生物医学工程学习小结

穆怀喜,精密仪器与光电子工程学院,学习小结,第一台专为苹果产品设计的血压仪iHealth,友善之臂Tiny6410,Tiny6410,Tiny6410是一款以ARM11芯片(三星S3C6410)作为主处理器的嵌入式核心板，该CPU基于ARM1176JZF-S核设计，内部集成了强大的多媒体处理单元，支持Mpeg4,H.264/H.263等格式的视频文件硬件编解码可同时输出至LCD和TV显示；它还并带有3D图形硬件加速器，以实现OpenGLES1.1&2.0加速渲染，另外它还支持2D图形图像的平滑缩放，翻转等操作。,Tiny6410核心板资源概览,CPU处理器SamsungS3C6410A，ARM1176JZF-S核，主频533MHz，最高667MhzDDRRAM内存在128M/256MDDRRAM,32bit数据总线FLASH存储在板2GBMLC(三星2代)NandFlash,(可选256M/1GBSLCNandFlash)操作系统支持Linux2.6.38WindowsCE.NET6.0(R3)Android2.3.2Ubuntu-0910,Tiny6410的开发底板,ARM,ARM（AdvancedRISCMachines）处理器是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。更早称作AcornRISCMachine。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集。一般来讲比等价32位代码节省达35，却能保留32位系统的所有优势。,ARM处理器特点,1、体积小、低功耗、低成本、高性能；2、支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；3、大量使用寄存器，指令执行速度更快；4、大多数数据操作都在寄存器中完成；5、寻址方式灵活简单，执行效率高；6、指令长度固定。,ARM工作模式,1，用户模式：用于正常执行程序2，快速中断模式：用于高速数据传输3，外部中断模式：用于通常的中断处理4，管理模式：操作系统使用的保护模式5，数据访问终止模式：当数据或指令预取终止时进入该模式，用于虚拟存储及存储保护。6，系统模式：运行具有特权的操作系统任务7，未定义的指令中止模式：当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件。,ARM处理器结构,体系结构RISC（ReducedInstructionSetComputer）RISC结构优先选取使用频最高的简单指令，避免复杂指令；将指令长度固定，指令格式和寻地方式种类减少；以控制逻辑为主，不用或少用微码控制,ARM处理器结构,寄存器结构ARM处理器共有37个寄存器，被分为若干个组这些寄存器包括：1，31个通用寄存器，包括程序计数器，均为32位的寄存器。2，6个状态寄存器，用以标识CPU的工作状态及程序的运行状态，均为32位，目前只使用了其中的一部分。,ARM寄存器,ARM寄存器,ARM处理器结构,指令结构ARM微处理器的在较新的体系结构中支持两种指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令为32位的长度，Thumb指令为16位长度。Thumb指令集为ARM指令集的功能子集，但与等价的ARM代码相比较，可节省3040以上的存储空间，同时具备32位代码的所有优点。,嵌入式ARM控制系统的功能模块,ARM处理器系列,ARM内核,自由软件中的操作系统：Linux,商业软件（commercialsoftware）是在计算机软件中，指被作为商品进行交易的软件。共享软件是以“先使用后付费”的方式销售的享有版权的软件。自由软件根据自由软件基金会的定义，是一种可以不受限制地自由使用、复制、研究、修改和分发的软件。,Linux操作系统,操作系统（OS）是一管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统是一个庞大的管理控制程序.大致包括5个方面的管理功能：进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。Linux操作系统主要提供以下功能：进程管理；文件系统；网络通讯；安全机制；驱动程序。,Linux进程控制,进程互斥：两个或两个以上的进程,不能同时进入关于同一组共享变量的临界区域,否则可能发生与时间有关的错误,这种现象被称作进程互斥。进程同步：异步环境下的一组并发进程因直接制约而互相发送消息而进行互相合作、互相等待，使得各进程按一定的速度执行的过程称为进程间的同步。进程调度：无论是在批处理系统还是分时系统中，用户进程数一般都多于处理机数、这将导致它们互相争夺处理机。另外，系统进程也同样需要使用处理机。这就要求进程调度程序按一定的策略，动态地把处理机分配给处于就绪队列中的某一个进程，以使之执行。,Linux进程通信,为什么进程间需要通信？1，数据传输；2，资源共享；3，通知事件；4，进程控制Linux使用的进程间通信方式：1，管道；2，信号；3，消息队列；4，共享内存；5，信号量；6，套接字。,Linux网络,TCP协议,TransmissionControlProtocol传输控制协议TCP是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的运输层（Transportlayer）通信协议，在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能。,UDP协议,UDP是UserDatagramProtocol的简称，中文名是用户数据包协议，是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。它是IETFRFC768是UDP的正式规范。,IP协议,IP是英文InternetProtocol（网络之间互连的协议）的缩写，中文简称为“网协”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。IP地址具有唯一性，根据用户性质的不同，可以分为5类。,协议封装,嵌入式操作系统,根据IEEE（电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”。国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。,嵌入式操作系统特点,1，系统内核小。2，专用性强。3，系统精简。4，高实时性系统软件。5，嵌入式软件使用多任务的操作系统。6，嵌入式系统开发需要开发工具和环境。,嵌入式微处理器,1）对实时任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。2）具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利