ARM课件.ppt

嵌入式系统原理及接口技术  刘彦文 编著 本课件的使用方法 两种教案： 48学时教案： 1，2，3，5，7，8，9，11章 64学时教案： 加选4，10，12章 第1章 嵌入式系统概述 及ARM系列微处理器简介 本章重点： ⑴ 嵌入式系统定义、发展历程、应用举例和主要特点； ⑵ 嵌入式系统硬件组成举例和软件组成简介； ⑶ 嵌入式微处理器分类、主流嵌入式微处理器介绍； ⑷ 嵌入式操作系统主要特点、主流嵌入式操作系统简介； ⑸ ARM系列处理器核的命名规则与性能、ARM指令集结构版本和变异。 1.1 嵌入式系统简介 1.1.1 嵌入式系统定义 被称为“嵌入式系统设计的第一本教科书”，由美国普林斯顿大学电子工程系教授Wayne Wolf编著的《Computers as Components：Principles of Embedded Computing System Design》一书中指出：“不严格地说，它是任意包含一个可编程计算机的设备，但这个设备不是作为通用计算机而设计的。因此，一台个人电脑并不能称之为嵌入式计算系统，…。但是，一台包含了微处理器的传真机或时钟就可以算是一种嵌入式计算系统。” 一般认为该书中所说的嵌入式计算系统，就是我们通常所说的嵌入式系统，也称为嵌入式计算机系统。 也有把嵌入式系统称为：一种用于控制、监视或协助特定机器和设备正常运行的计算机。 嵌入式系统目前被国内计算机界普遍认同的定义是： 以应用为中心、以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。 由嵌入式系统的定义可以看出，嵌入式系统明显的特点有： · 嵌入式系统是一个专用计算机系统，有微处理器，可编程； · 嵌入式系统有明确的应用目的； · 嵌入式系统作为机器或设备的组成部分被使用。 1.1.2 嵌入式系统发展历程 嵌入式系统发展历程与微处理器发展历程密切相关。 虽然在1971年Intel公司生产出世界上第一片4位集成电路微处理器Intel 4004之前，也有许多计算机系统是作为某种专门的用途与具体产品结合在一起被使用，也被称为嵌入式系统，但是由于体积较大，使用不方便等原因并没有得到广泛的应用。 Intel 4004微处理器当时是为嵌入到计算器设计的。设计微处理器的目的，就是为了嵌入式应用。因此通常可以将Intel 4004微处理器的出现，看作是嵌入式系统发展的初始阶段。 20世纪70年代之后，大规模和超大规模集成电路技术迅速发展，单片微处理器面积不断缩小；主频提高；处理器的位数从8位、16位、32位发展到64位；处理器内部功能增强以及处理器内部集成了更多的功能模块，极大地提高了微处理器计算能力、处理能力和实时控制能力，促进了嵌入式系统的发展。 可以将微处理器分为通用微处理器和专门用于嵌入式系统的专用微处理器。典型的通用微处理器如Intel公司的8080（8位，1974年）、8086（16位，1978年）、8088（准16位，1979年）、80386（32位，1986年）、80486（32位，1989年）以及奔腾系列（32位，1993年）、Merecd（64位，2000年）等。虽然通用微处理器主要用来生产通用的微型机，但是也可以与一些配套芯片及外设设计成一个专用计算机系统，作为嵌入式系统使用。 嵌入式系统专用微处理器可以分为单片机、嵌入式微处理器、数字信号处理器和片上系统。这些处理器是专门为嵌入式应用而设计的。其中单片机典型产品有Intel公司的MCS-48（8位，1976年）、MCS-51（8位，1980年）、MCS-96（16位，1982年）等。其他专用微处理器在1.3节中介绍。 表1-1给出了8086与MCS-51、MCS-96芯片内部集成功能模块的一个对比。 从表1-1可以看出，在微处理器早期发展阶段，通用微处理器与单片机的区别是：单片机内部集成了更多的功能模块，为的是提高处理和控制能力；而通用处理器则把这些功能模块设计成另外单独的芯片，处理器专注于计算速度的提高。 嵌入式系统发展历程中，专用微处理器芯片在嵌入式应用中使用数量，较通用微处理器芯片使用数量多很多。 嵌入式系统发展历程中，出现过无操作系统控制的嵌入式系统，如8位单片机直接使用汇编语言或C语言编程；小型操作系统控制的嵌入式系统，如使用μC/OS-II的系统；大型操作系统控制的嵌入式系统，如使用Windows CE的系统。使用或不使用操作系统、使用小型或大型操作系统，往往取决于具体嵌入式产品功能的复杂程度。