第五章 嵌入式系统硬件平台设计( 第1次课)ppt.ppt

一、嵌入式系统的软硬件框架 二、嵌入式系统的开发步骤 三、嵌入式系统的开发步骤 工业数据采集监控和管理系统 数据采集模块 Data Acquisition - DAQ 控制模块 Control System 系统管理模块 System Management System - SYSM 用户接口模块 User Interface - UI 数据采集模块 DAQ 传感器 采集待监控物理量。热电偶、力传感器、加速度计、线性差动变压器。测量温度、机械应力、加速度以及位移。 信号处理阶段。信号放大、缩小、过滤及隔离处理。 数据采样、存储以及分析。 结果上报，异常报警。 接收SYSM发送的命令，包括取样率、分析参数等命令，并执行。 数据采集模块 DAQ 中型嵌入式系统。 对时间有严格的要求，需要使用抢占式系统内核。 通过Ethernet或其他工业级联网接口，如：RS485、DeviceNet、ARCnet、Modbus、Profibus或Interbus。 使用CompactFlash或固有的flash设备引导，使用RAM磁盘或CRAMFS存储数据。 使用固定IP地址。 控制模块 Control 将SYSM发送的命令送达控制的硬件，并监控硬件对命令的反应。 向SYSM报告目前硬件的工作状态。 系统管理模块 SYSM 整个系统的控制管理中心。 在A链路上，SYSM模块从DAQ模块取回数据，存储全部或部分数据。对获得的数据进行分析。根据分析的结果和过程控制的现行状态，对控制模块下达控制命令。 在B链路上，提供DHCP服务，让各个UI模块启动时可以申请到IP地址；将适当的数据送至UI模块以便显示，接收UI模块的控制命令，命令分为两类：一类控制SYSM自己，比如发送或停止发送特定的数据给UI。另一类控制数据采集或控制模块。SYSM解析并转发这类命令给相应的目标。 系统管理模块 SYSM 大型嵌入式系统。 具有三个网络接口：一个用在DAQ和控制模块上，即控制链路A；一个用在用户接口上，即控制链路B；一个用在外部网络上。 使用硬盘引导，并且具有传统工作站或服务器全部的特性，包括交换的功能。 对时间有严格的要求，需要使用抢占式系统内核。 外部访问需要加密和认证，可以考虑使用SSL/TLS协议。 具有固定IP地址。 用户接口模块 UI 通过SYSM定时或非定时取回感兴趣的数据。 如果收到紧急事件会立刻显示。 发送用户的控制命令给SYSM。 通过外部存储器接口可外部扩展4个存储器组，每个存储器组可访问16M字节空间，数据总线宽度可编程选择为8位、16位或32位。 具有2个低功耗模式：空闲模式和掉电模式。可通过外部中断将处理器从掉电模式中唤醒。 双电源供电： -CPU操作电压范围：1.65V~1.95V； -I/O操作电压范围：3.0V~3.6V。 二、结构框图 三、Boot Loader 程序 Boot装载程序完成芯片复位后的初始化操作，并提供实现Flash编程的方法，它存储于目标平台的非易失性存储器中。Boot装载程序可启动对空片的编程、已编程器件的擦除和再编程（在系统编程ISP），以及在运行的系统中由应用程序对Flash进行编程（在应用编程IAP）。但从用户角度来看，Boot装载程序就是用来加载用户程序或操作系统。 LPC2214在芯片出厂前，已往片内FLASH的顶端固化了Boot装载程序和64字节的异常向量表，其大小为8KB，地址范围为：0x0003E000—0x0003FFFF。为方便讨论，我们称这部分Flash块为Boot Block。 5 C H A P T E R 嵌入式系统硬件平台设计 5.2 LPC2214综述 5.1嵌入式系统体系结构设计 5.3 LPC2214存储器寻址 5.4 LPC2214系统控制模块 5.5 LPC2214引脚连接模块 5.6 LPC2214外部存储器控制器 5.7 LPC2214通用I/O模块 5.8 LPC2214向量中断控制器 5.9 LPC2214定时器模块 5.10 LPC2214 A/D转换模块 5.11 LPC2214看门狗定时器 内容组织 5.1 嵌入式系统体系结构设计 嵌入式 微处理器 SDRAM ROM I/O A/D D/A 人机交互接口 通用接口 实时操作系统( RTOS) 图形用户 接口 BSP/HAL 板极支持包/硬件抽象层 文件系统 应用程序 嵌入式系统 硬件层 OS层 驱动层 应用层 软件 硬件 串口、并口、USB、以太网等 LED、LCD、触摸屏、鼠标、键盘等 Linux、uCLinux、uC/OS-II等 系统需求分析：确定设计任务和目标，并提炼出设计规格说明书，作为正式设计指导和验收的标准。系统的需求一般分功能性需求和非功