嵌入式微控制器概述.ppt

1、1,第一章,微控制器概述,2,1.1 嵌入式系統(tǒng)的含義與發(fā)展歷史,1.1.1 嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī) （1）嵌入式系統(tǒng)的由來(lái) 計(jì)算機(jī)產(chǎn)生：因科學(xué)家需要一個(gè)高速的計(jì)算工具而產(chǎn)生。 計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展：數(shù)字計(jì)算邏輯運(yùn)算與推理信息處理 通信工業(yè)控制 家用電器 嵌入式系統(tǒng)（Embedded System）含義：面向測(cè)控對(duì)象，嵌入到實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)稱之為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱嵌入式系統(tǒng)。,3,（2）單片機(jī)的含義,單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Micro Computer）的簡(jiǎn)稱，也稱之為微控制器（Microcontroller Unit，MCU）或嵌入式計(jì)算機(jī)(Em

2、bedded computer)，即在一塊芯片上集成了中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器(RAM/ROM等)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及多種輸入輸出(I/O)接口的比較完整的數(shù)字處理系統(tǒng)。,4,目前典型的MCU內(nèi)部框圖,5,（3）微控制器應(yīng)用范圍 微控制器應(yīng)用范圍遍及航空航天、醫(yī)療、通訊、樓宇自動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)通訊等各個(gè)領(lǐng)域，典型應(yīng)用領(lǐng)域如下： 測(cè)控領(lǐng)域 包括自動(dòng)控制/裝備控制/儀器控制/儀表控制等，該領(lǐng)域的應(yīng)用是嵌入式系統(tǒng)最主要、最基本的應(yīng)用形式，這種應(yīng)用主要集中在生產(chǎn)領(lǐng)域，在該領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)持續(xù)了將近30年，并一直保持持續(xù)發(fā)展。 消費(fèi)領(lǐng)域 家用電器、家用視頻音頻、娛樂(lè)產(chǎn)品、數(shù)碼相機(jī)、DVD、DV、MP3播放機(jī)、

3、掌上電腦、游戲機(jī)、PDA、數(shù)字電視等。,6,網(wǎng)絡(luò)通信、移動(dòng)通訊領(lǐng)域 交換機(jī)、嵌入式網(wǎng)關(guān)、路由器、防火墻、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)電話、機(jī)頂盒等。 辦公自動(dòng)化設(shè)備和微機(jī)周邊設(shè)備 傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、掃描儀、移動(dòng)磁盤(pán)等。 航空航天、武器裝備 醫(yī)療設(shè)備和儀器 智能玩具,7,微控制器應(yīng)用領(lǐng)域,嵌入式應(yīng)用,信息家電,智能玩具,軍事電子,通信設(shè)備,移動(dòng)存貯,工控設(shè)備,智能儀表,汽車電子,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,測(cè)控領(lǐng)域,消費(fèi)領(lǐng)域,軍事國(guó)防,電子商務(wù),網(wǎng)絡(luò),8,具體產(chǎn)品,9,1971年11月Intel公司首次宣布4004的4位微處理器，1974年12月Fairchild(仙童)公司即推出了8位MCU F8，開(kāi)創(chuàng)了MCU

4、的初級(jí)階段。 1978年，Zilog公司推出Z8 MCU。1980年，Intel公司在MCS-48的基礎(chǔ)上，推出了MCS-51，它使MCU的應(yīng)用躍上了一個(gè)新臺(tái)階。 Motorola公司于1974年開(kāi)始推出MC6800微處理器，在1979年開(kāi)始生產(chǎn)MCU MC6801，在1983年前后發(fā)展成為較高性能的M68HC05系列。 二十世紀(jì)九十年代是MCU制造業(yè)大發(fā)展時(shí)期，這個(gè)時(shí)期的Motorola、Intel、ATMEL、德州儀器、三菱、日立、飛利浦、韓國(guó)LG等一批企業(yè)開(kāi)發(fā)一批性能優(yōu)越的MCU，極大地推動(dòng)了MCU的應(yīng)用。 目前MCU正向大容量、高性能化；小容量、低價(jià)格化；外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方向快速發(fā)

