嵌入式系统第四讲

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3、嵌入式操作系统介绍

3、嵌入式操作系统介绍
嵌入式系统设计与实例开发
——ARM与C/OS-Ⅱ
北京航空航天大学 智能嵌入式技术工作室
王田苗 魏洪兴
1
第四讲、嵌入式实时操作系统分析
一、操作系统概述 二、嵌入式实时操作系统C/OS 三、嵌入式Linux简介 四、WinCE
2
一、操作系统的发展
串行处理 简单批处理系统——IBMSYS 多通道程序批处理系统 分时操作系统 实时操作系统
33
任务控制块结构
Struct os_tcb {
OS_STK *OSTCBStkPtr;
struct os_tcb *OSTCBNext; struct os_tcb *OSTCBprev;
事件控制块的指针
OS_EVENT *OSTCBEventPtr;
void
*OSTCBMsg;
INT16U OSTCBDly; INT8U OSTCBStat;
21
µC/OS-II提供的系统服务
信号量 带互斥机制的信号量
减少优先级倒置的问题 事件标志 消息信箱 消息队列 内存管理 时钟管理 任务管理
22
µC/GUI and µC/FS
µC/GUI 嵌入式的用户界面 用ANSI C书写 支持任何8, 16, 32-bits CPU 彩色,灰、度,等级或黑白显示 代码尺寸小
3
批处理操作系统
工作方式: 用户将作业交给系统操作员 系统操作员将许多用户的作业组成一批作业 之后输入到计算机中,在系统中形成一个自动转接
的连续的作业流 启动操作系统 系统自动、依次执行每个作业 最后由操作员将作业结果交给用户
4
分时操作系统
工作方式:
一台主机连接了若干个终端 每个终端有一个用户在使用 交互式的向系统提出命令请求 系统接受每个用户的命令 采用时间片轮转方式处理服务请求 并通过交互方式在终端上向用户显示结果 用户根据上步结果发出下道命令

嵌入式系统课程大纲

嵌入式系统课程大纲

嵌入式系统课程大纲第一部分:课程简介嵌入式系统是现代科技领域中非常重要的一个分支。

本课程旨在介绍嵌入式系统的概念、原理和应用,并通过实际案例来培养学生的实践能力和创新思维。

本课程的大纲将详细介绍课程的目标、内容、教学方法和评估方式。

第二部分:课程目标本课程的目标主要包括以下几个方面:1. 理解嵌入式系统的基本概念和原理;2. 掌握嵌入式系统的设计和开发方法;3. 熟悉常用的嵌入式系统平台和工具;4. 培养学生的实践能力和解决问题的能力;5. 培养学生的团队协作和沟通能力。

第三部分:课程内容本课程主要包括以下几个模块:模块一:嵌入式系统基础1. 嵌入式系统概述- 嵌入式系统定义和特点- 嵌入式系统的应用领域和发展趋势2. 嵌入式系统原理- 处理器架构和指令集- 内存和外设的访问方式- 中断和异常处理机制模块二:嵌入式系统设计1. 嵌入式系统设计流程- 系统需求分析- 系统架构设计- 硬件和软件设计- 系统验证和调试2. 嵌入式系统设计方法- 硬件描述语言(HDL)的应用- 硬件/软件协同设计方法- 电路板设计和布局模块三:嵌入式系统开发1. 嵌入式系统开发工具和环境- 开发板和开发套件的选择和使用- 嵌入式操作系统的选择和配置- 开发和调试工具的使用2. 嵌入式软件开发- 嵌入式软件架构和设计- 嵌入式软件编程语言和工具- 驱动程序和应用软件的开发第四部分:教学方法1. 理论讲授:通过课堂授课介绍嵌入式系统的相关概念和原理。

2. 实践操作:通过实验和项目实践培养学生的实际操作能力。

3. 讨论互动:组织学生进行小组讨论和案例分析,促进学生之间的交流和合作。

4. 实例演示:通过真实的案例演示,展示嵌入式系统的应用和开发过程。

第五部分:评估方式1. 平时表现:包括课堂参与、作业完成情况等。

2. 实验和项目报告:学生通过完成实验和项目,并撰写实验报告和项目报告来展示实践能力。

3. 期末考试:对学生对嵌入式系统相关概念和原理的掌握程度进行考核。

嵌入式系统课程大纲

嵌入式系统课程大纲

嵌入式系统课程大纲一、课程简介嵌入式系统是以计算机技术为基础,实现特定功能的系统。

本课程旨在介绍嵌入式系统的基本原理、设计方法及开发技术。

学生将学习到嵌入式系统的硬件与软件之间的紧密集成,以及如何应用嵌入式系统解决实际问题。

二、课程目标1. 理解嵌入式系统的基本概念和设计原理;2. 掌握嵌入式系统的硬件与软件开发技术;3. 学习嵌入式系统的应用案例,并能独立完成相关项目;4. 培养学生的创新思维和问题解决能力。

