第一章 嵌入式系统基础.ppt

欢迎访问嵌入式教学交流网站 第一章 嵌入式系统基础 本章概要 嵌入式系统概论 嵌入式系统的体系结构 嵌入式系统的开发 基于ARM的嵌入式系统 1.1嵌入式系统概论 嵌入式系统的基本概念 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的应用范围和发展方向 嵌入式系统的定义 IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义 : 用于控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置 目前国内一个普遍被认同的定义是： 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、功耗等严格要求的专用计算机系统。 嵌入式系统的特点 系统内核小 专用性强 系统精简 高实时性操作系统 嵌入式软件开发走向标准化 嵌入式系统开发需要开发工具和环境 嵌入式系统的应用范围 工业控制领域 家电领域 商业和金融领域 交通运输领域 通信领域 建筑领域 环境监测领域 医疗领域 嵌入式系统应用在各个领域 1.2嵌入式系统的体系结构 嵌入式系统硬件基本结构 嵌入式系统的硬件是嵌入式系统软件环境运行的基础，它提供了嵌入式系统软件运行的物理平台和通信接口。 嵌入式系统软件层次结构 嵌入式系统的软件分为嵌入式操作系统和嵌入式应用软件两大部分。嵌入式软件是整个系统的控制核心，控制整个系统的运行，提供人机交互的信息等。 嵌入式系统软硬件体系结构图 嵌入式系统硬件基本结构 嵌入式处理器 SoC简介 可编程片上系统SOPC 存储器 外设及其接口 1.嵌入式处理器 全世界嵌入式处理器品种总量已超过1?500多种，流行体系结构有50多个系列。 （1）．MIPS处理器 （2）．PowerPC处理器 （3）．Sparc处理器 （4）．ARM处理器 （1）．MIPS处理器 MIPS技术公司是一家设计制造高性能、高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商 MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器(Microprocessor Without Interlocked Piped Stages)” MIPS系列微处理器是目前仅次于ARM的用得最多的处理器之一,其应用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印机、掌上电脑等各个方面。 （2）．PowerPC处理器 PowerPC架构的特点是可伸缩性好，方便灵活，应用范围非常广泛。 处理器芯片主要型号是PowerPC750，采用先进的铜线技术，最高工作频率可达500MHz 。该处理器有许多品种，以适合各种不同的系统，包括IBM小型机、苹果计算机和其他系统。 （3）．Sparc处理器 Sun公司工作站的核心。其在64位UltraSparc处理器方面，主要有以下三个系列 可扩展式s系列：主要用于高性能、可扩展的多处理器 系统 集成式i系列：将多种系统功能集成在一个处理器上， 为单处理器系统提供了更高的效益 嵌入式e系列：为用户提供理想的性价比 （4）．ARM处理器 ARM处理器以其极好的性能、极低的能耗以及能够根据市场需求进行功能的扩展的特点，主宰32位嵌入式处理器市场。 ARM公司设计先进的数字产品核心应用技术 ，提供广泛的产品，包括：16/32位RISC微处理器、数据引擎、三维图形处理器、数字单元库、嵌入式存储器、外设、软件、开发工具以及模拟和高速连接产品。 ARM核嵌入式芯片的应用 汽车产品 消费娱乐产品 数字音频播放器、数字音乐板、游戏机 数字影像产品 工业控制产品 网络产品 安全产品 存储产品 无线产品 2.SoC简介 SoC（System on Chip：片上系统）简单来说，SoC是一种电路系统，它结合了许多功能块，并将功能做在一个单一芯片上 ，通过电路的集成，可以大幅缩小整个系统所占的体积，而且在大量生产的情况下，生产成本将远低于需要使用几个芯片组成的电路系统。 3.可编程片上系统SOPC 用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作可编程片上系统SOPC。 SOPC是一种特殊的嵌入式系统。 SOPC是PLD和ASIC技术的融合，被业界称为“半导体产业的未来”。 SOPC结合了SoC和PLD、FPGA各自的优点，一般具备以下基本特征： 至少包含一个嵌入式处理器内核； 丰富的IT love资源可供选择； 具有足够的片上可编程逻辑资源； 具有处理器调试接口和FPGA编程接口； 可能包含部分可编程模拟电路； 单芯片、低功耗、微封装。 SOPC的技术基础： 超大规模可编程逻辑器件机器开发工具的成熟。 微处理器/DSP以IP核的形式方便地嵌入到FPGA中。 基于IP核的开发模式深入人心。 4.存储器 存储层次： 嵌入式系统的存储器按存储器所处的位置