5、展，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷地?cái)U(kuò)大。,1.1.2 MCU的發(fā)展簡(jiǎn)史,10,1.1.3 MCU在我國(guó)的應(yīng)用與教學(xué)簡(jiǎn)況,11,1.1.3 MCU的體系結(jié)構(gòu),1：MCU 至少由CPU，存儲(chǔ)器與I/O端口組成，它們可以以不同的方式組合，形成不同的體系結(jié)構(gòu)。 A存儲(chǔ)器分離編址 哈佛結(jié)構(gòu) 生成雙倍空間 B存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址 馮諾依蔓結(jié)構(gòu),12,存儲(chǔ)器的訪問(wèn),哈佛結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器地址出現(xiàn)重疊,通過(guò)不同的控制線并配合不同的指令就可以區(qū)分開(kāi)來(lái). 馮諾依曼結(jié)構(gòu)可以使用同一指令訪問(wèn)兩種存儲(chǔ)器,僅由指令中的地址參數(shù)尋址不同的單元即可. 哈拂結(jié)構(gòu)地址重疊,用不同指令訪問(wèn).用MOVC訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器,用MOVX 訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器. 馮-諾依曼

6、結(jié)構(gòu)可以用統(tǒng)一指令訪問(wèn)兩種存儲(chǔ)器,地址參數(shù)不同.,13,14,I/O端口的編址,分離編址方按:INTEL的MCU將I/O端口作為內(nèi)部寄存器處理,獨(dú)立與程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間,類似哈佛結(jié)構(gòu)的分離編址 MOTOROLA 的MCU則將I/O地址與存儲(chǔ)器地址統(tǒng)一在一個(gè)空間.僅分配不同單元,15,寄存器編址,INTEL的MCU使用內(nèi)部的RAM作為寄存器用MOV指令訪問(wèn),類似哈佛結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器分離編址 MOTOROLA 的MCU 的寄存器占用存儲(chǔ)器資源,16,統(tǒng)一編址體系結(jié)構(gòu),程序存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) I/O端口 寄存器,CPU,17,內(nèi)存大、小端排序問(wèn)題 對(duì)于需要多于8位的數(shù)據(jù)，為其分配一組連續(xù)的存儲(chǔ)

7、空間，字節(jié)排序有兩種方式：小端(little endian)和大端(big endian)。 所謂大端是指高字節(jié)存儲(chǔ)在低的地址中，而低字節(jié)則存在高地址中；小端則恰好相反。 例如：將0 x1234寫(xiě)入到以0 x0000開(kāi)始的內(nèi)存中，則結(jié)果為： 地址 大端方式 小端方式 0 x0000 0 x12 0 x34 0 x0001 0 x34 0 x12,18,1.2 嵌入式系統(tǒng)的基本概念,1.2.1 嵌入式系統(tǒng)的定義及內(nèi)涵 廣義上講，凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可稱為嵌入式系統(tǒng)。 從狹義上講，我們更加強(qiáng)調(diào)那些使用嵌入式微處理器構(gòu)成獨(dú)立系統(tǒng)，具有自己的操作系統(tǒng)，具有特定功能，用于特定場(chǎng)合的嵌入式系

8、統(tǒng)。 目前國(guó)內(nèi)一個(gè)普遍被認(rèn)同的定義是： 以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 簡(jiǎn)而言之，它是完成特定任務(wù)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 它是“嵌入到對(duì)象中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”，“嵌入性”、“專用性”與“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個(gè)基本要素，對(duì)象體是嵌入式系統(tǒng)所嵌入的宿主系統(tǒng)。,19,1.2.2 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 軟硬件一體化 需要實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）支持 實(shí)時(shí)性：代碼小、執(zhí)行速度快 專用緊湊：用途固定、成本敏感 可靠性高 多樣性：應(yīng)用廣泛、種類繁多 技術(shù)密集：集計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、行業(yè)技術(shù)為一體,20,1.2.3

