嵌入式微处理器及应用ppt课件

嵌入式微处理器及应用 许参10 537xs2015课程介绍 一 课程目的1 了解嵌入式系统概况 2 掌握S3C6410处理器的开发方法 3 初步掌握基于S3C6410的嵌入式Linux开发方法 课程介绍 二 学习内容1 嵌入式系统概况概念 嵌入式处理器 嵌入式操作系统等2 处理器S3C6410 2410的开发方法 当成单片机概况 结构 各个内部模块3 基于S3C6410的嵌入式Linux开发方法Linux系统开发 驱动程序 应用程序4 时间安排 课程介绍 三 学习方法1 兴趣 认识为先导 自主学习为主2 分组学习 3人一组每组一套开发板 可相互讨论3 学习嵌入式 实验为主1 32理论 32实验 实验会更多2 在实验室上课4 学习Linux方法 读代码1 移植的需要 2 开发的需要5 观看视频四 考核方法开卷考试60 实验30 平时表现10 课程介绍 五 经典参考书嵌入式Linux开发 嵌入式Linux开发完全手册 韦东山Linux操作系统 鸟哥的Linux私房菜 基础学习篇 Linux驱动 Linux设备驱动程序 精通Linux设备驱动程序开发 Linux内核 深入理解Linux内核 Linux编程 UNIX环境高级编程 Android开发 疯狂Android讲义 网络资源 第一章嵌入式系统概述 1 1嵌入式系统简介1 2嵌入式处理器1 3嵌入式操作系统介绍1 4ARM系列处理器简介 嵌入式系统目前被国内计算机界普遍认同的定义是 以应用为中心 以计算机技术为基础 软 硬件可裁剪 适应应用系统对功能 可靠性 成本 体积 功耗等有严格要求的专用计算机系统 由嵌入式系统的定义可以看出 嵌入式系统明显的特点有 嵌入式系统是一个专用计算机系统 有别于通用计算机系统 专用 专门的应用 要求 功能 可靠性 成本 体积 功耗 实现方法 软 硬件可裁剪 1 1嵌入式系统简介 一 嵌入式系统定义 二 嵌入式系统的应用领域 通信设备汽车电子数字消费类工业控制仪器仪表数字医疗设备信息家电 嵌入 无处不在 1 1嵌入式系统简介 1 2 1嵌入式处理器分类按处理器的应用领域 广义上将其分为4类 嵌入式微处理器 广义 嵌入式微控制器 单片机 嵌入式数字信号处理器 DSP 嵌入式微处理器 狭义 可编程逻辑器件 PLD 1 2嵌入式处理器 每个半导体制造商根据各自不同的应用领域 加入适当的外围电路 从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场 目前已遍及 工业控制 消费类电子 通信系统 网络系统 无线系统等 ARM目前占据的市场份额 75 32位RISC处理器市场 90 手机处理器市场 30 上网本处理器市场 80 平板电脑处理器市场 四种处理器的简单比较 单片机 资源少 成本低嵌入式微处理器 资源多 成本高DSP 运算速度快 用于信号处理 三个特色PLD FPGA 硬件编程 1 2 2主流嵌入式微处理器介绍 ARMARM是英文AcornRISCMachine的缩写 Acorn是英国剑桥的一个计算机公司 1985年开发出第一代ARMRISC处理器原型 1990年 Acorn将公司名称改为AdvancedRISCMachineLimited 先进RISC机器公司 缩写仍为ARM ARM公司的32位嵌入式RISC处理器 在低功耗 低成本和高性能的嵌入式系统应用领域占据领先地位 ARM公司是全球领先的16 32位RISC微处理器知识产权 IntellectualProperty IP 设计供应商 ARM公司本身并不生产芯片 而是通过转让IP核 由合作伙伴生产各种型号的微处理器芯片 目前ARM的合作伙伴在全世界已经超过100个 许多著名半导体公司与ARM公司有着合作关系 MIPSMIPS是MicroprocessorwithoutInterlockedPipelineStages的缩写 意思为内部无互锁流水线微处理器 MIPS也是一种处理器的内核标准 MIPS体系结构具有良好的可扩展性 并且能够满足超低功耗微处理器的需求 MIPS处理器源于20世纪80年代初 由美国斯坦福大学电机系Hennessy教授领导的研究小组研制出来 MIPS计算机公司1984年成立于硅谷 1992年 SGI收购了MIPS计算机公司 1998年MIPS脱离SGI 成为MIPS技术公司 MIPS技术公司是一家设计和制造高性能 高档次的嵌入式32 64位微处理器的公司 在RISC处理器方面占有重要地位 近年来 MIPS公司开发了高性能 低功耗的32位处理器内核MIPS3224KE系列 产品广泛用于机顶盒 DVD刻录机 MODEM IP电话 数码相机 蜂窝电话 视频游戏机 路由器 激光打印机 复印机 扫描仪等产品 2007年 MIPS公司推出了MIPS3274K内核产品 是当时嵌入式市场运行速度最快的处理器内核 主频速度为1GHz PowerPCPowerPC微处理器早期由IBM Motorola和Apple公司共同投资开发 生产了PowerPC601 1994年 602 1995年 604 1995年 和620 1997年 此后PowerPC微处理器由IBM公司和Motorola公司分别生产 迄今为止 Motorola公司共生产了6代产品 它们是G1 G2 G3 G4 G5和G6 Motorola公司生产的PowerPC微处理器芯片产品编号前有 MPC 前缀 如G5中的MPC855T G6中的MPC860DE MPC860P等 2004年 Motorola公司分拆半导体部门 组建了新公司Freescale 飞思卡尔 由该公司继续MPC微处理器的技术支持和新产品研发 目前 IBM公司的PowerPC微处理器芯片产品有4个系列 分别是4XX综合处理器 4XX处理器核 7XX高性能32位微处理器和9XX超高性能64位微处理器 PowerPC系列微处理器的品种较多 