综合电子系统设计-电子系统的构成.ppt

综合电子系统设计 电子系统的构成,主要内容： 电子系统构成 处理器的选择 存储器体系设计 输入输出通道设计 系统管理,电子系统的构成,微处理器 存储器 人机接口 通讯接口 系统译码与控制 输入输出接口（通道），输入输出设备，信号调理与驱动 电源 其它,电子系统的构成,电子系统的构成,微处理器 类型： 单片机，DSP，通用CPU，嵌入式微处理器 指令系统： CISC，RISC 总线结构： 单总线，多总线 寻址空间： 地址线宽,电子系统的构成,单 片 机,W77E58,电子系统的构成 单片机 89C51,ADuC812是全集成的12位数据采集系统。把8位MCU(兼容8052)，可重复编程的FLASH,自校准8通道12位ADC和2个12位DAC等融于一体。,电子系统的构成 单片机 ADuC812/831,电子系统的构成 单片机 ADuC812/831,8052兼容内核（最大16MHz） 5V电压工作，正常,空闲和掉电模式。 3个16位定时/计数器 32条可编程的I/O线 大电流驱动能力(P3) 9个中断源、2个优先级。 16KB片内FLASH程序存储器，64KB外部程序空间 640B片内EEPROM数据存储器 256B片内数据RAM 16MB外部数据地址空间,电子系统的构成 单片机 ADuC812/831,监视定时器(WDT) 电源监视器(PSM) 通用异步收发传输器UART I2C兼容串行接口 SPI串行接口 每秒200K， 8通道，高精度12位ADC，片内40ppm/电压基准 DMA控制器 2个12位电压输出DAC， 片内温度传感器。,电子系统的构成 单片机 ADuC812/831,P89LPC92x是一系列20脚的单片封装的微控制器，适合于许多要求高集成度、低成本的场合，可以满足多方面的性能要求。P89LPC92x系列器件内部集成了许多系统级的功能，这样可大大减少元件的数目和电路板面积并降低系统的成本。内部Flash同时用作E2PROM使用，内含RTC日历时钟功能。,电子系统的构成 单片机 LPC92X,4KB/8KB Flash 程序存储器，具有1KB 可擦除扇区和64 字节可擦除页规格。 256 字节RAM 数据存储器。 2 个16 位定时/计数器，可设置为溢出时触发相应端口输出或作为PWM 输出。 实时时钟可作为系统定时器。 4 输入8 位的A/D 转换器/1 个DAC 输出。2 个模拟比较器，可选择输入和参考源。 增强型UART（波特率发生器、间隔检测、帧错误检测、自动地址识别、通用中断） I2C 通信端口。 可配置的片内振荡器及其频率范围和RC 振荡器选项，频率范围为20KHz18MHz。 操作电压VDD 范围为2.43.6V，I/O 口可承受5V。 1518 个I/O 口。,电子系统的构成 单片机 LPC92X,当操作频率为18MHz 时，高速80C51 CPU 的指令执行时间为111222ns。 Flash 程序存储器可在应用中编程。Flash 保密位可防止程序被读出。 看门狗定时器具有片内独立振荡器，预分频器有8 种选择 低电压复位（掉电检测）可在电源故障时使系统安全关闭 两种不同的掉电节电模式。可从掉电模式中唤醒功能。典型的掉电电流为1A。 所有口线均有LED 驱动能力（20mA）。但整个芯片有一个最大值的限制。 4 个中断优先级。 8 个键盘中断输入，另加2 路外部中断输入。 双数据指针 施密特触发端口输入 仿真支持。,电子系统的构成 单片机 LPC92X,电子系统的构成 单片机 LPC92X,LPC2138 是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32 位ARM7TDMI-STM CPU，并带有512kB 嵌入的高速Flash 存储器，128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32 位代码能够在最大时钟速率下运行。