9、嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成 嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、外圍設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)及上層應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是集軟件、硬件于一體的可獨(dú)立工作的系統(tǒng)。 （1）嵌入式處理器 嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心，是控制、輔助系統(tǒng)運(yùn)行的硬件單元。目前，世界上嵌入式處理器的種類已經(jīng)超過(guò)1000種，流行的體系結(jié)構(gòu)包括MCU、MPU等30多個(gè)系列，速度越來(lái)越快，性能越來(lái)越強(qiáng)，價(jià)格也越來(lái)越低。 嵌入式處理器可以分為：嵌入式微處理器(MPU)、嵌入式微控制器(MCU) 、嵌入式DSP處理器(DSP) 和嵌入式片上系統(tǒng)(SOC) 。,21,嵌入式微處理器(Embedded Micro Processor Unit，EMPU)

10、 MPU是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU演變而來(lái)的，它與CPU的關(guān)系是專用和通用的關(guān)系。MPU只保留與嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他冗余功能部分，配上了必要的擴(kuò)展外圍電路，如存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路、I/O的擴(kuò)展電路和一些專用的接口電路等，以最低功耗和資源滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求。 MPU目前流行體系有ARM、MIPS、Power PC、68000、Am186/88等系列。 處理能力和速度通常按字長(zhǎng)劃分為8位(仍然存在!)、16位(主流)和32位(開(kāi)始流行)。,22,嵌入式微控制器(Micro Controller Unit，MCU) MCU就是將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。MCU的典型代表是單片

11、機(jī)。 嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成Flash、RAM、EEPROM、總線、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、WatchDog、I/O、串行口等各種必要功能模塊。MCU目前的品種和數(shù)量最多。 比較有代表性的有51系列和非51系列，51系列包括：1980年Intel公司推出MCS-51、Philips公司從Intel公司獲得授權(quán)開(kāi)始生產(chǎn)80C51單片機(jī)、Atmel公司推出的Flash型51單片機(jī)以及后來(lái)，歐美、日本、臺(tái)灣、韓國(guó)等很多廠商從Intel公司獲得51專利，結(jié)合自己的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)兼容型或增強(qiáng)型51核單片機(jī)，51逐漸成為業(yè)界的一個(gè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)（非壟斷性）。,23,目前，除了

12、Philips和Atmel的51核單片機(jī)外，市場(chǎng)上還有大量的51核單片機(jī)產(chǎn)品： Infineon的C500系列； 臺(tái)灣華邦的W77、W78、W79系列； Maxim（Dallas）的的DS80C320系列； OKI的MSM80C系列； HYUNDAI的GMS90/97系列； ST的uPSD系列； ADI的C8XX系列； TI的MSC1211、TUSB系列； 上海新茂公司的SM系列； SST公司的89E系列； Silabs的C8051F系列；,24,在51得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)，其他一些非51單片機(jī)由于具有某些特色各自具有一定的市場(chǎng)份額： Microchip的PIC系列單片機(jī)； 摩托羅拉08系列單片

13、機(jī)； Zilog公司的Z8/Z86系列單片機(jī)； ST的ST系列8位單片機(jī)； Atmel的AVR系列單片機(jī)； NS（美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體）的COP8系列單片機(jī) ； 三星的KS86/KS88系列單片機(jī)； Scenix公司的SX系列單片機(jī)； NEC公司的78K系列8位單片機(jī)； 富士通的MB8900系列單片機(jī)； 東芝的970/90系列單片機(jī)； Epson的帶LCD驅(qū)動(dòng)的S1C88系列單片機(jī)； 瑞薩（日立、三菱）的H8系列、740系列等； cypress的CG/CY系列PSoC混合信號(hào)陣列。,25,其中，飛思卡爾公司（Freescale）以其豐富多彩的單片機(jī)系列（8位、16位和32位）在移動(dòng)通信、PDA、汽車

