嵌入式计算平台续教学课件

1、嵌入式计算平台续陈天洲1、组件接口存储器组件设备接口1.1 存储器组件选用存储块来扩展获得高带宽存储器三种主存结构单体单字单体多字多体交叉假设：送地址：4CC 每个字的访问时间： 24CC传输一个字的时间： 4CC块大小： 4字a)单体单字失配损失： 4*（4+24+4）=128CC带宽： 16B/128CC = 1/8 （字节/CC)b)单体多字提高带宽方法1失配损失： 1*（4+24+4）= 32CC带宽： 16B/32CC = 1/2 （字节/CC)代价：多路转换器，可能影响命中时间内存扩充不便、错误检测不便c)简单的多体交叉提高带宽方法2失配损失： 4+24+4*4=44CC带宽： 1

2、6/44 = 0.4 独立存储器模块提高带宽方法3目的：优化顺序访问支持独立无关访问公用地址线、数据线 设分开的地址线、数据线。避免存储器访问模块冲突提高带宽方法4取大的模块数编译优化：内外循环转换， 数组大小2n模块数取：（2n -1）的 质数 模块号=地址 mod 模块数 模块内地址=地址 mod 模块内字数 图（437/289）DRAM芯片内的交叉提高带宽方法51.2 设备接口部分设备直接接在总线上，无逻辑接口大部分通过逻辑接口连总线不同设备不同接口逻辑2、嵌入式系统设计框架嵌入式系统设计嵌入式系统框架图 简单的，嵌入式系统可以分为嵌入式硬件与嵌入式软件。 嵌入式硬件指的是嵌入式系统中物

3、理可见的部分。 撇开封装等因素，这里讨论的主要是嵌入式系统的硬件模块。 嵌入式软件嵌入式应用软件嵌入式操作系统嵌入式硬件嵌入式硬件模块嵌入式处理器嵌入式开发工具嵌入式硬件模块一般称为嵌入式系统板级产品。 提供了系统的各种资源，如存储、电源、接口、传感等等。 系统的各种资源由嵌入式处理器管理 嵌入式处理器 分为高端低端两个分叉的方向 低端的嵌入式系统使用的是低廉，简单控制的嵌入式系统，如报时功能等等，优点是是性价比高这个特点 高端嵌入式处理器一般是有大内存、高处理速度等特点 从“硬”的角度讲，高端嵌入式处理器大多是有JTAG口的，高端嵌入式处理器为网络互联与多媒体应用提供了广阔的平台 嵌入式应用

4、软件运行在嵌入式操作系统平台上早期的嵌入式系统中，如51,PIC单片机，没有嵌入式操作系统的早期的嵌入式应用软件就要管理整个系统，考虑到系统的复杂性带来开发的难度，这样的系统只能适用于控制功能不多的场景。嵌入式操作系统（Embedded OS）在嵌入式系统中是一个承上启下的结构统管系统的所有硬件资源，同时为嵌入式应用软件提供软接口（体现为一系列的API）由于应用环境限制的缘故，嵌入式操作系统对实时性要求比较高（这也正是不要linux作为嵌入式操作系统的原因），系统容量不大（系统存储空间有限）嵌入式系统的开发工具平台 包括:实时在线仿真系统ICE (In-Circuit Emulator)实时多

5、任务操作系统 (Real Time multi-tasking Operation System, RTOS) 、嵌入式硬件模块嵌入式仿真器嵌入式仿真/模拟软件嵌入式数据库嵌入式通信协议等等 开发工具选择 当前常用的实时操作系统 pSOSystem、VxWorks、VRTX、QNX、Nucleus Plus、WindowsCE 常用处理器（未考虑DSP） Intel 186EX、Intel 386ex、Intel 486/Pentium、Intel i960 8031/8051/8098、ARM Core Chip、Motorola 68K、Motolola PowerPC、AMD Am186

6、/Am386 常用编译器Microtec C/C+ Compiler、TAR EWmbedded Workbench、GreenHills Compiler、GCC、Diab C/C+ Compiler、MetaWare High C/C+/EC+ 常用调试器：XRAY Debugger、visionCLICK Tornado Debugger、SingleStep、IAR Embedded Workbench、CodeWarrior 常用仿真器：CodeICE、SuperTAP、CodeTAP、TRACE32、visionICE Advice 常用测试工具：CodeTest、LOGISCOP

