ARM教学系统-01 嵌入式系统概述706481148.ppt

* ARM处理器是典型的SOC * SOPC结合了SOC和PLD、FPGA各自的优点，一般具备以下基本特征： ??????? 至少包含一个嵌入式处理器内核； ??????? 具有小容量片内高速RAM资源； ??????? 丰富的IP Core资源可供选择； ??????? 足够的片上可编程逻辑资源； ??????? 处理器调试接口和FPGA编程接口； ??????? 可能包含部分可编程模拟电路； ??????? 单芯片、低功耗、微封装。 用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作SOPC。可编程片上系统（SOPC）是一种特殊的嵌入式系统：首先它是片上系统（SOC），即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；其次，它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。 SOPC的特点 ??? SOPC结合了SOC和PLD、FPGA各自的优点，一般具备以下基本特征： ??????? 至少包含一个嵌入式处理器内核； ??????? 具有小容量片内高速RAM资源； ??????? 丰富的IP Core资源可供选择； ??????? 足够的片上可编程逻辑资源； ??????? 处理器调试接口和FPGA编程接口； ??????? 可能包含部分可编程模拟电路； ??????? 单芯片、低功耗、微封装。 SOPC的技术内容 ??? SOPC设计技术涵盖了嵌入式系统设计技术的全部内容，除了以处理器和实时多任务操作系统（RTOS）为中心的软件设计技术、以PCB和信号完整性分析为基础的高速电路设计技术以外，SOPC还涉及目前以引起普遍关注的软硬件协同设计技术。由于SOPC的主要逻辑设计是在可编程逻辑器件内部进行，而BGA封装已被广泛应用在微封装领域中，传统的调试设备，如：逻辑分析仪和数字示波器，已很难进行直接测试分析，因此，必将对以仿真技术为基础的软硬件协同设计技术提出更高的要求。同时，新的调试技术也已不断涌现出来，如Xilinx公司的片内逻辑分析仪Chip Scope ILA就是一种价廉物美的片内实时调试工具。 SOPC的前景 ??? SOPC是PLD和ASIC技术融合的结果，目前0.13微米的ASIC产品制造价格仍然相当昂贵，相反，集成了硬核或软核CPU、DSP、存储器、外围I/O及可编程逻辑的SOPC芯片在应用的灵活性和价格上有极大的优势。SOPC被称为“半导体产业的未来”。 这是操作系统的主要职责之一，它决定该轮到哪个任务运行了。 往往调度是基于优先级的，根据其重要不同被赋予任务不同的优先级。 CPU总是让处在就绪态的优先级最高的任务先运行。 何时让高优先级任务掌握CPU的使用权，有两种不同的情况，这要看用的是什么类型的内核，是非占先式的还是占先式的内核。 调度（dispatcher） ?任务优先级(priority) 每个任务都有其优先级（priority），静态优先级和动态优先级。 应用程序执行过程中诸任务优先级不变，则称之为静态优先级。在静态优先级系统中，诸任务以及它们的时间约束在程序编译时是已知的。 应用程序执行过程中，如果任务的优先级是可变的，则称之为动态优先级. 非占先式与占先式 非占先式（non-preemptive） ▲非占先式调度法也称作合作型多任务（cooperative multitasking），各个任务彼此合作共享一个CPU。 ▲中断服务可以使一个高优先级的任务由挂起状态变为就绪状态。但中断服务以后控制权还是回到原来被中断了的那个任务，直到改任务主动放弃CPU的使用权时，那个高优先级的任务才能获得CPU的使用权。 ▲非占先式内核的一个特点是几乎不需要使用信号量保护共享数据。运行着的任务占有CPU，而不必担心被别的任务抢占。 ▲非占先式内核的最大缺陷在于其响应高优先级的任务慢，任务已经进入就绪态，但还不能运行，也许要等很时间，直到当前运行着的任务释放CPU。内核的任务级响应时间是不确定的，不知道什么时候最高优先级的任务才能拿到CPU的控制权，完全取决于应用程序什么时候释放CPU。 非占先式(Non-Preemptive) 低优先级任务 ISR 高优先级任务 （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） 中断服务程序使 高优先级任务就绪 低优先级任务释放 CPU使用权 TIME 占先式（preemptive） ▲当系统响应时间很重要时，要使用占先式（preemptive）内核。最高优先级的任务一旦就绪，总能得到CPU的控制权。 ▲当一个运行着的任务使一个比它优先级高的任务进入了就绪态，当前任务的CPU使用权就被剥夺了，或者说被挂起了，那个高优先级的