14、、網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制等方面均獲得成功。 飛思卡爾微控制器的有著51單片機(jī)不可比擬的特點(diǎn)：技術(shù)成熟，可靠性高，抗干擾和電磁兼容性強(qiáng)，內(nèi)部資源豐富，品種齊全，選擇余地大，新產(chǎn)品多。更重要的是飛思卡爾單片機(jī)的調(diào)試方式有了根本性的變革，與過(guò)去的調(diào)試方式不同，不再需要仿真器，調(diào)試是通過(guò)BDM頭直接對(duì)MCU中的程序進(jìn)行調(diào)試。BDM頭除實(shí)現(xiàn)Flash寫(xiě)入、擦除功能外，還可以在應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)，動(dòng)態(tài)地獲取CPU、存儲(chǔ)器等瞬態(tài)信息。BDM調(diào)試工具與單片機(jī)的通信通過(guò)雙向的BKGD引腳實(shí)現(xiàn)。調(diào)試模式有兩種：?jiǎn)尾秸{(diào)試和斷點(diǎn)調(diào)試。,26,嵌入式DSP處理器(Embedded Digital Signal Processo

15、r，EDSP) DSP處理器是專門(mén)用于信號(hào)處理方面的處理器。 DSP處理器對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使其適合于執(zhí)行DSP算法。DSP核心代碼使用匯編，有較高的執(zhí)行效率，指令執(zhí)行速度也較快。在數(shù)字濾波、語(yǔ)音處理和編碼解碼、譜分析等方面有著廣泛的應(yīng)用。 比較有代表性的產(chǎn)品是TI公司的TMS320系列和Motorola公司的DSP56000系列等。,27,嵌入式片上系統(tǒng)(System On Chip，SOC) 在一個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)多個(gè)更為復(fù)雜的系統(tǒng)。隨著EDA的推廣和VLSI設(shè)計(jì)的普及，以及半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展，在一個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)多個(gè)更為復(fù)雜的系統(tǒng)的時(shí)代已來(lái)臨，這就是片上系統(tǒng)SoC(System o

16、n Chip)。它結(jié)合了許多功能模塊，將整個(gè)系統(tǒng)做在一個(gè)芯片上。 SOC（片上系統(tǒng)）是IC設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。,28,（2）外圍設(shè)備 外圍設(shè)備是嵌入式處理器的輔助部件。 外圍設(shè)備是指在一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中，除了嵌入式處理器以外用于完成存儲(chǔ)、通信、調(diào)試、顯示等輔助功能的其他部件。 根據(jù)外圍設(shè)備的功能可分為以下3類： 存儲(chǔ)器： 嵌入式系統(tǒng)有別于一般的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，它不具備像硬盤(pán)那樣大容量的存儲(chǔ)介質(zhì)，而大多使用EPROM、EEPROM或閃存(Flash Memory)作為存儲(chǔ)介質(zhì)。其中，F(xiàn)lash以可擦寫(xiě)次數(shù)多、存儲(chǔ)速度快、容量大及價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)在嵌入式領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。,29,接口： 應(yīng)用最為廣泛的包

17、括并口、RS232串口、IRDA紅外接口、SPI串行外圍設(shè)備接口、I2C(Inter IC)總線接口、USB通用串行總線接口、Ethernet網(wǎng)口等。 人機(jī)交互： 包括LCD、鍵盤(pán)和觸摸屏等人機(jī)交互設(shè)備。,30,（3）嵌入式操作系統(tǒng) 隨著嵌入式系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，嵌入式操作系統(tǒng)就顯得越 來(lái)越有必要。 使用嵌入式操作系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)： 操作系統(tǒng)能有效管理越來(lái)越復(fù)雜的系統(tǒng)資源，而且提高了系統(tǒng)的可靠性。 提高了開(kāi)發(fā)效率，縮短了開(kāi)發(fā)周期。操作系統(tǒng)能夠把硬件虛擬化，使得開(kāi)發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動(dòng)程序移植和維護(hù)中解脫出來(lái)。 操作系統(tǒng)能夠提供庫(kù)函數(shù)、驅(qū)動(dòng)程序、工具集以及應(yīng)用程序。,31,從某種意義上說(shuō)，沒(méi)有配備操作系統(tǒng)

