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1、3 Sept.2008Confidential第二章：嵌入式微处理器第二章：嵌入式微处理器学时：学时：0.50.5学时学时教学方法：讲授教学方法：讲授pptppt目标目标:本章旨在向学员介绍嵌入式的概念，本章旨在向学员介绍嵌入式的概念，通过本章的学习，学员应该掌握如下通过本章的学习，学员应该掌握如下知识：知识：RISCRISC设计思想设计思想 ARMARM设计思想设计思想 嵌入式系统的硬件嵌入式系统的硬件 嵌入式系统的软件嵌入式系统的软件3 Sept.2008Confidential2.1 2.1 基于基于ARMARM嵌入式系统的现状嵌入式系统的现状嵌入式系统基本外围电路设计基于4位、8位、1
2、6位微控制器C、汇编语言应用程序设计基于ARM、MIPS、Power PC、68K处理器实时操作系统RTOSC、C+、JAVA应用程序设计3 Sept.2008Confidential2.2 RISC2.2 RISC设计思想设计思想RISC设计重点在于降低由硬件执行的指令的复杂度编译器处理器编译器处理器CISCRISC生成代码生成代码更高的复杂性更高的复杂性3 Sept.2008Confidential2.2.1 四个设计准则load-store 结构：只处理寄存器中数据流水线：处理过程被拆分寄存器：拥有更多通用寄存器指令集：减少了指令种类3 Sept.2008Confidential2.3
3、ARM2.3 ARM设计思想设计思想降低功耗高代码密度低成本存储器接口缩小内核管芯面积集成硬件调试技术并不纯粹的RISC结构3 Sept.2008Confidential2.3.1 面向嵌入式系统的指令集ARM指令集和单纯的RISC不同：一些特定指令的周期数可变内嵌桶形移位寄存器产生更为复杂的指令Thumb 16位指令集条件执行增强指令3 Sept.2008Confidential2.4 2.4 嵌入式系统的硬件嵌入式系统的硬件ARM处理器AHB裁决中断控制器存储控制器AHB-外桥AHB-APB桥实时时钟串行UART以太网计数/定时器ROMSRAMFLASHDRAM外部总线控制台以太网物理驱动
4、3 Sept.2008Confidential2.4.1 ARM总线技术、AMBA总线协议协议层物理层ARM系统总线(ASB)ARM高性能总线(AHB)ARM外设总线(APB)AMBA总线协议AMBA：高级微控制总线结构多层AHBAHB-Lite3 Sept.2008Confidential2.4.2 存储器的存储层次01MB1GB性能成本cache主存辅助存储器通常越靠近处理器核的存储器速度越快，越昂贵，容量越小3 Sept.2008Confidential2.4.3 存储器数据宽度存储器数据宽度指每次访问所返回的数据位数指令长度8位存储器16位存储器32位存储器ARM 32位Thumb 1
5、6位4周期2周期2周期1周期1周期1周期从存储器取指3 Sept.2008Confidential2.4.4 外设 所有的ARM外设都是存储器映射的，编程接口是一组对应于某些存储器地址的寄存器存储器控制器中断控制器各种不同类型的存储器通过存储器控制器连接到处理器总线上ARM处理器有两种中断控制器：标准的中断控制器和向量中断控制器(VIC)3 Sept.2008Confidential2.5 2.5 嵌入式系统的软件嵌入式系统的软件硬件设备初始化程序操作系统应用设备驱动 各个软件部分都可在ROM或RAM中运行。ROM代码是固定在设备上的，被称之为固件(firmware)。3 Sept.2008C
6、onfidential2.5.1 初始化代码 初始化代码使处理器从复位状态进入到操作系统能够运行的状态。它通常需配置存储器控制器，处理器cache和初始化一些设备。诊断初始化硬件配置引导设置目标平台，使之能够引导一个映象文件。常需要重新组织存储器映射。用来检测系统，通过测试硬件目标来检测其 工作是否正常。包括装载映像文件并将控制权交给它3 Sept.2008Confidential2.5.2 操作系统 初始化过程为操作系统进行控制准备好了硬件。操作系统组织系统资源：外设、存储器和处理时间。ARM处理器支持超过50种操作系统实时操作系统RTOS保证对事件的响应时间平台操作系统需要存储管理单元MMU管理庞大的非实时应用3 Sept.2008Confidential2.5.3 应用程序 操作系统调度应用程序-为处理某个特定任务的代码。一个应用程序完成一个处理任务3 Sept.2008Confidential术语缩语、术语英文全称 解 释 ARMAdvanced RISC Machines 先进精简指令集运算机器 AMBAAdvanced Microcontroller Bus Architecture 高级微控制总线结构
第2章嵌入式微处理器1