多个32位定时器、4路10位ADC、PWM输出以及多达9个外部中断，内置了宽范围的串行通信接口，非常适合于通信网关、协议转换器、嵌入式软件调制解调器以及其它各种类型的应用。,电子系统的构成 嵌入式处理器（ARM7） LPC2138,电子系统的构成 嵌入式处理器（ARM7） LPC2138,电子系统的构成 嵌入式处理器（ARM7） LPC2138,16/32位ARM7TDMI-S核，超小LQFP封装； 16/32/64kB片内SRAM； 128/256kB片内Flash程序存储器； 128位宽度接口/加速器可实现高达60 MHz工作频率； 通过片内boot装载程序实现在系统编程(ISP)和在应用编程(IAP)；Embedded ICE可实现断点和观察点；嵌入式跟踪宏单元(ETM)支持对执行代码进行无干扰的高速实时跟踪； 10位A/D转换器，转换时间低至2.44s； CAN接口，带有先进的验收滤波器； 多个串行接口：2个16C550工业标准UART、高速I2C接口(400 kHz)和2个SPI接口。,电子系统的构成 嵌入式处理器（ARM7） LPC2138,电子系统的构成 单片机 ADuC812/831,系统对存储器容量及I/O容量的需求 系统的程序存储器（ROM） 控制程序、中断向量、数据表格、系统参数 系统的数据工作区（RAM） 变量工作区 数据缓冲区(I/O缓冲区、显示缓冲区、通讯缓冲区) 数据保存区 堆栈区 IO接口寻址空间 开关量输入输出端口、模拟通道端口 键盘、显示器、通讯等I/O接口,电子系统的构成 存储器设计,存储器的种类及特性 FLASH 非易失，ISP块擦写，次数多，速度较快 EEPROM 非易失，ISP擦写，次数较多，速度慢 EPROM 非易失，紫外擦除，次数少，速度慢 NOVRAM 非易失，任意擦写，速度快 SRAM 易失，速度快 FIFO 易失，先进先出，速度快 双口RAM 易失，双端口，速度快 DRAM 易失，需刷新，速度较快,电子系统的构成 存储器设计,微机系统的存储器组织设计 了解系统对存储器形式和容量的需求 程序存储器 （FLASH,EEPROM） 数据表格 （FLASH,EEPROM） 系统参数区 （FLASH,RAM,EEPROM） 变量工作区、数据暂存区 （RAM） 数据缓冲区 （RAM,FIFO,双口RAM） 数据记录区 （EEPROM,NOVRAM,RAM）,电子系统的构成 存储器设计,微处理器的寻址能力 各种处理器的寻址能力各不相同 寻址空间地址设定的根据 程序存储器：PC复位后状态，系统配置参数 中断入口 数据存储器：中断向量地址 IO寻址方式：统一寻址、独立寻址,电子系统的构成 存储器设计,地址译码电路设计 高位地址选择芯片，低位地址选择片内单元 例：存储器组织容量1MByte，芯片容量128KByte 0000,0000,0000,0000,00000001,1111,1111,1111,1111 0010,0000,0000,0000,0000 0011,1111,1111,1111,1111 0100,0000,0000,0000,0000 0101,1111,1111,1111,1111 0110,0000,0000,0000,0000 0111,1111,1111,1111,1111 . 1110,0000,0000,0000,0000 1111,1111,1111,1111,1111,电子系统的构成 存储器设计,电子系统的构成 存储器设计,电子系统的构成 存储器设计,存储器的结构,电子系统的构成 存储器设计,双口RAM的结构,电子系统的构成 存储器设计,FIFO存储器的结构,电子系统的构成 存储器设计,基于映象模式下的存储器扩充 存储器的需求与微处理器的寻址能力的矛盾。 体选法扩充系统的存储器 将微处理器系统的存储器组织划分若干个64K字节的存储体。在每个存储体内部，仍由处理器的16位地址总线提供寻址用的地址信号。 