嵌入式计算平台续.ppt

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1、嵌入式计算平台续 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1、组件接口存储器组件设备接口1.1存储器组件选用存储块来扩展获得高带宽存储器三种主存结构三种主存结构单体单字单体单字单体多字多体交叉假设：假设：送地址：送地址：送地址：送地址：4CC 4CC 每个字的访问时间：每个字的访问时间：每个字的访问时间：每个字的访问时间：24CC 24CC传输一个字的时间：传输一个字的时间：传输一个字的时间：传输一个字的时间：4CC 4CC块大小：块大小：块大小：块大小：4

2、 4字字字字a)单体单字单体单字失配损失：失配损失：4*（4+24+4）=128CC带宽：带宽：16B/128CC=1/8（字节（字节/CC)b)单体多字单体多字提高带宽方法提高带宽方法1失配损失：失配损失：1*（4+24+4）=32CC带宽：带宽：16B/32CC=1/2（字节（字节/CC)代价：多路转换器，可能影响命中时间代价：多路转换器，可能影响命中时间内存扩充不便、错误检测不便内存扩充不便、错误检测不便c)简单的多体交叉简单的多体交叉提高带宽方法提高带宽方法2失配损失：失配损失：失配损失：失配损失：4+24+4*4=44CC 4+24+4*4=44CC带宽：带宽：带宽：带宽：16/44

3、=0.4 16/44=0.4 独立存储器模块独立存储器模块提高带宽方法提高带宽方法3目的：优化顺序访问目的：优化顺序访问支持独立无关访问支持独立无关访问公用地址线、数据线公用地址线、数据线 设分开的地址线、数据设分开的地址线、数据线。线。避免存储器访问模块冲突避免存储器访问模块冲突提高带宽方法提高带宽方法4取大的模块数取大的模块数编译优化：内外循环转换，编译优化：内外循环转换，数组大小数组大小2n模块数取：（模块数取：（2n-1）的）的 质数质数 模块号模块号=地址地址 mod 模块数模块数 模块内地址模块内地址=地址地址 mod 模块内字数模块内字数 图图（437/289）DRAM芯片内的交

4、叉芯片内的交叉提高带宽方法提高带宽方法51.2设备接口部分设备直接接在总线上，无逻辑接口大部分通过逻辑接口连总线不同设备不同接口逻辑2、嵌入式系统设计框架嵌入式系统设计嵌入式系统框架图简单的，嵌入式系统可以分为嵌入式硬件与嵌入式软件。嵌入式硬件指的是嵌入式系统中物理可见的部分。撇开封装等因素，这里讨论的主要是嵌入式系统的硬件模块。嵌入式软件嵌入式应用软件嵌入式操作系统嵌入式硬件嵌入式硬件模块嵌入式处理器嵌入式开发工具嵌入式硬件模块一般称为嵌入式系统板级产品。提供了系统的各种资源，如存储、电源、接口、传感等等。系统的各种资源由嵌入式处理器管理嵌入式处理器分为高端低端两个分叉的方向分为高端低端两个

5、分叉的方向 低端的嵌入式系统使用的是低廉，简单控制的嵌低端的嵌入式系统使用的是低廉，简单控制的嵌入式系统，如报时功能等等，优点是是性价比高入式系统，如报时功能等等，优点是是性价比高这个特点这个特点 高端嵌入式处理器一般是有大内存、高处理速度高端嵌入式处理器一般是有大内存、高处理速度等特点等特点 从从“硬硬”的角度讲，高端嵌入式处理器大多是有的角度讲，高端嵌入式处理器大多是有JTAGJTAG口的，高端嵌入式处理器为网络互联与多媒口的，高端嵌入式处理器为网络互联与多媒体应用提供了广阔的平台体应用提供了广阔的平台 嵌入式应用软件运行在嵌入式操作系统平台上早期的嵌入式系统中，如51,PIC单片机，没有

6、嵌入式操作系统的早期的嵌入式应用软件就要管理整个系统，考虑到系统的复杂性带来开发的难度，这样的系统只能适用于控制功能不多的场景。嵌入式操作系统（Embedded OS）在嵌入式系统中是一个承上启下的结构统管系统的所有硬件资源，同时为嵌入式应用软件提供软接口（体现为一系列的API）由于应用环境限制的缘故，嵌入式操作系统对实时性要求比较高（这也正是不要linux作为嵌入式操作系统的原因），系统容量不大（系统存储空间有限）嵌入式系统的开发工具平台包括包括:实时在线仿真系统实时在线仿真系统ICE(In-CircuitEmulator)ICE(In-CircuitEmulator)实时多任务操作系统实时

7、多任务操作系统(RealTimemulti-tasking(RealTimemulti-taskingOperationSystem,RTOS)OperationSystem,RTOS)、嵌入式硬件模块嵌入式硬件模块嵌入式仿真器嵌入式仿真器嵌入式仿真嵌入式仿真/模拟软件模拟软件嵌入式数据库嵌入式数据库嵌入式通信协议等等嵌入式通信协议等等 开发工具选择当前常用的实时操作系统pSOSystem、VxWorks、VRTX、QNX、NucleusPlus、WindowsCE常用处理器（未考虑DSP）Intel186EX、Intel386ex、Intel486/Pentium、Inteli9608031