18、的嵌入式處理器是不能真正稱之為嵌入式系統(tǒng)的，在嵌入式應(yīng)用中，只有把CPU嵌入到系統(tǒng)中，同時(shí)又把操作系統(tǒng)嵌入進(jìn)去，才是真正的計(jì)算機(jī)嵌入式應(yīng)用。 常用嵌入式操作系統(tǒng)大體上可分為兩種，商用型和免費(fèi)型。 商用型： 商用型的嵌入式操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，但往往價(jià)格昂貴。 有代表性的產(chǎn)品主要有WindowsCE、Palm OS、VxWorks等。 免費(fèi)型： 免費(fèi)型的嵌入式操作系統(tǒng)在價(jià)格方面具有優(yōu)勢(shì)，是學(xué)習(xí)和實(shí)踐的理想選擇。目前主要有C/OS-II和嵌入式Linux。,32,嵌人式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) （RTOS）應(yīng)用無(wú)處不在,33,（4）嵌入式應(yīng)用層軟件 嵌入式軟件是針對(duì)特定的實(shí)際專業(yè)

19、領(lǐng)域，基于相應(yīng)的嵌入式硬件平臺(tái)，并能完成用戶預(yù)期任務(wù)的計(jì)算機(jī)軟件。 嵌入式軟件的特點(diǎn) 要求軟件代碼高質(zhì)量、高可靠性，要盡可能地優(yōu)化。 對(duì)嵌入式應(yīng)用軟件的要求也與通用計(jì)算機(jī)有所不同。為減少系統(tǒng)成本，除了精簡(jiǎn)每個(gè)硬件單元的成本外，應(yīng)盡可能地減少應(yīng)用軟件的資源消耗。存儲(chǔ)空間仍然是寶貴的。為此，程序編寫(xiě)和編譯工具的質(zhì)量要高，以減少程序二進(jìn)制代碼的長(zhǎng)度，提高執(zhí)行速度。 開(kāi)發(fā)模式，需要用交叉編譯開(kāi)發(fā)環(huán)境。 簡(jiǎn)單地講交叉編譯就是在一個(gè)平臺(tái)上生成可以在另一,34,個(gè)平臺(tái)上執(zhí)行的代碼。使用交叉編譯是因?yàn)樵谇度胧接布迳蠠o(wú)法安裝所需的編譯器，只好借助于宿主機(jī)（即通用的PC機(jī)），在宿主機(jī)上對(duì)即將運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)上的

20、應(yīng)用程序進(jìn)行編譯，生成可在嵌入式系統(tǒng)上運(yùn)行的代碼文件。 嵌入式應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)與通用計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)不同，由于受資源約束，嵌入式軟件開(kāi)發(fā)一般需要在專門(mén)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行交叉開(kāi)發(fā)(cross developing)。同時(shí)，由于嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及嵌入式軟件的調(diào)試也非常復(fù)雜，因而迫切需要強(qiáng)有力的集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)(Integrated Development En-vironment，IDE)作為支持，以保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，保障軟件質(zhì)量，并縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。 操作系統(tǒng)與用戶軟件沒(méi)有明顯的界線,35,1.3 嵌入式系統(tǒng)常用術(shù)語(yǔ),1.3.1 與硬件相關(guān)的術(shù)語(yǔ) 封裝：封住集成電路所用的塑料、金屬或陶瓷包裝。常用

21、的封裝形式可分為通孔封裝和貼片封裝兩大類。通孔封裝有：?jiǎn)瘟兄辈?SIP)、雙列直插(DIP)、Z字型直插式 (ZIP)等。貼片封裝主要有：小外形封裝(SOP)、緊縮小外形封裝(SSOP)、四方扁平封裝(QFP)、薄方封裝(LQFP)等。 印刷電路板(PCB，Printed circuit board)：印刷電路板是組裝電子元件用的基板，是在通用基材上按預(yù)定設(shè)計(jì)形成點(diǎn)間連接及印制元件的印制板。它的主要功能是提供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機(jī)械支撐；實(shí)現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接（信號(hào)傳輸）或電絕緣；為自動(dòng)裝配提供阻焊圖形，為元器件插裝、檢查、維修提供識(shí)別字符和圖形。,3