三、课程内容1. 嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统定义及特点1.2 嵌入式系统发展历程1.3 嵌入式系统的应用领域2. 嵌入式系统硬件设计基础2.1 单片机概述2.2 计算机体系结构及指令集2.3 嵌入式系统的接口技术2.4 嵌入式系统的存储技术3. 嵌入式系统软件开发基础3.1 嵌入式系统软件设计流程3.2 嵌入式系统操作系统3.3 嵌入式系统的编程语言3.4 嵌入式系统的调试与测试4. 嵌入式系统的应用案例4.1 嵌入式系统在智能家居中的应用4.2 嵌入式系统在工业控制中的应用4.3 嵌入式系统在医疗设备中的应用4.4 嵌入式系统在无人机中的应用五、课程评估1. 平时作业:占总成绩的20%包括课堂练习、实验报告和小型项目。

2. 期中考试:占总成绩的30%考核学生对课程知识的理解和掌握程度。

3. 期末项目:占总成绩的50%要求学生独立完成一个嵌入式系统开发项目,并提交相应的设计方案和实现报告。

六、参考教材1. 嵌入式系统设计与开发,李明著,电子工业出版社,2017年2. 嵌入式系统原理与设计,张立新著,清华大学出版社,2018年七、备注本课程将提供实验室设备供学生使用,学生可以自行选择项目开发的硬件平台和开发环境。

同时,学生也可以自愿参与相关嵌入式系统开发竞赛,以提升自己的实践能力和创新能力。

八、教学团队本课程由经验丰富的嵌入式系统开发工程师和计算机科学与技术专业教师组成的教学团队共同授课,保证教学质量和学生学习效果。

嵌入式系统讲义3_04

嵌入式系统讲义3_04

10
第三章 嵌入式处理器
PC104插槽
功耗小于4.5瓦
2020/11/15
© 国防科技大学计算机学院601室
11
第三章 嵌入式处理器
摘自周立 功网站
PC104
2020/11/15
© 国防科技大学计算机学院601室
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第三章 嵌入式处理器
1、嵌入式微处理器(续)
Biscuit PC单板机
➢ 特点 • 一体化计算机 • 低成本 • 形状像饼干,俗称饼干计算机
• CPU核——用于各种集成的系统芯片(System-OnChip,SOC)设备上
➢ 生产公司:IBM、Motorola
2020/11/15
© 国防科技大学计算机学院601室
9
第三章 嵌入式处理器
1、嵌入式微处理器(续)
PC/104、PC/104+单板机
➢ 规范 • 1996年6月公布了PC/104规范3.2版
• 8051系列(8位)、MSP430(16位)
2020/11/15
© 国防科技大学计算机学院601室
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第三章 嵌入式处理器
2、微控制器(续)
高档微控制器
➢ CPU+总线仲裁器+ DMA控制器+中断控制器+I/O接口 +存储控制器+外接存储器/少量片内存储器(Flash、 SRAM、SDRAM)
1、嵌入式微处理器——EMPU
➢ Embedded MicroProcessor Unit
2、微控制器——MCU
➢ MicroController Unit
3、DSP处理器——DSP
➢ Digital Signal Processor ➢ Digital Signal Processing——数字信号处理

嵌入式系统原理与设计 教学课件(共82张PPT)