8、/8051/8098、ARMCoreChip、Motorola68K、MotololaPowerPC、AMDAm186/Am386常用编译器MicrotecC/C+Compiler、TAREWmbeddedWorkbench、GreenHillsCompiler、GCC、DiabC/C+Compiler、MetaWareHighC/C+/EC+常用调试器：XRAYDebugger、visionCLICKTornadoDebugger、SingleStep、IAREmbeddedWorkbench、CodeWarrior常用仿真器：CodeICE、SuperTAP、CodeTAP、TRACE32

9、、visionICE Advice 常用测试工具：CodeTest、LOGISCOPE、TestExpert构建嵌入式系统开发平台1、入门级2、训练级3、高手级 4、大师级 1、入门级：用用一一个个开开发发商商支支持持的的开开发发模模块块（操操作作系系统统硬硬件件开开发发模模块块（购购买买或或租租借借）开开发发系系统统），目目标标是是搭建一个系统。搭建一个系统。相应的开发套件为：相应的开发套件为：（1 1）华华恒恒HHCO5272-LCD-IDE-R1HHCO5272-LCD-IDE-R1嵌嵌入入式式LinuxLinux开开发套件发套件(价格价格90009000元左右元左右)研研 究究 意意

10、义义：ColdFire ColdFire 52725272（内内 置置 10/10010/100以以 太太 网网，66MHz66MHz），），UcLinuxUcLinux（源代码支持）（源代码支持）（2 2）WH5307SDKWH5307SDK（模模块块WH5307SOMWH5307SOM电电路路板板WH5307DBWH5307DBSDKSDK软件）软件）研研究究意意义义：ColdFire ColdFire 53075307（88.472MHz88.472MHz），UcLinuxUcLinux，嵌入式，嵌入式InternetInternet2、训练级：用用Linux/WinCELinux/Wi

11、nCE在在现现有有硬硬件件模模块块上上跑跑起起来来，并并对对部分应用模块进行裁剪。应用开发的仿真。部分应用模块进行裁剪。应用开发的仿真。（1 1）以色列以色列786CoreModule786CoreModule（价格（价格100100美金美金/片）片）研研究究意意义义：PCPC兼兼容容单单板板机机，Celeron Celeron or or Pentium-III Pentium-III selection,selection,400 400-700 700 MHzMHz支支持持包包括括LinuxLinux、DosDos（支支持持网网络络功功能能）、VxWorksVxWorks和和Window

12、sCE/98/NTWindowsCE/98/NT等等多多种种操操作系统作系统（2 2）ARMARM教教育育版版DeltaOSDeltaOS开开发发套套件件（DeltaCoreDeltaCoreLambdaIDELambdaIDEARM7EHPARM7EHP）研究意义：研究意义：DeltaOSDeltaOS，LambdaTOOLLambdaTOOL，ARM7ARM7单板机单板机3、高手级：修修改改部部分分内内核核，重重建建操操作作系系统统，熟熟悉悉多多个个操操作作系系统与多个处理器。着手定制硬件模块。统与多个处理器。着手定制硬件模块。（1 1）CAD-UL WorkbenchCAD-UL Wor

13、kbench研研究究意意义义：X86X86系系列列CPUCPU的的开开发发环环境境和和工工具具处处于于业界领先位业界领先位（2 2）CodeWarrior*IDE CodeWarrior*IDE 研研究究意意义义：提提供供统统一一的的图图形形用用户户界界面面来来集集成成各各种种开开发发工工具具，支支持持多多种种主主机机平平台台、多多种种编编程程语语言言、多多种种处处理理器器和和多多种种实实时时操操作作系系统统，称称为为下下一一代代集集成开发环境。成开发环境。（3 3）pRISM+pRISM+研研究究意意义义：是是一一个个集集成成多多种种嵌嵌入入式式应应用用系系统统开开发发、分分析析、测测试试工

14、工具具的的综综合合开开发发环环境境，是是与与pSOSpSOS实实时时操操作作系系统统结结合合得得最最紧紧密密的的集集成成开开发发环境。环境。Tornadol/VxmWorksTornadol/VxmWorks（4 4）TMS320VS5471 TMS320VS5471 Development Development BundleBundle（Linux Linux OS,OS,drivers,drivers,utilities,utilities,GNU GNU ARM ARM+C54x C54x Linux Linux toolstools）（价价格格：$8999$8999）研究意义：研究意