22、6,1.3.2 與硬件相關(guān)的術(shù)語(yǔ),動(dòng)態(tài)可讀寫(xiě)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)： 靜態(tài)可讀寫(xiě)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM，Static Random Access Memory)： 只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read Only Memory)：ROM有固定ROM、可編程 ROM(PROM)和可擦除ROM(EPROM)三種。 閃速存儲(chǔ)器(Flash Memory)：是一種快速的E2PROM。 模擬信號(hào)：時(shí)間連續(xù)、數(shù)值也連續(xù)的物理量，如溫度、壓力、流量等。 數(shù)字信號(hào)：是一種二值信號(hào)，用兩個(gè)電平（來(lái)表示兩個(gè)邏輯值)。,37,1.3.3 與通信相關(guān)的術(shù)語(yǔ),并行通信：將數(shù)

23、據(jù)的各位同時(shí)在多根并行傳輸線上進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)的各位同時(shí)由源到達(dá)目的地。適合近距離、高速通信。常用有4位、8位、16位、32位等同時(shí)傳輸 串行通信：數(shù)據(jù)在單線上按時(shí)間先后一位一位地傳送，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省傳輸線，但是數(shù)據(jù)傳送速度較慢。在嵌入式系統(tǒng)中，串行通信一詞一般特指用串行通信接口SCI（Serial Communication Interface）與RS232芯片連接的通信方式。I2C、USB等也是串行通信，但它們有專用名詞。 串行外設(shè)接口(SPI，Serial Peripheral Interface) I2C(Inter Integrated Circuit)：I2C總線是一種由PHILIPS

24、公司開(kāi)發(fā)的兩線式串行總線，用于連接MCU及其外圍設(shè)備。,38,通用串行總線(USB，Universal Serial Bus) 控制器局域網(wǎng)(CAN，Control Area Network)：它是一種全數(shù)字、全開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)。 背景調(diào)試模式(BDM，Background Debug Mode)： 背景調(diào)試模式是Freescale半導(dǎo)體公司提出的一種調(diào)試接口，開(kāi)創(chuàng)了片上集成調(diào)試資源的趨勢(shì)。 邊界掃描測(cè)試協(xié)議(JTAG，Joint Test Action Group)：該協(xié)議由國(guó)際聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)組開(kāi)發(fā)，提供一種串行掃描路徑。JTAG能獲取芯片寄存器等內(nèi)容，或者測(cè)試遵守IEEE規(guī)范的器件之間

25、引腳連接情況。,39,1.3.4 與功能模塊相關(guān)的術(shù)語(yǔ),普通輸入/輸出(GPIO，General Purpose I/O) A/D與D/A：A/D轉(zhuǎn)換模塊的功能是將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。D/A轉(zhuǎn)換則是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。 脈沖寬度調(diào)制器(PWM，Pulse Width Modulator)：PWM是一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，可以產(chǎn)生一個(gè)高電平和低電平之間重復(fù)交替的輸出信號(hào)，這個(gè)信號(hào)就是PWM信號(hào)。 看門(mén)狗(Watch Dog)：為防止程序跑飛而設(shè)計(jì)的一種自動(dòng)定時(shí)器。當(dāng)程序跑飛時(shí)，由于無(wú)法正常執(zhí)行清看門(mén)狗定時(shí)器，定時(shí)器會(huì)溢出使系統(tǒng)程序復(fù)位。 液晶顯示(LCD，Liquid Crystal

