第03讲第3章嵌入式处理器典型技术主流嵌入式处理器 ppt课件.ppt

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1、嵌入式系统结构与设计基础第3讲合肥工业大学计算机与信息学院史久根10/7/20211合肥工业大学计算机与信息学院第3章嵌入式微处理器技术基础本章主要介绍以下内容：嵌入式微处理器典型技术主流嵌入式微处理器嵌入式处理器的调试技术边界扫描测试技术JTAG10/7/20212合肥工业大学计算机与信息学院3.1嵌入式微处理器典型技术I/O端口统一编址与特殊功能寄存器哈佛结构桶型移位器正交指令集指令密度看门狗定时器地址对准与端序地址重映射FIFO缓冲寄存器主存控制器10/7/20213合肥工业大学计算机与信息学院3.1.1I/O端口统一编址与特殊功能寄存器计算机的两种I/O端

2、口地址空间独立编址x86处理器系列统一编址8051系列和ARM系列处理器特殊功能寄存器（SFR）接口控制器的端口寄存器实际为片上（片内）的物理存储单元10/7/20214合肥工业大学计算机与信息学院三星公司嵌入式处理器S3C44B0X存储器地址映射图10/7/20215合肥工业大学计算机与信息学院3.1.2哈佛结构哈佛结构是一种计算机体系结构哈佛结构基本特点：程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。可以使指令和数据有不同的数据宽度。如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位宽度，而数据是8位宽度。优点：较高执行效率和数据吞吐率10/7/20216合

3、肥工业大学计算机与信息学院哈佛结构示意图CPU程序计数器PC指令存储器数据存储器地址总线地址总线数据总线指令总线10/7/20217合肥工业大学计算机与信息学院冯•诺依曼结构示意图CPU程序计数器PC存储器地址总线数据总线10/7/20218合肥工业大学计算机与信息学院Motorola公司DSP56311型数字信号处理器的存储系统结构10/7/20219合肥工业大学计算机与信息学院哈佛结构Cache片内Cache分为两类。一种是数据和指令都放在同一个Cache中，称为普林斯顿结构或者统一化结构Cache（统一型Cache）。另外一种是数据和指令分别放在两个独立的Ca

4、che中，称为哈佛结构Cache。这后一种Cache也叫做分离型Cache。10/7/202110合肥工业大学计算机与信息学院3.1.3桶型移位器通常的移位器都是一个时钟脉冲左移或者右移1位。桶型移位器采用了开关矩阵电路，可以做到用1个时钟脉冲移位任意位。参看下面的开关矩阵工作示意图。10/7/202111合肥工业大学计算机与信息学院不移位操作示意图10/7/202112合肥工业大学计算机与信息学院循环左移3位操作示意图在这里循环左移3位相当于循环右移1位10/7/202113合肥工业大学计算机与信息学院3.1.4正交指令集正交指令集（orthogonalinstr

5、uctionset）Aninstructionsetwhereall(ormost)instructionshavethesameformatandallregistersandaddressingmodescanbeusedinterchangeably.Thechoicesofopcode,register,andaddressingmodearemutuallyindependent.looselyspeaking,thechoicesare"orthogonal".ThiscontrastswithsomeearlyIntelmicroprocessorsw

6、hereonlycertainregisterscouldbeusedbycertaininstructions.ExamplesincludethePDP-11,680x0,ARM,VAX.10/7/202114合肥工业大学计算机与信息学院正交指令集例3-1：一个正交的两地址指令集中的运算类指令常采用以下格式：定长操作码+寻址方式编码+定长格式的目的寄存器集+定长格式的源寄存器集。例3-2：ARM处理器有16个通用寄存器，分别命名为R0到R15。ARM处理器的数据处理类指令中的立即数移位指令格式如下：d31~28d27~25d24~21d20d19~16d15~1

7、2d11~7d6~4d3-0执行条件000操作码SRnRd#shiftSHRm10/7/202115合肥工业大学计算机与信息学院例3-2的说明其中的执行条件字段是该指令执行的条件，共有15种条件，加上无条件，一共有16种可能，用4位二进制数表示，可以取其中一种；操作码字段有4位，表示执行的是哪一种算术逻辑运算，一共有16种运算，可以取其中任何一种；SH字段表示移位类型，可以有5种移位指令的编码可供选择，这些指令都用到了桶型移位器；Rn、Rd、Rm字段是操作数寄存器字段，可以取16个寄存器R0~R15中的任何一个；#shift是立即数移位长度值。10/7/2021