力，嵌入式系统开发人员必须要从琳琅满目的嵌入式系统微处理器中选择一个最适当的微处理器产品作为嵌入式系统控制核心，才能够兼具低成本、高效率的产品优势。以微处理器在单一指令内所能处理的位数来衡量，嵌入式微处理器的发展可以分为以下几个阶段。表1.2.1以位数来对嵌入式系统微处理器分类4位8位16位32位64位嵌入式微处理器（单片机型）TMS1000COPS8048/49/508051/52,Z86801/04/058096/9768200

2、ARMRISCcoreMIPS32BitsRISCcoreMIPS64BitsRISCcore嵌入式微处理器（一般用途型）4004，40408085，Z8068026809650280868018680286Z8000803868048668000/10/20/30/40PentiumⅡ/Ⅲ二、CISC和RISC两种不同结构的微处理器：CISC—ComplexInstructionSetComputer复杂指令集计算机RISC—ReducedInstructionSetComputer精简指令集计算机RISC与CISC相比具有如下特点：1)． 使用相当少的指令类别及寻址方式2)．在单一

3、执行的周期内完成指令3)．CPU中拥有更多的寄存器4)． 使用最优的程序代码编译由于RISC架构的CPU的硬件设计单纯，成本低廉、省电效益佳等特点，深受嵌入式系统产品的欢迎。三、数字信号处理器（DSP）即DigitalSignalProcess是专门处理数字信号数据的微处理器，基本上DSP是针对特定的任务而发展的一种微处理器。DSP最重要的是大量的即时运算功能；最基本的运算功能是乘法与加法运算如：Σaibi。DSP的内置硬件构架可以在很短的时间内处理如离散傅立叶转换之类的复杂的加法和乘法问题。§1.2.2嵌入式应用的开发设计技术一、嵌入式应用系统开发的特征嵌入式应用常将性能要求放在第一

4、位与通用计算机相比，嵌入式系统的软、硬件更关注时间限制、性能约束和对外交互等问题。即它不但要求满足功能要求，还要求满足性能需求，甚至将性能需求放在第一位。2.性能要求体现在限定时间的约束或代码大小的约束上，如：一个处理算法能否满足严格的时间约束，是否需要建造特殊的硬件来完成其任务？OS能否满足高效的中断处理、多任务和通信的要求？编程语言能否支持并发程序的设计，等等3.结论：嵌入式系统的开发不仅要考虑软件的设计，同时还要考虑硬件的设计，不但要考虑功能的设计，还要考虑性能的设计。事实上，嵌入式系统的最大问题是设计问题，而不是实现问题。二.嵌入式系统设计的3个层次1.第一层次：以PCBCAD

5、软件和ICE为主要工具的设计方法。PCBCAD—印制板计算机辅助设计软件和PROTEL99ICE—在线（联机）仿真器。这是至今国内单片机应用系统开发人员一直沿用的方法：系统总体设计选购通用元器件功能检验设计电气原理图设计PCB板图PCB板加工、焊接硬件调试模块划分流程(算法)设计编码软件联调联调“产品定型”硬件设计软件设计2.第二层次：以EDA工具软件和EOS为开发平台的设计方法。EDA—电子设计自动化EOS—嵌入式实时操作系统这是一种利用各种通用的可编程半定制逻辑器件来设计和制作部分专用的大规模集成电路（ASIC），然后将ASIC、可编程外围器件、μc或μp在PCB板上布局、布线以构

6、成系统的设计方法。其中关键是ASIC的开发与设计，即硬件设计人员从过去选择和使用标准通用IC，逐步转向自己设计和制作部分专用的IC器件。作为ASIC基础的半定制逻辑器件经历了如下发展过程：PLA—可编程逻辑阵列；PAL—可编程阵列逻辑；GAL—通用阵列逻辑；CPLD—复杂可编程逻辑器件；FPGA—现场可编程门阵列。发展的趋势是：集成度、速度不断提高；功能不断增强；结构更合理；使用更方便、灵活。3.第三层次：以IP内核库为基础，用软、硬件协同设计的设计方法。*.IP（IntellectualProperty知识产权）内核模块是一种预先设计好的具有某种确定功能的集成电路、器件或部件。*.I

7、P有三种不同的形式：(1)软IP内核（softIPcore）:主要描述功能行为（behavior）提交给用户的是经过行为级设计优化和功能验证的HDL（硬件描述语言）文本。亦称为虚拟器件。(2)硬IP内核（firmIPcore）：基于物理（physical）描述并经过工艺验证，是基于某种半导体工艺的物理设计，提供给用户的是电路物理结构掩膜版图和全套工艺文件，即可以拿了就用的全套技术。(3)固IP内核（firmIPcore）：完成结构（struct