嵌入式系统的存储器通常采用高度集成的存储芯片.PPT

第4章 基于ARM的硬件结构设计 4.1概述 ARM公司是把ARM作为知识产权IP推向市场，因此ARM架构在市场上出现也有多种形式，既有处理器内核（如ARM7TDMI）形式，也有处理器核（如ARM720T）形式。半导体厂商或片上系统SoC设计应用厂商采用ARM架构来生产相应的MPU或SoC芯片。ARM系统设计人员再在MPU或SoC芯片的基础上根据实际需求再进行硬件系统一级的扩展和软件系统的裁剪和应用程序的编写。 嵌入式系统的软/硬件框架如下图所示。 软硬件框架图 智能监控器系统体系结构 4.1.1、嵌入式系统的设计原则和步骤 嵌入式系统设计的重要特点之一，就是技术多样化。知识多变性和面向对象的系统设计性技术多样性就是实现同一个嵌入式系统可以有许多不同的设计方案选择；而不同的设计方案就意味使用不同的设计和生产技术。所谓知识多变性是指实现系统目标的基础理论和方法随着新知识的出现不断的变化 嵌入式系统设计一般由5个阶段构成：需求分析、体系结构设计、硬件/软件设计、系统集成和系统测试。各个阶段之间往往要求不断的反复和修改，直至完成最终设计目标。 1）、需求分析阶段 contents 分析用户的需求 确定硬件软件 检查需求分析的结果 确定项目的约束条件 概要设计 需求分析-罗列用户的需求1/2 （1）系统用于什么任务？ （2）系统从用户或其他源接收什么输入？ （3）系统从用户或其他源输出什么？ （4）用户想要如何同系统打交道？ （5）系统的重量和体积如何？ （6）系统连接何种外设？ （7）系统是否需要运行某些现存的软件？ （8）系统处理哪种类型的数据？ （9）系统是否要与别的系统通讯？ （10）系统是单机还是网络系统？ 需求分析-罗列用户的需求2/2 （11）系统的响应时间是多少？ （12）需要什么安全措施？ （13）系统在什么样的环境下运行？ （14）外部存储媒介和内存需要多大？ （15）系统的可拆装性，可靠性和牢固性的期望值是什么？ 16）如何给系统供电？ （17）系统如何向用户通报故障？ （18）是否需要任何手动或机械代用装置？ （19）系统是否将具有远程诊断或更正问题的功能？ （20）其他问题 2）体系结构设计 描述系统的功能如何实现是体系结构设计的目的 。 决定因素 系统是硬实时系统还是软实时系统 操作系统是否需要嵌入 物理系统的成本、尺寸和耗电量是否是产品成功的关键因素 选择处理器和相关硬件 其他 3）详细设计阶段-硬件与软件划分 决定哪些用硬件实现，哪些用软件实现？ 例如： 浮点运算 网络通信控制器实现的功能 软调制解调器/硬调制解调器 软件压缩解压/硬件压缩解压图像 详细设计阶段-硬件设计 设计硬件子系统：top-down方法 分成模块 设计框图 例：CPU子系统、存储器子系统等 定义硬件接口 I/O端口 硬件寄存器 共享内存 硬件中断 存储器空间分配 处理器的运行速度 详细设计阶段-软件设计 设计软件子系统 总体设计、模块设计 定义软件接口 模块接口、函数接口 详细设计阶段-检查设计 小项目 自己审查设计文档 中等项目 拿给同事朋友并向他们解释你的设计 大型项目-审查会 设计者应作一个更正式的报告。由于这是一个设计审查会，召集一群人，主要由工程师组成，并尽可能包括一些对项目有不同看法角度的成员，如做市场的人员、最终用户 4）系统集成 把系统的软件、硬件和执行装置集成在一起，进行调试，发现并改进设计过程中的错误。 5）系统测试 对设计好的系统进行测试，看其是否满足给定的要求。 基于分层和模块化的嵌入式系统设计方法 4.1.2 嵌入式系统选型原则 1、嵌入式系统选型原则 当我们在设计信息电器、数字医疗设备等嵌入式产品时，嵌入式操作系统的选择至关重要。一般而言，在选择嵌入式操作系统时，可以遵循以下原则。总的来说，就是“做加法还是做减法”的问题。 1)市场进入时间  制定产品时间表与选择操作系统有关系，实际产品和一般演示是不同的。目前是Windows程序员可能是人力资源最丰富的。现成资源最多的也就可能是WinCE。使用WinCE能够很快进入市场。因为WinCE+X86做产品实际上是在做减法，去掉你不要的功能，能很快出产品，但伴随的可能是成本高，核心竞争力差。而某些高效的操作系统可能由于编程人员缺乏，或由于这方面的技术积累不够，影响开发进度。 2)可移植性  当进行嵌入式软件开发时，可移植性是要重点考虑的问题。良好的软件移植性应该比较好，可以在不同平台、不同系统上运行，跟操作系统无关。软件的通用性和软件的性能通常是矛盾的，即通用以损失某些特定情况下的优化性能为代价。很难设想开发一个嵌入式浏览器而