嵌入式ARM结构修正版 第一章

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1.2.4 DSP 微处理器
1.DSP与DSPs的区别
2.DSP应用的广泛性，尤其在通信行业
3.主要公司：TI、AD、Lucent、Motorola
4.DSP结构：哈佛结构 －－引申： 哈佛结构，如单片机等，其程序存储器与数据 存储器都是统一编址
冯.诺依曼结构：ARM、X86等
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1.2.5 嵌入式微处理器的选型原则
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嵌入式系统—硬件系统
ALU（算术与逻辑运算单元）
CPU 主机 时钟 /电源 外设 （I/O）
CU（时序与控制单元）
内存(cache) 外部存储器 输入设备及接口（并行或串行） 输出设备及接口（并行或串行）
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嵌入式系统—硬件系统
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嵌入式系统—软件
嵌入式系统的软件开发过程
C/C++ 编译器 目标文件 C/C++ 编译器 目标文件 链接器 可重定位程序 定址器 可执行文件
内存管理、多任务管理和外围设备管理
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二、嵌入式操作系统（Embedded Operating System）
1、作用：负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、调 度、控制、协调；它必须体现其所在系统的特征，能够通 过加载/卸载某些模块来达到系统所要求的功能。 2、特点： EOS是相对于一般操作系统而言的，它除具备了一般操 作系统最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、 文件处理等外，还有以下特点。 强稳定性，弱交互性 较强的实时性： 可伸缩性：开放、可伸缩性的体系结构； 外设接口的统一性：提供各种设备驱动接口。 根据实时性的差别，应用于嵌入式系统中的嵌入式 操作系统，又可分为“实时”与“通用型”两种。 31

找到软硬件设计中的错误 减少风险 节约成本 提高性能
测试什么: 功能调试(黑盒测试)

压力测试,边界测试,异常测试 错误测试,随机测试,性能测试������ 语句测试,判定和分支测试,条件覆盖
嵌入式ARM结构与开发
(计算机结构) ARM 是Advanced RISC machines（简称） RISC (精简指令集）
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1.课程概述
本课程将以当今最流行嵌入式处理器ARM, 作为实例来讲解移动通信计算机的体系结 构.
2.本课程学习目的
该课程是一期《现代计算机结构综述》的具 体而微。学习该课程，通过了解当前一种最 流行的的嵌入式计算机的内部结构实现，为 接下来的学习和工作打下基础。
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第一章 嵌入式系统概述 ARM CPU 概述
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本章学习内容
嵌入式系统概述 嵌入式系统结构原理 嵌入式系统—软件 微处理器介绍 XScale简介
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1.1.1 嵌入式系统的定义
嵌入式系统:Embedded System 广义上：凡是不用于通用目的的可编程计算机设 备，就可以算是嵌入式计算机系统。
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ARM CPU 的特点 1，体积小，低功耗，低成本，高性能 2.支持16位Thumb指令集，兼容8/16位的 机器 3.大量使用寄存器，指令速度比较快 4.大多数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.指令长短固定
1.1.4嵌入式系统与PC的不同
一般专用于特定的任务，而PC是一个通用计算机。 使用多种类型的处理器和处理器体系结构。 及其关注成本 有实时约束 使用实时多任务操作系统 软件故障造成的后果比PC系统更严重 大多有功耗约束 经常在极端的环境下运行 系统资源比PC少的多 通常所有的目标代码存放在ROM中 需要专用工具和方法进行开发设计 嵌入式系统的数量远远超过PC
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1.1.7巨大的市场
计算机应用的普及、互联网技术的实用以及纳 米微电子技术的突破，正有力推动着21 世纪工 业生产，商业活动科学试验和家庭生活等领域自 动化和信息化进程。 • 嵌入式产品的巨大商机－－全过程自动化产品 制造、大范围电子商务活动、高度协同科学实验 以及现代化家庭起居。 • 你接触的每一样东西将装有芯片和嵌入式软件。
嵌入式系统的软件使用交叉开发平台进行开发。

