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ARM嵌入式系统设计与开发 课程安排 Chapt 1 嵌入式系统概述 Chapt 2 ARM 体系结构及编程模型 Chapt 3 ARM指令系统 Chapt 4 ARM嵌入式程序设计基础 Chapt 5 总结交流 Chapt 1 嵌入式系统概述 嵌入式系统组成 嵌入式微处理器 嵌入式操作系统 常用Linux命令 典型嵌入式系统组成—硬件 典型嵌入式系统组成—软件 嵌入式系统定义 IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义 嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置” （原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants） 一般定义 “以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。” 嵌入式系统发展 第一阶段：以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统； 第二阶段：以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统； 第三阶段：以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统； 第四阶段：以internet为标志的嵌入式系统。 嵌入式系统分类 按表现形式分：（硬件范畴） 芯片级嵌入（含程序或算法的处理器） 模块级嵌入（系统中的某个核心模块） 系统级嵌入 按实时性要求分：（软件范畴） 非实时系统（PDA） 软实时系统（消费类产品） 硬实时系统（导引头等工业和军工系统） 嵌入式微处理器 硬件基础 冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构 CISC与RICS 影响CPU性能的因素 存储器系统 冯·诺依曼结构和哈佛结构 冯诺依曼结构 1）数据与指令都存储在存储器中 2）被大多数计算机所采用 3）ARM7— —冯诺依曼体系 哈佛结构 1）程序存储器与数据存储器分开 2）提供了较大的数存储器带宽 3）适合于数字信号处理 4）大多数DSP都是哈佛结构 5）ARM9是哈佛结构 CISC和RISC CISC：复杂指令集（Complex Instruction Set Computer） 具有大量的指令和寻址方式 大多数程序只使用少量的指令就能够运行。 RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer) 8/2原则：80%的程序只使用20%的指令 在通道中只包含最有用的指令 确保数据通道快速执行每一条指令 使CPU硬件结构设计变得更为简单  影响CPU性能的因素：流水线、超标量和缓存 RISC流水线技术：几个指令可以并行执行 提高了CPU的运行效率 内部信息流要求通畅流动 超标量执行：超标量CPU采用多条流水线结构 高速缓存(Cache) 1、为什么采用高速缓存 微处理器的时钟频率比内存速度提高快得多，高速缓存可以提高内存的平均性能。 2、高速缓存的工作原理 高速缓存是一种小型、快速的存储器，它保存部分主存内容的拷贝。 Question ? 什么是虚拟内存? 什么是物理内存? BUS and Bus Bridge 存储器系统 RAM：随机存取存储器 SRAM：静态随机存储器 DRAM：动态随机存储器 1）SRAM比DRAM快 2）SRAM比DRAM耗电多 3）DRAM存储密度比SRAM高得多（体积） 4）DRAM需要周期性刷新 ROM：只读存储器 FLASH：闪存 嵌入式微处理器分类 嵌入式微控制器(EMCU) 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/EPROM、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、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。 典型的EMCU有51 系列,MC68系列,PIC系列,MSP 430系列. 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. 近来Atmel推出的AVR单片机由于其集成了FPGA等器件，所以具有很高的性价比，势必将推动单片机获得更高的发展。 嵌入式数字信号处理器（EDSP） 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、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。 DS