嵌入式計(jì)算平臺(tái)續(xù)教學(xué)課件

1、嵌入式計(jì)算平臺(tái)續(xù)陳天洲1、組件接口存儲(chǔ)器組件設(shè)備接口1.1 存儲(chǔ)器組件選用存儲(chǔ)塊來擴(kuò)展獲得高帶寬存儲(chǔ)器三種主存結(jié)構(gòu)單體單字單體多字多體交叉假設(shè)：送地址：4CC 每個(gè)字的訪問時(shí)間： 24CC傳輸一個(gè)字的時(shí)間： 4CC塊大小： 4字a)單體單字失配損失： 4*（4+24+4）=128CC帶寬： 16B/128CC = 1/8 （字節(jié)/CC)b)單體多字提高帶寬方法1失配損失： 1*（4+24+4）= 32CC帶寬： 16B/32CC = 1/2 （字節(jié)/CC)代價(jià)：多路轉(zhuǎn)換器，可能影響命中時(shí)間內(nèi)存擴(kuò)充不便、錯(cuò)誤檢測(cè)不便c)簡單的多體交叉提高帶寬方法2失配損失： 4+24+4*4=44CC帶寬： 1

2、6/44 = 0.4 獨(dú)立存儲(chǔ)器模塊提高帶寬方法3目的：優(yōu)化順序訪問支持獨(dú)立無關(guān)訪問公用地址線、數(shù)據(jù)線 設(shè)分開的地址線、數(shù)據(jù)線。避免存儲(chǔ)器訪問模塊沖突提高帶寬方法4取大的模塊數(shù)編譯優(yōu)化：內(nèi)外循環(huán)轉(zhuǎn)換， 數(shù)組大小2n模塊數(shù)?。海?n -1）的 質(zhì)數(shù) 模塊號(hào)=地址 mod 模塊數(shù) 模塊內(nèi)地址=地址 mod 模塊內(nèi)字?jǐn)?shù) 圖（437/289）DRAM芯片內(nèi)的交叉提高帶寬方法51.2 設(shè)備接口部分設(shè)備直接接在總線上，無邏輯接口大部分通過邏輯接口連總線不同設(shè)備不同接口邏輯2、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)框架圖 簡單的，嵌入式系統(tǒng)可以分為嵌入式硬件與嵌入式軟件。 嵌入式硬件指的是嵌入式系統(tǒng)中物

3、理可見的部分。 撇開封裝等因素，這里討論的主要是嵌入式系統(tǒng)的硬件模塊。 嵌入式軟件嵌入式應(yīng)用軟件嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式硬件嵌入式硬件模塊嵌入式處理器嵌入式開發(fā)工具嵌入式硬件模塊一般稱為嵌入式系統(tǒng)板級(jí)產(chǎn)品。 提供了系統(tǒng)的各種資源，如存儲(chǔ)、電源、接口、傳感等等。 系統(tǒng)的各種資源由嵌入式處理器管理 嵌入式處理器 分為高端低端兩個(gè)分叉的方向 低端的嵌入式系統(tǒng)使用的是低廉，簡單控制的嵌入式系統(tǒng)，如報(bào)時(shí)功能等等，優(yōu)點(diǎn)是是性價(jià)比高這個(gè)特點(diǎn) 高端嵌入式處理器一般是有大內(nèi)存、高處理速度等特點(diǎn) 從“硬”的角度講，高端嵌入式處理器大多是有JTAG口的，高端嵌入式處理器為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與多媒體應(yīng)用提供了廣闊的平臺(tái) 嵌入式應(yīng)用

4、軟件運(yùn)行在嵌入式操作系統(tǒng)平臺(tái)上早期的嵌入式系統(tǒng)中，如51,PIC單片機(jī)，沒有嵌入式操作系統(tǒng)的早期的嵌入式應(yīng)用軟件就要管理整個(gè)系統(tǒng)，考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性帶來開發(fā)的難度，這樣的系統(tǒng)只能適用于控制功能不多的場(chǎng)景。嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded OS）在嵌入式系統(tǒng)中是一個(gè)承上啟下的結(jié)構(gòu)統(tǒng)管系統(tǒng)的所有硬件資源，同時(shí)為嵌入式應(yīng)用軟件提供軟接口（體現(xiàn)為一系列的API）由于應(yīng)用環(huán)境限制的緣故，嵌入式操作系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高（這也正是不要linux作為嵌入式操作系統(tǒng)的原因），系統(tǒng)容量不大（系統(tǒng)存儲(chǔ)空間有限）嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)工具平臺(tái) 包括:實(shí)時(shí)在線仿真系統(tǒng)ICE (In-Circuit Emulator)實(shí)時(shí)多