系统软件和应用软件在主机开发平台上开发 系统软件和应用软件在嵌入式硬件平台上运 行。
宿主机（Host）是用来开发嵌入式软件的系统。 目标机（Target）是被开发的目的嵌入式系统。 交叉编译器（Cross-compiler）是进行交叉平台开发 的主要软件工具。它是运行在一种处理器体系结构上， 但是可以生成在另一种不同的处理器体系结构上运行 的目标代码的编译器。
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嵌入式系统—软件
嵌入式系统的软件开发过程
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嵌入式系统—软件
嵌入式系统的软件开发过程
嵌入式系统
………
…
………
…
main() { int a=98, b; -> b=a-32; b=b+5/9.0; } 在线 仿真器
嵌入式系统
………
… …
主机 模拟器 （运行于主机）
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嵌入式系统的测试
测试目的:
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汇编语言 汇编器 目标文件
嵌入式系统—软件
嵌入式系统的软件开发过程 嵌入式系统处理的对象比较多，也比较复杂。 为此，系统往往把这些对象作为任务的软件模块来 处理。 例如在Intel XScale 处理器的系统的LCD 液晶上 定时闪烁显示“Hello World”，并通过串行口向 主机发送信息。 需要编写哪些程序？
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1.1.5 嵌入式系统的应用
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嵌入式系统嵌入式系统的产品
网络设备:交换机、路由器,MODEM������ 消费电子:手机、MP3、PDA 、可视电话、电视 机顶盒、数字电视、数码照相机、数码摄像 机、信息家电������ 办公设备:打印机、传真机、扫描仪������ 汽车电子:ABS(防死锁刹车系统)、供油喷射控 制系统、车载GPS。 工业控制:各种自动控制设备
2.应用领域：“无所不有” 3.特点：RISC，32位，同时支持16位Thumb 4.内核硬件的系列:ARM7、ARM9、StrongARM等 指令体系结构：V1版架构～V5版架构，ARM7/9对应V4，而ARM10
和Xscale对应V5 特注：对于芯片技术而言，要注意先“软”后“硬”的设计特点
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1.1.6 嵌入式系统的发展
嵌入式系统的兴起是在1971年，由Intel公司推出有史以 来第一个4位微处理器4004 第一个商品化的16位嵌入式系统微处理器是德州仪器公司 所推出的9940 (播放器) 嵌入式系统走独立发展道路，即单芯片化道路 在探索单片机的发展道路时，有过两种模式，即“Σ模式” 与“创新模式” 单片机的技术发展经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。 目前最受市场欢迎的嵌入式处理器就是由ARM公司出品的 ARM系列处理器。
调查市场上已有的CPU供应商。 CPU的处理速度
技术指标。
处理器的低功耗。
处理器的软件支持工具。
处理器是否内置调试工具。 处理器供应商是否提供评估板。
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1.3 嵌入式操作系统
一、基本概念
1.引子 PC：windows , Linux
服务器：UNIX,LINUX,Windows Server
嵌入式：uc/OS,windows CE, windows XP embedded 2.对于以前的单片机、DSP等：整体就是个控制软件 现代产品软件思想：BSP＋OS＋AP 3.操作系统的三个任务：
1.嵌入式系统的三部分：
（1）硬件
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2）应用软件
（3）实时或非实时操作系统
2.嵌入式系统的平台化设计方法：硬件平台、软件平台
嵌入式系统的硬件组成
GUI
应用程序
应用软件
C库
操作系统
驱动程序
系统软件
处
flash
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理
器
外 设
硬件
内存
1.1.3 嵌入式系统的特点
特点：
应用的特定性和广泛性 技术、知识、资金的密集性 高效性 较长的生命周期 高可靠性 软硬一体，软件为主 无自举开发能力
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3.本课程学习内容
• • • • •
嵌入式系统概述 ARM微处理器体系结构 ARM指令系统和寻址方式 ARM处理器及接口技术 ARM集成开发环境ADS使用
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4.本课程学习方法及建议
方法1:预习---利用1周的时间将下周要讲的 内容看1到2遍. 方法2:温习---利用利用实践课巩固所学知 识,用开发板或软件模拟器去掌 握相关知识点(推荐Skyeye) 方法3:网上研习,去相关的官方网站学习相 关的知识点,去专业的技术论坛 和QQ群增长知识.
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1.1.2 嵌入式系统的组成
图形应用 嵌入式 浏览器 嵌入式 数据库 数据库 应用 Java应 用程序 行业应 用程序 集※ 成 开 发 环 境 ， 开 发 工 具 链
GUI
J2ME
针对行业用户的库
POSIX兼容C语言库
嵌入式Rabbit Linux内核 设备驱动程序
硬件平台
ARM,X86,PPC,MIPS、Xscale和龙芯等
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1.2 嵌入式处理器
1.2.1 嵌入式处理器的分类 一、广义上的分类
1) 嵌入式微处理器（Embedded Microprocessor
Unit, EMPU）
2) 嵌 入 式 微 控 制 器 （ Microcontroller Unit,
MCU）
3) 嵌 入 式 DSP （ Embedded Digital Signal
•
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1.1.8创新的机遇
• 通用计算机产业是垄断的。 • 嵌入式系统与技术是一个分散的工业，充满竞争、 机遇与创新。 • 没有哪一个系列的处理器和操作系统能够垄断全 部市场即便在体系结构上存在着主流，但各不相同 的应用领域决定了不可能有少数公司，少数产品垄 断全部市场。因此嵌入式系统领域的产品和技术， 必然是高度分散的，留给各个行业的中小规模高技 术公司的创新余地很大。