部分嵌入式硬件系统

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1、第二部分嵌入式硬件系统第2章嵌入式处理器第3章ARM内核与ARM处理器第4章嵌入式系统的外围设备第2章嵌入式处理器2.1嵌入式处理器的基本特征2.2嵌入式处理器的种类2.3典型嵌入式处理器2.4嵌入式处理器的选型方法2.5嵌入式处理器的发展趋势2.6本章小结习题相对通用处理器，嵌入式处理器有5个特点体积小、集成度高、价格较低这一特性与嵌入式系统的有限空间约束和较低的成本价格需求相适应可扩展的处理器结构能迅速开发出满足各种应用的最高性能嵌入式系统功耗很低尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统时，要求嵌入式处理器的功耗

2、只有mW甚至μW级2.1嵌入式处理器基本特征2.1嵌入式处理器基本特征对实时多任务有很强的支持能力能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核的执行时间减少到最低限度具有功能很强的存储区保护功能这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，为避免在软件模块之间出现错误后的交叉影响，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。2.2嵌入式处理器的种类对全球嵌入式处理器的不完全统计：－品种数量超过1000多种－流行的体系结构达30余种2.2嵌入式处理器的种类总体而言，嵌入式处理器分为四大类型：图2-1嵌入式处理器种类2.2嵌入式

3、处理器的种类1.嵌入式微处理器(Micro-ProcessorUnit，MPU)由通用计算机中的CPU演变而来MPU与通用计算机中的CPU不同之处在嵌入式应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其它的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面相对通用计算机中的CPU都做了各种增强。2.2嵌入式处理器的种类2.嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit，MCU)，又称为单片机MCU特点单片

4、化一般以某种微处理器内核为核心，芯片内部集成了ROM/EPROM/FLASH、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A等各种必要的功能和外设。由于单片机的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。该特点大大减小了体积，降低了功耗和成本，提高了可靠性，因而成为目前嵌入式系统的主流，占据了嵌入式系统大约70%的市场份额。2.2嵌入式处理器的种类每种具有多种衍生产品每种衍生产品的处理器内核一样，不同的是存储器和外设的配置及封装使嵌入式微控制器最大限度地与不同的应用需求相匹配，功能齐全又不

5、浪费，减少了功耗及成本2.2嵌入式处理器的种类MCU种类通用系列代表性的包括8051、P51XA、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、MC68300等。半通用系列例如，支持USB接口、I2C、CAN等众多专用MCU和兼容系列。2.2嵌入式处理器的种类其它提供X86微处理器的著名厂商AMD公司，将Am186CC/CW等嵌入式处理器称之为MicrocontrollerMotorola公司把以PowerPC为基础的PPC505和PPC555亦列入单片机行列TI公司亦将其TMS320C2XXX系列DSP作

6、为MCU进行推广2.2嵌入式处理器的种类3.嵌入式DSP处理器(DigitalSignalProcssor，DSP)DSP特点系统结构采用Harvard（哈佛）结构和专用的硬件乘法器指令系统快速DSP指令（属RISC精简指令集）适合于对处理器运算速度要求较高、向量运算较多的应用领域。2.2嵌入式处理器的种类DSP典型应用数字信号处理领域数字滤波、快速傅立叶变换、频谱分析等方面多媒体信号处理移动电话、语音识别MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等多媒体播放系统智能化嵌入式系统生物特征识别的终端带有加密解密算法的键盘等2.2嵌入式处理器的种类D

7、SP种类一种是DSP处理器经过单片化、适当改造、增加片上外设而成。例如：TI的TMS320，它包括用于控制的C2000系列、移动通信的C5000系列、以及性能更高的C6000和C8000系列另一种是在通用单片机或SOC(SystemOnChip)中增加DSP协处理器。例如：Intel的MCS-296和Siemens的TriCore。2.2嵌入式处理器的种类4.嵌入式片上系统随着电子数据交换(EDI)的推广和VLSI设计的普及化，以及半导体工艺的迅速发展，在一个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代已经来临，这就是SystemOnChip(SOC)2

8、.2嵌入式处理器的种类SOC设计制造各种通用处理器内核（包括IP核）将作为SOC设计公司的标准库，和许多其它嵌入式系统外设一样，成为VLSI设计中一种