在某一时刻，微处理器只能对某一个存储体进行操作。 微处理器通过存储体译码电路给出存储体的选通信号指定。,电子系统的构成 存储器设计,1编码寄存器的代码输出 存储器读写操作前，将存储体的编码通过数据总线写入编码寄存器。 2存储体选择信号的输出 编码寄存器输出代码经译码器译码后，指定的存储体的选通信号置为有效。 3存储体内的操作 处理器直接操作,电子系统的构成 存储器设计,电子系统的构成 存储器设计,映象模式下存储器的扩充 存储器映象(memory mapping)，也称存储器分页，或称为地址重定位 (address relocation) 容量为2N的存储器划分成容量为2L存储页面。 A0AL1直接与微处理器相连 ALAN1作为存储器页面地址。 存储器容量为2L的寻址空间向微处理器开放。存储器中的内容必须映象到2L容量的映象地址空间才能被存储器访问。,电子系统的构成 存储器设计,电子系统的构成 存储器设计,输入输出接口通道 输入输出种类 信号处理，信号调理 模拟量输入输出 开关量输入输出 定时计数器，RTC PWM，高速输入输出 人机界面 通讯接口 系统监视,电子系统的构成 输入输出通道,输入输出方式： 程序控制，中断控制，DMA方式，硬件控制 输入输出接口： TTL、CMOS中小规模器件 74LS245：并行输入接口，总线缓冲器 74LS273、 74LS373、74LS573 CD4000系列 Intel82XX系列器件 8255：并行输入接口 8155：并行输入接口、256byte RAM 8253：定时、计数器 8251：串行输入输出接口 8279：键盘、显示器接口 PLD器件（GAL、CPLD、FPGA） I2C器件，SPI器件 ADC，DAC,电子系统的构成 输入输出通道,电子系统的构成 输入输出通道,电子系统的构成 输入输出通道,DA转换通道 希望DA转换器输出一个连续的平滑的周期波形： 应该用尽可能多的数据点来描述一个周期的波形； 每个数据点应该有用尽可能高的分辨率，K2L,电子系统的构成 输入输出通道,AD转换通道 ADC的精度与分辨力 ADC的分辨力 ADC的精度 ADC的线性度 ADC的转换速率 ADC的参考电压,电子系统的构成 输入输出通道,采样保存电路必要性 采样速率与信号频率 转换孔径与允许的采样误差 采样的同时性 采样保持器所处的位置 ADC的通道数,电子系统的构成 输入输出通道,电子系统的构成 输入输出通道,电子系统的构成 输入输出通道,人机界面 显示器 LED指示灯 LED数码管 LCD七段码显示器 LCD字符显示器 LCD图形点阵显示器 键盘、开关 线选键盘、矩阵键盘 触摸屏 乒乓开关、微动开关、波段开关 拨码开关,电子系统的构成 输入输出通道,数据传输与通讯接口 系统内部数据传输 并行接口：需要握手联络信号 双口SRAM：速度快，可多次读取 FIFOSRAM：速度快，一次读取 I2C串行接口：500KBPS，占用资源少，主从结构 SPI串行接口：15MBPS，点对点 系统间数据通讯 RS232：串行，点对多，19.2KBPS，距离近 RS485：串行，500KBPS,主从结构，令牌网 距离远，抗干扰能力强 USB： 速度快，协议复杂 IEEE488（GPIB）：并行，主从结构 速度快，成本高,电子系统的构成 输入输出通道,电源 电源设计 电源电压的稳定度和纹波 电源的电流输出能力 输入电压范围 电源稳压器的电压差 dropout voltage 稳压器件的热容量与散热 电源的种类 工作电源：5V，3.3V，2.5V，1.8V；电流输出能力 模拟电源：12V，15V（ADC、DAC、多路开关、运算放大器） 基准电源：高精度，高稳定度，低漂移（ADC、DAC） 隔离电源：输入输出通道光电隔离电源 电源的种类 开关电源：重量轻，电流输出能力强，功耗低，噪声纹波大 线性电源：重量大，电流输出能力较弱，稳定性好，噪声低 集成稳压电源：直流输入，稳定性好，噪声低,电子系统的