15、义：DSP54xxDSP54xxARM7ARM7双核处理器双核处理器（5 5）闻闻亭亭无无线线移移动动嵌嵌入入式式开开发发平平台台SA1110SA1110研研究究意意义义：StrongARMStrongARM，PDAPDA，蓝蓝牙牙协协议议，WinCE WinCE 4、大师级：自自己己动动手手搭搭建建操操作作系系统统内内核核，拥拥有有自自有有产产权权的的硬硬件产品。件产品。（1 1）CCS CCS 2.1 2.1(OMAP)(OMAP)(价价格格$4500$4500，相相应应的的开开发发板子未计板子未计)研研究究意意义义：DSP55xxDSP55xxARM9ARM9，高高性性能能嵌嵌入入式式处

16、处理理器器未未来主流之一来主流之一（2 2）PXA250/210PXA250/210开发平台开发平台1 1：Intel PCA Development KitsIntel PCA Development Kits开开 发发 平平 台台 2 2：Accelents Accelents PXA250 PXA250 based based IDPsIDPs（$5,495.00$5,495.00）研究意义：研究意义：PXAPXA，IntelIntel的的XScaleXScale最新架构，高性能嵌入式最新架构，高性能嵌入式处理器未来主流之一处理器未来主流之一 3、嵌入式系统设计嵌入式处理器已经在整个世界

17、半导体市场中占去了94%的份额Intel的Pentium和Motorola的PowerPC实际上仅占6%的市场份额嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行体系结构有30几个系列嵌入式处理器嵌入式处理器的寻址空间一般从嵌入式处理器的寻址空间一般从64kB64kB到到16MB16MB，处理速度从处理速度从0.1MIPS0.1MIPS到到2000MIPS2000MIPS，常用封装从，常用封装从8 8个引脚到个引脚到144144个引脚。个引脚。嵌入式计算机可以分成下面几类嵌入式计算机可以分成下面几类n n嵌入式微处理器嵌入式微处理器(Embedded

18、MicroprocessorUnit,(EmbeddedMicroprocessorUnit,EMPU)EMPU)n n嵌入式微控制器嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU)(MicrocontrollerUnit,MCU)n n嵌入式嵌入式DSPDSP处理器处理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)EDSP)n n嵌入式片上系统嵌入式片上系统(SystemOnChip)(SystemOnChip)嵌入式处理器产品（19个）序号厂商主要芯片1alteranios2AMD

19、Am186CC、Am186CH、Am186CU、Am186ED、Am386SE/SX 、Am386DE/DX、Am486DX3AMD CoreARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM710T、ARM740T、ARM9204ATMELAT90SXX5CIRRUSEP7212、EP7211、CL-PS7111、CL-PS7110、CL-PS6700 、EP9312、EP7209、CL-PS7500FE、EP73126dallasds80c3907EquatorMAP-CA8Hyundai Microelectronics Co.GMS30C72019InfinionC161、C161U、C1

20、63、C164、C165、C165UTAH、8xC166、C16710Inteli960CA/CF、i960KA/KB、i960SA/SB、i960Jx、i960 HA/HD/HT、8XC196HSIO、8XC196EPA、8XC196MC、80C196EA、80C186、INTEL386、INTEL486DX、INTEL486SX、SA-110、SA-1100、SA111011microchip pic16cxx12MotorolaMC68302、MC68360、MPC850、MPC860、MPC8240、MPC826013GeodeGXLV、NS32FX16414NECVr4121A、Vr

21、4181A、VR412215philipsTrimedia、TM-130016R D CR88XX R11XX17MSPMSP430 x11x、MSP430 x11x1、MSP430 x31x、MSP430 x32x 、MSP430 x33x18WINBONDW90210F 19ZWORLDRabbit2000国产嵌入式微处理器北京中芯微系统技术有限公司在2002年国际集成电路研讨会暨展览会中展示了两块处理器。其中方舟二号主频为266MHz，性能在300MIPS以上。4、使用微处理器设计4.1系统的体系结构4.2嵌入式硬件组件的设计方法4.3PC机作为嵌入式系统平台的用法4.1系统的体系结构A

22、。硬件CPU总线存储器IO设备B。软件4.2硬件设计主板设计n n评测主板评测主板n n完整解决方案完整解决方案存储器IO设备4.3PC作为平台总线n nISAISAn nPCIPCIn nUSBUSB软件n nBIOSBIOS（ROMROM）单芯片PC5、开发平台主机目标机通过串口/以太网连接目标机：嵌入式系统n n软件中包含与主机通讯模块软件中包含与主机通讯模块主机n n将程序下载到目标机将程序下载到目标机n n在目标机上启动或者停止程序在目标机上启动或者停止程序n n检测目标机内存与寄存器检测目标机内存与寄存器交叉编译在A计算机上编译生产B计算机的代码大部分情况下，Pc机作为主机开发平台与嵌入式操作系统分界模糊6、调试平台调试方法n n串口调试串口调试n n设置断点设置断点调试策略n nLEDLED作为调试设备作为调试设备n n电路内部仿真（电路内部仿真（ICEICE）n n逻辑分析仪逻辑分析仪n nCPUCPU仿真器仿真器n n协同认证工具协同认证工具下次内容嵌入式集成开发环境编译器源程序模拟器实时在线仿真系统调试器测试工具开发系统例子