嵌入式系统原理与设计 教学课件(共82张PPT)
系统是采用一体化的监控程序,不存在操作系统平 台。而今天组成嵌入式系统的基本硬件构件已较复
杂,如:16位、32位CPU或特殊功能的微处理器、 特定功能的集成芯片、FPGA或CPLD等,其软
件设计的复杂性成倍增长。因此研究嵌入式系统的
设计原理及技术,提供系统的设计方法和开发工具是 嵌入式计算学科的关键技术。
嵌入式微处理器分类
嵌入式处理器
嵌入式微控制器 (MCU)
嵌入式DSP处理器 (DSP)
嵌入式微处理器 (MPU)
嵌入式片上系统 (System On Chip)
1、嵌入式微控制器(MCU)
• 嵌入式微控制器的典型代表是单片机这 种8位的电子器件目前在嵌入式设备中 仍然有着极其广泛的应用。
• 单片机芯片内部集成ROM/EPROM、 RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、 看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、 A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等 各种必要功能和外设。
要求程序编写和编译工具的质量要高,以减少程序二进制代码长度、提 高执行速度。
以微处理器为核心
• 我们设计一个数字系统可以有很多种方法,如:定制
逻辑、现场可编程门阵列(FPGA)等,那么为什 么在设计嵌入式系统时要以微处理器为核心呢? 这主要有两种原因:
• (1)用微处理器是实现数字系统一种十分便捷、有 效的方法;
嵌入式系统的特征
• 可接5种GPS接收器; 嵌入式系统是以微处理器为核心的,嵌 入在其他设备中的专用计算机系统。它 5个按键需要和屏幕菜单显示组合起来完成这些功能。
在移动地图这个例子中,电能消耗特别重要,设计时应尽量减少存储器读/写,因为存储器访问是主要的功耗来源,存储器的访问必须精心安排 ,以避免多次读取相同的数据。

《嵌入式原理系统》课件

《嵌入式原理系统》课件
模块化设计原则
模块间应保持松耦合、高内聚,模块接口应清晰、规范。
模块化设计方法
可以采用自顶向下的设计和分层设计等方法进行模块化设计。
嵌入式软件的测试与优化
测试方法
单元测试、集成测试和系统测试是常用的嵌入式软件 测试方法。
优化方法
代码优化、算法优化和系统优化是常用的嵌入式软件 优化方法。
性能评估
通过性能评估可以衡量嵌入式软件的性能指标,如响 应时间、功耗和可靠性等。
嵌入式传感器与执行器接口
分析嵌入式传感器与执行器的接口标准,如ADC、DAC等。
嵌入式传感器与执行器应用
介绍嵌入式传感器与执行器在实际应用中的实现方式,如温度检测、 压力控制等。
03
嵌入式操作系统原理
嵌入式操作系统的特点与分类
总结词:概述
可裁剪性:根据实际应用需求,嵌入式操作系统可以进 行定制和裁剪,以减小体积和资源占用。
嵌入式总线与接口协议
分析嵌入式总线与接口的协议标准,如RS-232、I2C、SPI等。
嵌入式总线与接口应用
介绍嵌入式总线与接口在实际应用中的实现方式,如串口通信、I/O控制等。
嵌入式传感器与执行器
嵌入式传感器与执行器概述
介绍嵌入式传感器与执行器的定义、分类、特点等。
常见嵌入式传感器与执行器
列举温度传感器、压力传感器、光敏传感器等常见嵌入式传感器与执 行器,并简要介绍其特点和应用领域。
嵌入式系统的发展趋势
低功耗设计
随着物联网和智能终端的普及,嵌入 式系统的功耗越来越受到关注,低功 耗设计成为发展趋势。
人工智能
人工智能技术的不断发展,嵌入式系 统将更加智能化,能够实现更高级别 的自动化和智能化控制。
云计算

第4章-嵌入式系统的存储器系统PPT课件

第4章-嵌入式系统的存储器系统PPT课件
冲,二级缓冲。
DRAM的体)电容存储电荷来储存信息, 必须通过不停的给电容充电来维持信息。
DRAM 的成本、集成度、功耗等明显优于SRAM。 DRAM保留数据的时间很短,速度也比SRAM慢,不过它还是比任何
的ROM都要快,但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多,计算机 内存就是DRAM的。
4.1.3 存储管理单元
MMU(Memory Manage Unit, 存储管理单元)
在CPU和物理内存之间进行地址转换,将地址从逻辑空间映射到 物理空间,这个转换过程一般称为内存映射。
MMU主要完成以下工作: (1)虚拟存储空间到物理存储空间的映射。
采用了页式虚拟存储管理,它把虚拟地址空间分成一个个固定大 小的块,每一块称为一页,把物理内存的地址空间也分成同样大 小的页。MMU实现的就是从虚拟地址到物理地址的转换。 (2)存储器访问权限的控制。 (3)设置虚拟存储空间的缓冲特性。
(或旁路转换缓冲/页表缓冲/后援存储器)
当CPU访问内存时,首先在TLB中查找需要的地址变换条目,如果该 条目不存在,CPU再从位于内存中的页表中查询,并把相应的结果 添加到TLB中,更新它的内容。
当ARM处理器请求存储访问时,首先在TLB中查找虚拟地址。如果系 统中数据TLB和指令TLB是分开的,在取指令时,从指令TLB查找相应 的虚拟地址,对于内存访问操作,从数据TLB中查找相应的虚拟地址。
当进行数据写操作时,可以将cache分为读操作分配cache和写操 作分配cache两类。
对于读操作分配cache,当进行数据写操作时,如果cache未命中, 只是简单地将数据写入主存中。主要在数据读取时,才进行 cache内容预取。
对于写操作分配cache,当进行数据写操作时,如果cache未命中, cache系统将会进行cache内容预取,从主存中将相应的块读取到 cache中相应的位置,并执行写操作,把数据写入到cache中。对 于写通类型的cache,数据将会同时被写入到主存中,对于写回 类型的cache数据将在合适的时候写回到主存中。

