《嵌入式系统与软》PPT课件

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1、嵌入式系统硬件1嵌入式硬件系统组成嵌入式系统的硬件是以嵌入式微处理器为核心主要由嵌入式微处理器、总线、存储器、输入/输出接口和设备组成2嵌入式微处理器的体系结构嵌入式微处理器体系结构可采用冯•诺依曼(VonNeumann)结构或哈佛(Harvard)结构冯•诺依曼结构：指令和数据存放在同一存储器中，数据线与指令线分时复用，取指令和取数据不能同时进行，速度受限。哈佛结构：指令和数据存放在不同的存储器中，指令计数器PC只指向指令存储器，而不指向数据存储器，数据线和指令线分离，因此取指和取数据可同时进行，速度较快。3冯.诺依曼体系结构处理器代码

2、区指令1指令2...数据区数据1数据2...地址总线指令、数据处理器指令1指令2...数据1数据2...地址总线程序存储区数据存储区指令地址总线数据哈佛体系结构4嵌入式微处理器的指令系统指令系统可采用精简指令集系统RISC或复杂指令集系统CISC5类别CISCRISC指令系统指令数量很多相对较少执行时间有些指令执行时间很长，如整块的存储器内容拷贝；或将多个寄存器的内容拷贝到存贮器多为单周期指令编码长度编码长度可变，1-15字节编码长度固定，通常为4个字节寻址方式寻址方式多样寻址方式较简单操作可以对存储器和寄存器进行运算和操作仅Load/S

3、tore指令可以对存储器进行操作，其余指令只能对寄存器进行运算和操作编译难以用优化编译器生成高效的目标代码程序采用优化编译技术，生成高效的目标代码程序6嵌入式微处理器经过近20年的发展，嵌入式微处理器的集成度、主频、位数都得到了提高20世纪80年代中后期20世纪90年代初期20世纪90年代中后期21世纪初期制作工艺1-0.8m0.8-0.5m0.5–0.35m0.25-0.13m主频<33MHz<100MHz<200MHz<600MHz晶体管个数>500K>2M>5M>22M位数8/16bit8/16/32bit8/16/32bi

4、t8/16/32/64bit7嵌入式微处理器分类按位数可分为4位、8位、16位、32位和64位。16位以下的嵌入式微处理器一般称为嵌入式微控制器（MCU）。32位以上的称为嵌入式微处理器。8嵌入式微处理器分类按用途来分，嵌入式微处理器可分为四种：嵌入式微处理器：由通用计算机的CPU演变而来，不同的是只保留了和嵌入式以后能够用紧密相关的功能硬件，去除了其他冗余功能，并配上了必要的外围扩展电路，减小了体积和功耗。嵌入式微控制器：又称单片机，一般以一种微处理器为核心，片内集成了ROM、EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时器、计数器、I/O等

5、。嵌入式DSP处理器：专用于数字信号处理，采用哈佛结构，采用一系列措施保证数字信号的处理速度，如对FFT（快速傅立叶变换）的专门优化。嵌入式片上系统SoC：又系统级芯片，在一个硅片上实现了一个更为复杂的计算机系统。9嵌入式微处理器的特点基础是通用微处理器与通用微处理器相比其区别：体积小、重量轻、成本低、可靠性高功耗低工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面增强10嵌入式微处理器的特点集成度高（HigherIntegration）嵌入式微处理器除了集成CPU核心、Cache、MMU、总线等部分外，还集成了各种外部接口和设备，如中断控制器、DMA、

6、定时器、UART(通用异步收发器，功能：将计算机内部传送的并行数据转换为输出的串行数据流，而将外部送来的串行数据流转换为字节，供计算机使用)等。这符合嵌入式系统的低成本和低功耗的需求，一块单一的集成了大多数需要的功能块的芯片价格更低，功耗更少。11集成度高（HigherIntegration）嵌入式微处理器是面向应用的，其片内所包含的组件的数目和种类是由它的市场定位决定的，在最普通的情况下，嵌入式微处理器包括:片内存储器:大多数嵌入式微处理器都具有外部存储器的控制器，外设接口(串/并口)LCD控制器:面向终端类应用中断控制器，DMA控制器

7、，协处理器，定时器，A/D、D/A转换器总线多媒体加速器:当高级图形功能需要时嵌入式微处理器的特点12集成外围逻辑芯片目前有两种方式:单芯片方式（SingleChip）：如44B0X是用于终端类应用的芯片组方式（ChipSet）：由微处理器主芯片和一些从芯片组成。主芯片提供计算和基本外围设备的控制功能，从芯片加入了新的接口(LCD控制器、红外线接口、触摸屏功能块等)。嵌入式微处理器的特点13体系结构(Architecture)算术格式（ArithmeticFormat）：大多数的嵌入式微处理器使用定点算法（fixed-pointarith

8、metic），这样的芯片比浮点版本的芯片便宜。当嵌入式系统中需要使用浮点运算时，可采用软件模拟的方式实现浮点运算。嵌入式微处理器的特点14体系结构(Architecture)功能单元（Func