第1章 基于ARM的嵌入式系统.ppt

* AMBA Advanced Microcontroller Bus Architecture 高级微控制总线结构 ARM体系结构与应用 课程结构 内容 课时（H） 第一章：基于ARM的嵌入式系统 1.0 第二章：ARM处理器的体系结构 4.0 第三章：ARM处理器的指令系统 3.0 第四章：LPC2000系列ARM结构 3.0 第五章：引脚连接、中断控制、GPIO 3.0 第六章：IO扩展 3.0 第七章：串口UART 2.0 第八章：定时器T0T1 2.0 第一章：基于ARM的嵌入式系统 学时：1.0学时 教学方法：讲授ppt 目标: 本章旨在向学员介绍嵌入式的概念，通过本章的学习，学员应该掌握如下知识： RISC设计思想 ARM设计思想 嵌入式系统的硬件 嵌入式系统的软件 1.1 嵌入式系统的现状 嵌入式系统 基本外围电路设计 基于4位、8位、16位微控制器 C、汇编语言应用程序设计 基于ARM、MIPS、Power PC、68K……处理器 实时操作系统RTOS C、C++、JAVA应用程序设计 1.2 RISC设计思想 RISC设计重点在于降低由硬件执行的指令的复杂度 编译器 处理器 编译器 处理器 CISC RISC 生成代码 生成代码 更高的复杂性 更高的复杂性 四个设计准则 load-store 结构：只处理寄存器中数据 流水线：处理过程被拆分 寄存器：拥有更多通用寄存器 指令集：减少了指令种类 1.3 ARM设计思想 降低功耗 高代码密度 缩小内核管芯面积 集成硬件调试技术 并不纯粹的RISC结构 面向嵌入式系统的指令集 ARM指令集和单纯的RISC不同： 一些特定指令的周期数可变 内嵌桶形移位寄存器产生更为复杂的指令 Thumb 16位指令集 条件执行 1.4 嵌入式系统的硬件 ARM核 AHB裁决 中断控制器 存储控制器 AHB-外桥 AHB-APB桥 实时时钟 串行UART 以太网 计数/定时器 ROM SRAM FLASH DRAM 外部总线 控制台 以太网 物理驱动 总线也有速度，需要与设备匹配 存储器的存储层次 0 1MB 1GB 性能成本 cache 主存 辅助存储器 通常越靠近处理器核的存储器速度越快，越昂贵，容量越小 外设 所有的ARM外设都是存储器映射的，编程接口是一组对应于某些存储器地址的寄存器 存储器控制器 中断控制器 各种不同类型的存储器通过存储器控制器连接到处理器总线上 ARM处理器有两种中断控制器：标准的中断控制器和向量中断控制器 VIC 1.5 嵌入式系统的软件 硬件设备 初始化程序 操作系统 应用 设备驱动 各个软件部分都可在ROM或RAM中运行。ROM代码是固定在设备上的，被称之为固件 firmware 。 初始化代码 初始化代码使处理器从复位状态进入到操作系统能够运行的状态。它通常需配置存储器控制器，处理器cache和初始化一些设备。 诊断 初始化硬件配置 引导 设置目标平台 ，使之能够引导 一个映象文件。 常需要重新组织 存储器映射。 用来检测系统， 通过测试硬件 目标来检测其 工作是否正常。 包括装载映像 文件并将控制 权交给它 操作系统 初始化过程为操作系统进行控制准备好了硬件。操作系统组织系统资源：外设、存储器和处理时间。 ARM处理器支持超过50种操作系统 实时操作系统RTOS保证对事件的响应时间 平台操作系统需要存储管理单元MMU管理庞大的非实时应用 应用程序 操作系统调度应用程序-为处理某个特定任务的代码。一个应用程序完成一个处理任务 术语 缩语、术语 英文全称 解 释 ARM Advanced RISC Machines 先进精简指令集运算机器 * 2小时 * ARM是一种标准，IP核。 * * * RISC处理器支持的指令少，编译器就复杂。 上层c语言差别觉察不出来 * 精简指令集指令少，复杂指令集的一条指令现在由多条指令完成。 流水线：以做馒头举例。各司其职。 取址、译码、执行 专门的机构完成数据从内存到寄存器的运输 * 关注低功耗，飞利浦手机电池1200mA 代码密度高，可执行文件大小越小。 集成硬件调试技术：JTAG 管脚加器件用来调试 设置断点是： 中断 异常 陷阱 软件中断 使用速度不高，成本较低的存储器，如数码相机，设计时每一分成本都要考虑 处理器内核所占用的面积越小，留给外设电路的空间就越大 硬件调试技术提高可视性，缩短了产品上市的时间 ARM没有在RISC概念上沉入太深 现在系统的关键不在于单纯的处理器速度，而在于有效的系统性能和功耗 * Load-st