7、E、Test Expert 构建嵌入式系统开发平台1、入门级 2、训练级3、高手级 4、大师级 1、入门级：用一个开发商支持的开发模块（操作系统硬件开发模块（购买或租借）开发系统），目标是搭建一个系统。相应的开发套件为：（1） 华恒HHCO5272-LCD-IDE-R1嵌入式Linux开发套件(价格9000元左右)研究意义：ColdFire 5272（内置10/100以太网，66MHz），UcLinux（源代码支持）（2） WH5307SDK（模块WH5307SOM电路板WH5307DBSDK软件）研究意义：ColdFire 5307（88.472MHz），UcLinux，嵌入式Interne

8、t2、训练级：用Linux/WinCE在现有硬件模块上跑起来，并对部分应用模块进行裁剪。应用开发的仿真。（1） 以色列786CoreModule（价格100美金/片）研究意义：PC兼容单板机，Celeron or Pentium-III selection, 400 - 700 MHz支持包括Linux、Dos（支持网络功能）、VxWorks和WindowsCE/98/NT等多种操作系统（2） ARM教育版DeltaOS开发套件（DeltaCoreLambdaIDEARM7EHP）研究意义：DeltaOS，LambdaTOOL，ARM7单板机3、高手级：修改部分内核，重建操作系统，熟悉多个操作

9、系统与多个处理器。着手定制硬件模块。（1） CAD-UL Workbench研究意义：X86系列CPU的开发环境和工具处于业界领先位（2） CodeWarrior* IDE 研究意义： 提供统一的图形用户界面来集成各种开发工具，支持多种主机平台、多种编程语言、多种处理器和多种实时操作系统，称为下一代集成开发环境。（3） pRISM+ 研究意义：是一个集成多种嵌入式应用系统开发、分析、测试工具的综合开发环境，是与pSOS实时操作系统结合得最紧密的集成开发环境。Tornadol/VxmWorks（4） TMS320VS5471 Development Bundle（Linux OS, driver

10、s, utilities, GNU ARM + C54x Linux tools）（价格：$8999）研究意义：DSP54xxARM7双核处理器（5） 闻亭无线移动嵌入式开发平台SA1110研究意义：StrongARM，PDA，蓝牙协议，WinCE 4、 大师级：自己动手搭建操作系统内核，拥有自有产权的硬件产品。（1） CCS 2.1 (OMAP)(价格$4500，相应的开发板子未计)研究意义：DSP55xxARM9，高性能嵌入式处理器未来主流之一（2） PXA250/210开发平台1：Intel PCA Development Kits开发平台2：Accelents PXA250 based

11、 IDPs（$5,495.00）研究意义：PXA，Intel的XScale最新架构，高性能嵌入式处理器未来主流之一 3、嵌入式系统设计嵌入式处理器 已经在整个世界半导体市场中占去了94%的份额 Intel的Pentium和Motorola的PowerPC实际上仅占6%的市场份额 嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器 嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行体系结构有30几个系列 嵌入式处理器嵌入式处理器的寻址空间一般从64kB到16MB，处理速度从0.1 MIPS到2000 MIPS，常用封装从8个引脚到144个引脚。 嵌入式计算机可以分成下面几类嵌入式微处理器(Embedde

12、d Microprocessor Unit, EMPU) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)嵌入式片上系统(System On Chip) 嵌入式处理器产品（19个）序号厂商主要芯片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国产嵌入式微处理器北京中芯微系统技术有限公司在2019年国际集成电路研讨会暨展览会中展示了两块处理器。其中方舟二号主频为266MHz，性能在300MIPS以上。4、使用微处理器设计4.1 系统的体系结构4.2 嵌入式硬件组件的设计方法4.3 PC机作为嵌入式系统平台的用法4.1 系统的体系结构A。硬件CPU总线存储器IO设备B。软件4.2 硬件设计主板设计评测主板完整解决方案存储器IO设备4.3 PC作为平台总线ISAPCIUSB软件BIOS（ROM）单