嵌入式系统开发基础ppt课件.ppt

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1、嵌入式系统原理及应用第三讲嵌入式系统开发基础本章提要132嵌入式硬件平台4嵌入式系统开发与调试基础嵌入式软件开发技术嵌入式软件平台3.1嵌入式系统硬件平台嵌入式系统平台主要包括指嵌入式系统的硬件平台和软件平台。主要体现在处理器和操作系统的选择上。MPU微处理器电源模块时钟复位FlashRAMROM最小系统其他外设常用外设…人机交互外设UARTSPI…网口CAN触摸屏键盘显示典型嵌入式系统硬件平台结构3.1嵌入式系统硬件平台1．核心板核心板也称最小系统，核心板主要由处理器、时钟、复位、电源、存储等部分组成。2．扩展板扩展板主要由嵌入式系统的外设及接口组成，按照功能可分为：人机交互外

2、设，如键盘、显示设备、触摸屏等。常用外设及接口，如UART串口、SPI、I2C、A/D等。其他专用设备，如网络控制器、CAN控制器、红外接口等。按处理器集成与否可分为：CPU集成外设，此类外设在芯片生产时已经集成到处理器上，不需要用户扩展。扩展外设，该类外设是用户需要的但处理器上没有集成，需要用户自己在硬件设计时进行扩展。3.1.1嵌入式处理器分类嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。范围极其广阔，从最初的４位处理器，目前仍在大规模应用的８位单片机，到最新的受到广泛青睐的32位，64位嵌入式CPU。嵌入式处理器主要包括以下几类。（1）嵌入式微控制器（2）

3、嵌入式DSP处理器（3）嵌入式微处理器（4）多核处理器（5）嵌入式片上系统(SystemOnChip)（1）嵌入式微控制器嵌入式微控制器的典型代表是单片机，这种８位的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。单片机芯片内部集成ROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制(PWM)输出、A/D、D/A、FlashR0M、EEPROM等各种必要功能和外设。嵌入式微控制器微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器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

4、。（2）嵌入式DSP处理器DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，在数字滤波、FFT、频谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。DSP的理论算法在70年代就已经出现，但是由于专门的DSP处理器还未出现，所以这种理论算法只能通过MPU等由分立元件实现。1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP的运算速度进一步提高，应用领域也从上述范围扩大到了通信和计算机方面。目前最为广泛应用的嵌入式DSP处理器是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的

5、TriCore也有各自的应用范围。MPU嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。（3）嵌入式微处理器（MicroProcessorUnit)嵌入式微处理器和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。目前主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM/StrongARM系列等（4）多核处理器CMP（Chipmultip

6、rocessors）多核处理器主要具有以下几个显著的优点：控制逻辑简单：相对超标量微处理器结构和超长指令字结构而言，单芯片多处理器结构的控制逻辑复杂性要明显低很多。高主频：由于单芯片多处理器结构的控制逻辑相对简单，包含极少的全局信号，因此线延迟对其影响比较小，因此，在同等工艺条件下，单芯片多处理器的硬件实现要获得比超标量微处理器和超长指令字微处理器更高的工作频率。低通信延迟：由于多个处理器集成在一块芯片上，且采用共享Cache或者内存的方式，多线程的通信延迟会明显降低，这样也对存储系统提出了更高的要求。低功耗：通过动态调节电压/频率、负载优化分布等，可有效降低CMP（Chipmu

7、ltiprocessors）功耗。设计和验证周期短：微处理器厂商一般采用现有的成熟单核处理器作为处理器核心，从而可缩短设计和验证周期，节省研发成本。多核处理器主要包括两类：同构多核处理器和异构多核处理器。同构多核处理器是集成多个相同的处理器核在一个芯片上，这种处理器能很好地实现一个任务在不同处理器核上的并行执行。异构多核处理器是集成不同构架的处理器到一块芯片上，用于满足不同应用的需要，可以实现多个任务在不同处理器核上的并行处理。在嵌入式系统中，异构多核处理器比同构多核处理器应用更