26、Dispaly) 發(fā)光二極管(LED，Light Emitting Diode),40,中斷：指中央處理器CPU正在處理某件事情的時(shí)候，外部發(fā)生了某一事件，請(qǐng)求CPU迅速去處理，CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)入處理所發(fā)生的事件，處理完后，再回到原來(lái)中斷的地方，繼續(xù)原來(lái)的工作，這樣的過(guò)程稱為中斷。 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS (Real Time Operating System)：指的是一種操作環(huán)境，運(yùn)行于嵌入式系統(tǒng)上，并在可預(yù)測(cè)的時(shí)間間隔內(nèi)，程序能對(duì)特定的事件做出反應(yīng)。 中斷服務(wù)程序：響應(yīng)特定中斷而運(yùn)行的一段程序。這段程序所在的地址稱為中斷向量。 C/OS-II：是一個(gè)可移植和可裁剪的搶占式多任務(wù)實(shí)

27、時(shí)操作系統(tǒng)，并且開(kāi)放源代碼，在嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 臨界區(qū)(Critical Section)：RTOS中使用的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，它是指一段必須按次序執(zhí)行的代碼，并且不能被中斷，否則程序有可能無(wú)法正常運(yùn)行。,1.3.5 與嵌入式軟件相關(guān)的術(shù)語(yǔ),41,1.4 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法導(dǎo)引,1.4.1 嵌入式產(chǎn)品的一般構(gòu)成 一個(gè)以MCU為核心的比較復(fù)雜嵌入式產(chǎn)品或?qū)嶋H嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，包含模擬量的輸入、模擬量的輸出，開(kāi)關(guān)量的輸入、開(kāi)關(guān)量的輸出及數(shù)據(jù)通信的部分。,42,嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)框圖,43,1基本輸入/輸出分析 2MCU的選擇 3選擇評(píng)估系統(tǒng)并對(duì)與MCU相關(guān)的硬件進(jìn)行初步評(píng)估 4設(shè)計(jì)并制作硬件系統(tǒng) 5進(jìn)

28、行硬件系統(tǒng)的模塊測(cè)試 6軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7系統(tǒng)測(cè)試 8進(jìn)一步工作,1.4.2 嵌入式產(chǎn)品的一般開(kāi)發(fā)方法,44,認(rèn)識(shí)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)有助于學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)最主要特點(diǎn)是軟件與硬件的結(jié)合，只有充分認(rèn)識(shí)這個(gè)特點(diǎn)，才能學(xué)好嵌入式系統(tǒng)。 1嵌入式系統(tǒng)資源受限 嵌入式系統(tǒng)通常專用于某一特定應(yīng)用領(lǐng)域，其硬件資源不會(huì)像普通計(jì)算機(jī)一樣豐富，MCU的處理能力也比不上通用CPU。 2嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要專用工具和特殊方法 嵌入式系統(tǒng)不像通用計(jì)算機(jī)那樣有了計(jì)算機(jī)就可以進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)。其芯片本身不具備開(kāi)發(fā)功能，必須要有一套與該MCU相配套的開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)軟件。 3嵌入式系統(tǒng)要求較高可靠性和穩(wěn)定性 嵌入式系統(tǒng)與具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，與產(chǎn)品關(guān)系密切，升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行。而應(yīng)用于一些關(guān)鍵性產(chǎn)品的嵌入式系統(tǒng)要求具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。,1.5 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)建議1.5.1 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn),45,4嵌入式系統(tǒng)有實(shí)時(shí)約束 嵌入式系統(tǒng)有比較嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性要求，對(duì)于外部事件的發(fā)生要能夠及時(shí)的響應(yīng)。 5嵌入式系統(tǒng)通常極其關(guān)注成本 在大多數(shù)情況下，需要注意的成本是系統(tǒng)成本。如果使用高集成度的微控制器，就能節(jié)省許多印刷電路板面積，并能使用功率更小的電源，從而節(jié)約相當(dāng)多的成本。 6嵌入式系統(tǒng)大多要求低功耗 許多嵌入式系統(tǒng)往往工作時(shí)間比較長(zhǎng)，但是又無(wú)法像通