5、任務(wù)操作系統(tǒng) (Real Time multi-tasking Operation System, RTOS) 、嵌入式硬件模塊嵌入式仿真器嵌入式仿真/模擬軟件嵌入式數(shù)據(jù)庫嵌入式通信協(xié)議等等 開發(fā)工具選擇 當(dāng)前常用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) pSOSystem、VxWorks、VRTX、QNX、Nucleus Plus、WindowsCE 常用處理器（未考慮DSP） Intel 186EX、Intel 386ex、Intel 486/Pentium、Intel i960 8031/8051/8098、ARM Core Chip、Motorola 68K、Motolola PowerPC、AMD Am186

6、/Am386 常用編譯器Microtec C/C+ Compiler、TAR EWmbedded Workbench、GreenHills Compiler、GCC、Diab C/C+ Compiler、MetaWare High C/C+/EC+ 常用調(diào)試器：XRAY Debugger、visionCLICK Tornado Debugger、SingleStep、IAR Embedded Workbench、CodeWarrior 常用仿真器：CodeICE、SuperTAP、CodeTAP、TRACE32、visionICE Advice 常用測(cè)試工具：CodeTest、LOGISCOP

7、E、Test Expert 構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)1、入門級(jí) 2、訓(xùn)練級(jí)3、高手級(jí) 4、大師級(jí) 1、入門級(jí)：用一個(gè)開發(fā)商支持的開發(fā)模塊（操作系統(tǒng)硬件開發(fā)模塊（購買或租借）開發(fā)系統(tǒng)），目標(biāo)是搭建一個(gè)系統(tǒng)。相應(yīng)的開發(fā)套件為：（1） 華恒HHCO5272-LCD-IDE-R1嵌入式Linux開發(fā)套件(價(jià)格9000元左右)研究意義：ColdFire 5272（內(nèi)置10/100以太網(wǎng)，66MHz），UcLinux（源代碼支持）（2） WH5307SDK（模塊WH5307SOM電路板WH5307DBSDK軟件）研究意義：ColdFire 5307（88.472MHz），UcLinux，嵌入式Interne

8、t2、訓(xùn)練級(jí)：用Linux/WinCE在現(xiàn)有硬件模塊上跑起來，并對(duì)部分應(yīng)用模塊進(jìn)行裁剪。應(yīng)用開發(fā)的仿真。（1） 以色列786CoreModule（價(jià)格100美金/片）研究意義：PC兼容單板機(jī)，Celeron or Pentium-III selection, 400 - 700 MHz支持包括Linux、Dos（支持網(wǎng)絡(luò)功能）、VxWorks和WindowsCE/98/NT等多種操作系統(tǒng)（2） ARM教育版DeltaOS開發(fā)套件（DeltaCoreLambdaIDEARM7EHP）研究意義：DeltaOS，LambdaTOOL，ARM7單板機(jī)3、高手級(jí)：修改部分內(nèi)核，重建操作系統(tǒng)，熟悉多個(gè)操作

9、系統(tǒng)與多個(gè)處理器。著手定制硬件模塊。（1） CAD-UL Workbench研究意義：X86系列CPU的開發(fā)環(huán)境和工具處于業(yè)界領(lǐng)先位（2） CodeWarrior* IDE 研究意義： 提供統(tǒng)一的圖形用戶界面來集成各種開發(fā)工具，支持多種主機(jī)平臺(tái)、多種編程語言、多種處理器和多種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，稱為下一代集成開發(fā)環(huán)境。（3） pRISM+ 研究意義：是一個(gè)集成多種嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)、分析、測(cè)試工具的綜合開發(fā)環(huán)境，是與pSOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)結(jié)合得最緊密的集成開發(fā)環(huán)境。Tornadol/VxmWorks（4） TMS320VS5471 Development Bundle（Linux OS, driver

