[物理]微机原理单片机第1章 第2节.ppt

第二节 嵌入式系统的硬件介绍 §1.2.1 嵌入式系统微处理器的发展 表1.2.1 以位数来对嵌入式系统微处理器分类 §1.2.2 嵌入式应用的开发设计技术 一、嵌入式应用系统开发的特征 §1.2.3 SOC嵌入式微处理器 一. 定义 (3) ARM 10 Thumb 系列 针对更强大的多媒体市场及更有效率的即时数据处理等用途所设计的ARM RISC 64位架构微处理器。包括： ARM 1020E、ARM1022E、ARM1026EJ-S 3种类型。 最高频率为300MHZ，具有32K字节的数据快取内存（DCache）和32K字节的指令快取内存（ICache）。 ARM RISC嵌入式微处理器的应用范围： *. 无线通信设备如：移动电话、笔记本电脑、Internet设备等。 *. 数字消费设备如：机顶盒、MP3和MPEG4播放器等。 *. 成像设备如：激光打印机、数码照相机和摄像机等。 *. 工业控制如：马达控制（运动控制器芯片）和能量控制等。 *. 汽车、通信和信息系统等。 （4） Strong ARM 微处理器家族 共包含有4种不同的微处理器： Strong ARM 110、SA 1100、AS1110、SA1111均为32位。 最具代表性的为SA 1110是采用ARM V4设计出来，具有以下功能： 1） 总线工作频率最高可达100MHZ 2） 含有16KB的指令快取内存（CACHES） 3） 含有8KB的数据快取内存（CACHES） 4） 提供一个外围装置控制模块，用来控制与SA1110相连的外围设备，如：LCD显示器、USB控制器、红外线（IrDA）控制器、UART等。 5） 支持各种协议的控制接口如：Motorola SPI、National MicroWire、TI Synchronous Serial、以及Phillips UCB1100与UCB 1200 protocol等。 Strong ARM 主要应用在掌上电脑，如：Compaq公司的IPAQ H3630、大众公司的LEOE 300等。 §1.2.4 嵌入式微处理器的技术进步 集成了越来越多的部件，如：定时器、比较器、A/D、D/A、串行口、WatchDog、LCD控制器、CAN网路控制模块。 也有采用三核（TnCore）结构，一片内含有三个CPU，各负其责。 二、功耗、封装的进步 设置了多种降低功耗的方式，如：等待、暂停、睡眠、空闲、节电等，如Philips公司的P87LPC762单片机，空闲时消耗电流为1.5mA，封装大量采用贴片工艺，以大量减小体积。 三、电源电压的进步 扩大了电源电压的范围，使得微处理器在较低电压上仍然能工作，是目前的发展目标之一，一般单片机可在3.3～5.5V，有一些可达到2.2～6V的指标。Motorola的8位MCU HCS08系列，工作电压为1.8V，而性能却与许多16位MCU相当。 四、制造工艺的进步 基本上采用CMOS技术，大多采用0.6μm以上的光刻工艺，个别公司如：Motorola已采用了0.35μm甚至0.25μm技术，大大提高了CPU芯片内部密度和可靠性。 五、嵌入式系统与Internet的连接 使嵌入式设备能与Internet连接已成为一种趋势，它要求专门为嵌入式微控制器设备设计网络服务器，并通过标准网络浏览器进行过程控制。 如：DVD播放机可以拨号进入Internet的电影数据库直接获得音像资料。GPS（全球定位系统）正越来越多地集成于各类汽车之中。 六、实现嵌入式设备Internet网络化的三种方法 关键是在嵌入式系统中实现TCP/IP协议―传输控制协议/网际包协议，是Internet网的标准。 1）专用的TCP/IP协议栈软件包： 如VxWorks实时操作系统（美）、Delta OS（中）中均有支持TCP/IP协议的模块。 2）通过网关实现TCP/TP: 这种网关在重型网络协议（如Internet）和轻型网络协议 （如RS-232、RS-485、Modem等）之间充当一个中间媒体的角色。 3）在硬件上实现TCP/TP： 例：Atmel公司的AVR（先进的精简指令计算机系统）的嵌入式Web服务器可设计成通过以太网接口上网。 OMAP—Open Multimedia Application Platform 开放式多媒体应用平台，其构成为： DSP + RISC(ARM) + 若干外围电路模块 代表芯片为OMAP1510，其结构见图: OMAP1510硬件结构框图 上图中，DSP或ARM微处理器分别完成各自的操作或运