既有通用处理器 又有嵌入式控制器和内核 应用范围也非常广泛 从高端工作站 服务器到桌面计算系统 从消费类电子产品到大型通信设备 都有着广泛的应用 其他嵌入式微处理器Motorola公司的68xxx Compaq公司的Alpha HP公司的PARISC Sun公司的Sparc Hitachi的SH 飞利浦的LPC等嵌入式微处理器也有着广泛的应用 嵌入式处理器的使用量 1 3嵌入式操作系统介绍 1 3 1嵌入式操作系统主要特点 实时性 优先级高的任务立即执行 可移植 可应用在不同的处理器上 内核小型化 Linux内核 网络驱动200KBytes 可裁剪 适应嵌入式系统要求 1 3 2主流嵌入式操作系统简介 嵌入式Linux cLinux 无存储管理单元MMU WindowsCEVxWorksQNX C OSIISymbianOSPalmOSAndroidIOS 1 嵌入式Linux1991年林纳斯 托瓦兹开发的 Linux主要特点有 开放源码 内核小 200k 几M 功能强大 运行稳定 效率高 易于定制裁剪 可移植到数十种微处理器上 支持大量的外围硬件设备 驱动程序丰富 有大量的开发工具 良好的开发环境 对以太网 千兆以太网 无线网络 令牌网 光纤网 卫星网等多种联网方式提供了全面的支持 在图像处理 文件管理及多任务支持等方面 Linux也提供了较强的支持 缺点 实时性不够好 2 WindowsCEWindowsCE是一个简洁 高效率的多平台操作系统 是Microsoft完全独立开发的操作系统 是从整体上为有限资源的平台设计的多线程 完全优先级 多任务的操作系统 操作系统内核占据最少200KBROM空间 应用对象是移动设备WINCE开发相对较容易 开发周期短 内核完善 主要是应用层开发 源码不开放 需要付费授权 3 VxWorksVxWorks是美国WindRiverSystem公司 风河公司 即WRS公司 推出的一个实时操作系统 以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信 军事 航空 航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中 是目前使用最广泛 市场占有率最高的商用嵌入式操作系统 可以移植到多种处理器 如x86 Motorola68xxx MIPSRXxxx PowerPC StrongARM ARM等 VxWorks具有多达1800个功能强大的应用程序接口 API 系统的可靠性非常高 4 C OS C OS是源码公开的实时嵌入式操作系统 C OS 提供了嵌入式系统的基本功能 其核心代码短小精干 C OS 对于大型商用嵌入式系统而言 是轻量级嵌入式操作系统 C OS 主要特点包括 源码公开 可移植性强 可裁剪 占先式 多任务 稳定性和可靠性都很强 C OS 已经被移植到许多微处理器上运行 如ARM系列 Intel的8051 80 x86系列 Motorola的PowerPC和68xxx 68HC11等系列 5 QNXQuickUnix简称 是一种商用的类Unix实时操作系统 遵从POSIX PortableOperatingSystemInterface 规范 POSIX是为了提高UNIX环境下应用程序的可移植性 QNX是一个分布式 嵌入式 可规模扩展的实时操作系统 QNX是业界公认的X86平台上最好的嵌入式实时操作系统之一QNX主要开发汽车 通讯设备所使用的操作系统 QNX在车用市场占有率达到75 此外 QNX的最大客户订单来源于思科系统 PalmOSPalmOS是3COM公司PalmComputing掌上电脑公司的产品 主要应用在PDA PersonalDigitalAssistant 掌上电脑 中 2001年左右占据PDA市场的90 SymbianOS诺基亚手机 8 Android基于Linux平台的开源手机操作系统 由谷歌公司开发 2008年9月份正式发布Android1 0 之后迅速在智能手机中得到广泛应用 开源 开放性 9 iOSiOS是由苹果公司开发的移动操作系统 苹果公司在2007年1月9日发布 iOS与苹果的MacOS操作系统一样 属于类Unix的商业操作系统 不开源 主要在苹果公司的产品中使用 1 5ARM系列嵌入式微处理器简介 处理器处理器核处理器架构AMBA总线 1 5ARM系列嵌入式微处理器简介 处理器处理器核 处理器核心 运算 指令执行 存储管理处理器架构 ARM指令集版本AMBA总线 AMBA AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture 提供一种特殊的机制 可将RISC处理器核集成在其它IP芯核和外设中 1 5 1ARM处理器命名规则 ARM926EJ S Familynumber7 ARM79 ARM910 ARM1011 ARM11 Memorysystem2 Cache MMU ProcessID4 Cache MPU6 Writebuffer nocache Memorysize0 Cachesize 4 128KB 2 Reducedcachesize6 TCM Synthesizable ExtensionsE DSPextensionJ JazelleextensionT Thumbsupport 1 5 2ARM体系结构和处理器系列 流水线 典型的ARM处理器核产品 ARM7SamSung公司的 S3C4510 S3C44B0CirrusLogic公司的 EP7211 EP7212 EP7312Atmel公司的 At91M40800 At91R40807Piliph公司的 LPC2104 05 06LinkUpSystems公司的ARM系列 L7200 L7205NetSilicon公司的 NET 15