10、s, utilities, GNU ARM + C54x Linux tools）（價(jià)格：$8999）研究意義：DSP54xxARM7雙核處理器（5） 聞亭無線移動(dòng)嵌入式開發(fā)平臺(tái)SA1110研究意義：StrongARM，PDA，藍(lán)牙協(xié)議，WinCE 4、 大師級(jí)：自己動(dòng)手搭建操作系統(tǒng)內(nèi)核，擁有自有產(chǎn)權(quán)的硬件產(chǎn)品。（1） CCS 2.1 (OMAP)(價(jià)格$4500，相應(yīng)的開發(fā)板子未計(jì))研究意義：DSP55xxARM9，高性能嵌入式處理器未來主流之一（2） PXA250/210開發(fā)平臺(tái)1：Intel PCA Development Kits開發(fā)平臺(tái)2：Accelents PXA250 based

11、 IDPs（$5,495.00）研究意義：PXA，Intel的XScale最新架構(gòu)，高性能嵌入式處理器未來主流之一 3、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)嵌入式處理器 已經(jīng)在整個(gè)世界半導(dǎo)體市場(chǎng)中占去了94%的份額 Intel的Pentium和Motorola的PowerPC實(shí)際上僅占6%的市場(chǎng)份額 嵌入式系統(tǒng)的核心部件是各種類型的嵌入式處理器 嵌入式處理器的品種總量已經(jīng)超過1000多種，流行體系結(jié)構(gòu)有30幾個(gè)系列 嵌入式處理器嵌入式處理器的尋址空間一般從64kB到16MB，處理速度從0.1 MIPS到2000 MIPS，常用封裝從8個(gè)引腳到144個(gè)引腳。 嵌入式計(jì)算機(jī)可以分成下面幾類嵌入式微處理器(Embedde

12、d Microprocessor Unit, EMPU) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 嵌入式DSP處理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)嵌入式片上系統(tǒng)(System On Chip) 嵌入式處理器產(chǎn)品（19個(gè)）序號(hào)廠商主要芯片1alteranios2AMDAm186CC、Am186CH、Am186CU、Am186ED、Am386SE/SX 、Am386DE/DX、Am486DX3AMD CoreARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM710T、ARM740T、ARM9204ATMELAT90SXX

13、5CIRRUSEP7212、EP7211、CL-PS7111、CL-PS7110、CL-PS6700 、EP9312、EP7209、CL-PS7500FE、EP73126dallasds80c3907EquatorMAP-CA8Hyundai Microelectronics Co.GMS30C72019InfinionC161、C161U、C163、C164、C165、C165UTAH、8xC166、C16710Inteli960CA/CF、i960KA/KB、i960SA/SB、i960Jx、i960 HA/HD/HT、8XC196HSIO、8XC196EPA、8XC196MC、80C19

14、6EA、80C186、INTEL386、INTEL486DX、INTEL486SX、SA-110、SA-1100、SA111011microchip pic16cxx12MotorolaMC68302、MC68360、MPC850、MPC860、MPC8240、MPC826013GeodeGXLV、NS32FX16414NECVr4121A、Vr4181A、VR412215philipsTrimedia、TM-130016R D CR88XX R11XX17MSPMSP430 x11x、MSP430 x11x1、MSP430 x31x、MSP430 x32x 、MSP430 x33x18WINBONDW90210F 19ZWORLDRabbit2000國產(chǎn)嵌入式微處理器北京中芯微系統(tǒng)技術(shù)有限公司在2019年國際集成電路研討會(huì)暨展覽會(huì)中展示了兩塊處理器。其中方舟二號(hào)主頻為266MHz，性能在300MIPS以上。4、使用微處理器設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)4.2 嵌入式硬件組件的設(shè)計(jì)方法4.3 PC機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的用法4.1 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)A。硬件CPU總線存儲(chǔ)器IO設(shè)備B。軟件4.2 硬件設(shè)計(jì)主板設(shè)計(jì)評(píng)測(cè)主板完整解決方案存儲(chǔ)器IO設(shè)備4.3 PC作為平臺(tái)總線ISAPCIUSB軟件BIOS（ROM）單