Part2 嵌入式系统硬件基础(1).ppt

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1、Part2 嵌入式系统硬件基础提纲：介绍几种主流的嵌入式处理器处理器核心MCU集成接口通用的嵌入式系统硬件的构成和接口技术存储网络人机交互相关接口的技术背景DataSheet的读法参考资料：ARM公司官方站点：http:/ARM7TDMI-S(Rev 4)技术参考手册技术参考手册ARM处理器概述ARM一种商标一种处理器内核IP一家设计公司ARM IP系列ARM 是 32 位嵌入式微处理器的行业领先提供商，已推出各种各样基于通用架构的处理器，这些处理器具有高性能和行业领先的功效，而且系统成本也有所降低。与业界最广泛的体系（拥有超过 750 个可提供芯片、工具和软件的合作伙伴）相结合，已推出的一系

2、列 20 多种处理器可以解决所有应用难题。迄今为止，ARM 已生产超过 200 亿个处理器，是真正意义上的 The Architecture for the Digital World（数字世界的架构）。ARM处理器概述ARM 经典处理器 ARM11、ARM9 和 ARM7 处理器系列。在全球范围内仍被广泛授权，应用领域高性价比的解决方案。经典处理器的列表系列处理器说明Cortex 替代产品ARM11ARM11MPCore该处理器率先采用了多核技术，应用场合包括手机、导航设备以及智能本应用。Cortex-A9Cortex-A5ARM1176JZ(F)-SARM1176JZ(F)-S 是经典 A

3、RM 系列中的最高性能单核处理器，它引入了 TrustZone 技术，主流品牌的手机、机顶盒、数字电视、高端相框和其他众多应用领域。Cortex-A9Cortex-A8Cortex-A5ARM1156T2(F)-SARM1156T2(F)-S 是最高性能的实时经典 ARM 处理器，Thumb-2 指令集体系结构。该处理器可以用于高性能确定性控制系统，例如汽车、工业控制和机器人解决方案。Cortex-R4ARM1136J(F)-S除扩展管道、频率和性能之外，ARM1136J(F)-S 在许多方面都与 ARM926EJ-S 相似。该处理器还引入了基本 SIMD（Single Instruction

4、 Multiple Data，单指令多数据）指令来提高编解码器性能，并提供可选浮点支持。Cortex-A5系列处理器说明Cortex 替代产品ARM9ARM968E-S面积最小、功耗最低的 ARM9 处理器是众多实时类型应用的理想之选。通过可轻松从标准接口集成的紧密耦合内存，该处理器可高效工作。Cortex-R4ARM946E-S包含可选高速缓存接口以及完整的内存保护单元的实时处理器。对于大部分代码位于主存储器中的应用，该处理器非常有用，它按需加载到高速缓存中，同时关键的异常处理代码和数据仍本地保留在紧密耦合内存中。Cortex-R4ARM926EJ-SARM926EJ-S 是入门级处理器，可

5、支持完全版操作系统，包括 Linux、Windows CE 和 Symbian。因此，该处理器是众多需要完整图形用户界面的应用的理想之选。Cortex-A5ARM7ARM7TDMI-S该处理器是出色的重负荷处理器，适用于众多应用领域。该处理器通常用于手机，现在广泛用于移动和非移动应用领域。Cortex-M3Cortex-M0Cortex-A 系列系列应用型处理器，可运行丰富的操作系统功能。应用包括超低成本的手机、智能手机、移动计算平台、数字电视、机顶盒、企业网络、打印机和服务器解决方案。ARM处理器概述Cortex-A Cortex-A 系列系列ARM处理器概述Cortex-A Cortex-

6、A 系列系列Cortex-A高性能的 Cortex-A15、可伸缩的 Cortex-A9、成熟的 Cortex-A8 处理器高效的 Cortex-A5 处理器共享同一体系结构，因此具有完整的应用兼容性，支持传统的 ARM、Thumb 指令集和新增的高性能紧凑型 Thumb-2 指令集。ARM处理器概述Cortex-R Cortex-R 系列系列Cortex-R快速-以高时钟频率获得高处理性能。确定性-处理在所有场合都必须符合硬实时限制。安全-系统必须可靠且可信。某些系统将是安全关键系统。成本效益-在处理器及其内存系统中都具有竞争力的成本和功耗。应用包括ARM处理器概述Cortex-R Cort

