嵌入式系统设计原理.ppt

* 生物医学工程学院电子技术系 * 1.7ARM微处理器概述 RISC的提出与发展 Load/Store结构提出： CDC6600(1963)--CRAY1(1976) RISC思想最早在IBM公司提出，但不叫RISC，IBM801处理器是公认体现RISC思想的机器。 1980年，Berkeley的Patterson和Dizel提出RISC名词，并研制了RISC-?,?实验样机。 1981年Stenford的Hennessy研制MIPS芯片。 85年后推出商品化RISC: MIPS1(1986)和SPARC V1(1987) * 生物医学工程学院电子技术系 * 1.7ARM微处理器概述 典型高性能RISC处理器 SUN公司的SPARC(1987) MIPS公司的SGI:MIPS(1986) HP公司的PA-RISC, IBM, Motorola公司的PowerPC DEC、Compaq公司的Alpha AXP IBM的RS6000(1990)第一台Superscalar RISC机 * 生物医学工程学院电子技术系 * 1.7ARM微处理器概述 2．ARM微处理器的寄存器结构 31个通用寄存器（32位） 通用寄存器R0-R15 未分组寄存器R0-R7 分组寄存器R8-R14 程序计数器PC(R15) 6个状态寄存器(32位) 用于标识CPU的工作状态及程序的运行状态。 7种不同的处理器模式 用户模式USR： 快速中断模式FIQ： 中断模式IRQ： 管理模式SVC： 中止模式ABT： 系统模式SYS： 未定义模式UND： * 生物医学工程学院电子技术系 * 3．ARM7TDMI内部结构图 ARM7TDMI处理器框图 * 生物医学工程学院电子技术系 * 3．ARM7TDMI内部结构图 ARM7TDMI主处理器逻辑 * 生物医学工程学院电子技术系 * 1.7ARM微处理器概述 1.7.4 ARM微处理器的应用选型 ARM微处理器有多达十几种的内种结构，几十个芯片厂家，因此如何选择合适的芯片，是构造一个应用的关健。 ARM微处理器内核的选择 不同操作系统选用不同内核的ARM。 Windows CE或标准Linux选用ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM等，此类内置MMU。 uClinex选用ARM7TDMI等不含MMU的器件上。 系统的工作频率 工作频率决定了微处理器的处理能力，有的芯片是单时钟的，有的是多时间，则ARM核和USB、UART、DSP、音频提供不同频率的时钟。 * 生物医学工程学院电子技术系 * 1.7ARM微处理器概述 芯片内存储器的容量 大部分ARM片内内存都不太大，需要外扩存储器，但有的ARM已内置2MB的片内存储器，如ATMEL公司的AT91F40162。 片内外围电路的选择 嵌入式系统除ARM核外，还需根据不同的应用场合，扩展相关的功能模块，如USB接口、LCD控制器、键盘接口、RTC、ADC和DAC、DSP协处理器等，这些模块集成在芯片上，称为片内外围电路。 * 生物医学工程学院电子技术系 * 本章重点 了解嵌入式系统组成、应用和发展前景。 了解ARM微处理器体系结构。 * 生物医学工程学院电子技术系 * 1.4 嵌入式系统的主要应用领域 医疗影像网络PACS 主要功能： 医学影像的采集和数字化 图像的存储和管理 医学图像的高速传输 图像的数字化处理和重现 图像信息与其他信息 PACS子系统 影像实时采集子系统 影像分析处理子系统 影像的查询、管理和存储子系统 图文编辑及打印子系统 数字图像回写子系统 远程会诊子系统 系统管理子系统 * 生物医学工程学院电子技术系 * 1.4 嵌入式系统的主要应用领域 医疗影像网络PACS * 生物医学工程学院电子技术系 * 1.4 嵌入式系统的主要应用领域 军事领域 军事工业应用特点 市场垄断性强 高利润 可靠性要求高 安全性要求高 成本要求不高 军事工业产品 数字化单兵信息装备 夜视扫描、全球定位、指挥通信 21世纪部队旅及旅以下作战指挥系统（FBCB2） C4ISR系统(指挥、控制、通讯、电脑、情报、监视、侦察) * 生物医学工程学院电子技术系 * 1.4 嵌入式系统的主要应用领域 军事领域的特殊要求 尺寸和重量: 在军事和航天环境中，空间是非常珍贵的。对用于航天器或航空器上的计算机系统的尺寸大小要求是苛刻的。重量是在航空器或飞机上采用的另一个重要因素，但在工业上应用并不重要。 功率消耗: 电池寿命自然是设计运动或可携带军事系统和空间设备的关键问题。因为发热与功耗成正比，降低功耗就成了对工作在较高温度环境中的系统的重要要求。