7、ex-R 系列系列应用包括ARM处理器概述Cortex-M Cortex-M 系列系列Cortex-MCortex-M 系列针对成本和功耗敏感的 MCU 和终端应用:智能测量、人机接口设备、汽车和工业控制系统、大型家用电器、消费性产品和医疗器械ARM技术概述ARM 7 TDMI-S（V4T）编程模型基础编程模型基础CortexM3ARM技术概述ARM 7 TDMI-S（V4T）结构结构ARM技术概述ARM 7 TDMI-S（V4T）指令流水线Thumb 指令集是最通用的ARM指令的子集，Thumb 指令长度为16 位每条指令都对应一条32 位ARM指令它对处理器模型有相同的效果ARMARM 7

8、 7 TDMI-STDMI-S功能ARMARM的编程模型基础的编程模型基础存储器格式大端(Big-endian)格式小端(Little-endian)格式ARMARM的编程模型基础的编程模型基础数据类型ARM处理器支持下列数据类型字32 位半字16 位字节8 位数据类型使用和对齐字量必须分配为占用4 个字节半字量必须分配为占用2 个字节字节量可放置在任何一个字节内ARMARM的编程模型基础的编程模型基础操作模式用户模式这是ARM 程序通常执行的状态用于执行大多数应用程序快速中断FIQ 模式支持数据传输或通道处理中断IRQ 模式用于通用中断处理超级用户模式是操作系统一种受保护的模式中止模式在数据

9、或指令预取指中止时进入该模式系统模式 是操作系统一种特许的用户模式未定义模式 当执行未定义的指令时进入该模式ARMARM的编程模型基础的编程模型基础寄存器模型ARMARM的编程模型基础的编程模型基础异常ARMARM的编程模型基础的编程模型基础存储器周期Cortex M3处理器Cortex M3处理器特点CPUA low gate count processor corelow latency interrupt processingNVICNested Vectored Interrupt Controller MPU Memory Protection Unit Cortex M3处理器特点

10、(续)AHBAdvanced High-performance Bus3条AHB:ICode,Dcode,System busAPBAdvanced Peripheral BusNVICNested Vectored Interrupt Controller Cortex M3处理器特点(续)跟踪和调试接口可访问所有的寄存器、存储器和存储器映射接口SWDSerial Wire Debug Port(SW-DP)Serial Wire JTAG Debug Port(SWJ-DP).Optional Flash Patch and Breakpoint(FPB)unit for implemen

11、ting breakpoints and code patches.Cortex M3处理器特点(续)跟踪和调试接口Optional Data Watchpoint and Trace(DWT)unit for implementing watchpoints,data tracing,and system profiling.Optional Instrumentation Trace Macrocell(ITM)for support of printf()style debugging.Optional Trace Port Interface Unit(TPIU)for bridgin

12、g to a Trace Port Analyzer(TPA),including Single Wire Output(SWO)mode.Optional Embedded Trace Macrocell(ETM)for instruction trace应用场景Cortex A9处理器Cortex A9处理器MPEARM单指令多数据(SIMD)媒体处理引擎图像和视频、三维动态图形处理和显示MPU浮点数处理单元L2CacheMMU虚拟内存管理单元L1-L2缓存和物理逻辑内存管理Cortex A9处理器Cortex-A9 MPCore multiprocessor最多支持4颗A9核心应用主频可

13、达1GHzPDA，媒体播放器，导航仪，平板电脑基于ARM的嵌入式计算平台基于Cortex M3的MCU介绍介绍两种基于Cortex M3的MCU了解Core与接口部件是怎么组成SoC芯片的LM3S9B90LM3S9B90LM3S9B90LM3S9B90接口介绍GPIO通用并行IO接口一般的MCU上都有此类接口EPITI特有的专利外部扩展接口可作为多种用途使用：GPIO、SRAM、SDRAM、高速并行接口。定时器产生系统定时、可变脉冲输出、PWM输出LM3S9B90接口介绍USB OTGUSB DeviceUSB HostUSB OTGEthernet包括物理层和链路层接口TI的特有技术与100M网络直接连接LM3S9B90接口介绍SSI（SPI）I2CCANUSART（上述通用串行接口，将在后续介绍）嵌入式处理器的选择ARM的软件开发和调试环境