北京航空航天大学-嵌入式系统课件

北京航空航天大学-嵌入式系统课件

Part Seven
未来发展趋势与挑 战
人工智能与嵌入式系统的融合
嵌入式系统与人 工智能的结合, 将带来更加智能 化、高效化的应 用
人工智能技术在 嵌入式系统中的 应用,可以提高 系统的智能化程 度,实现更加复 杂的功能
嵌入式系统与人 工智能的结合, 将面临数据安全、 隐私保护等方面 的挑战
人工智能技术在 嵌入式系统中的 应用,需要解决 功耗、计算能力 等方面的问题
技术挑战:需要不断更新和升级技 术,以满足不断变化的市场需求
安全挑战:需要保障嵌入式系统的 安全性,防止黑客攻击和数据泄露
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
市场竞争:需要面对来自国内外竞 争对手的压力,提高产品质量和竞 争力
机遇:随着物联网、人工智能等技 术的发展,嵌入式系统将迎来更大 的市场空间和发展机遇。
系统
嵌入式操作系 统的应用:智 能家居、工业 控制、汽车电 子、医疗设备

嵌入式中间件
嵌入式中间件是嵌入式系统中的重要组成部分 嵌入式中间件的作用是提供底层硬件和上层应用之间的通信和协调 嵌入式中间件可以提高系统的稳定性和可靠性 嵌入式中间件可以提高系统的可扩展性和可维护性
嵌入式数据库
特点:体积小、速度快、可 靠性高、易于维护
THANKS
汇报人:PPT
维护升级:根据用户反馈和 市场需求,进行系统维护和
升级
需求分析:明确系统功能、 性能、成本等要求
硬件设计:选择合适的处理 器、存储器、接口等硬件设

集成测试:验证系统功能、 性能、稳定性等指标
量产:按照量产流程进行生 产,确保产品质量和数量
嵌入式系统硬件设计
微处理器:选择合适的微处理器,如ARM、MIPS等 存储器:选择合适的存储器,如RAM、ROM、Flash等 输入输出设备:选择合适的输入输出设备,如键盘、显示器、传感器等 电源管理:设计合适的电源管理电路,保证系统稳定运行

嵌入式系统PPT讲解全

嵌入式系统PPT讲解全

三大领域所占比例之和接近60%
消费电子:信息家电,电视机、微波炉、数字电话 通信设备:手机、平板电脑 工业控制:自动化与测控仪器仪表 在工控和仿真领域,几乎所有的计算机控制系统都
采用嵌入式系统.新型的测控仪器仪表无一不是嵌入 式系统
嵌入式系统作为“物联网”的核心,是当前最热门最 有前景的IT应用领域之一。
(软件外包是指软件外包提供商为了集中精力从事核心 竞争力业务,降低项目成本,同时提高项目实施的质量,将 自己的软件项目中的全部或部分工作发包给合适的软件 企业去完成)
嵌入式系统在工业上的应用
嵌入式工控机 嵌入式工控机(Embedded Industrial Computer)是一
种加固的增强型工业计算机,它可以作为一个工业控 制器在工业环境中可靠运行。
工控机对于扩展性的要求也非常高,接口的设计需要 满足特定的外部设备,因此大多数情况下工控机需要 单独定制才能满足需求。
嵌入式工控机的优点 性能可靠 体积小巧 免维护 低功耗、无风扇、宽温设计、适应恶劣工作环境
嵌入式工控机的三大缺点。 一是性能较低; 二是扩展性较差;
三是缺乏标准化。
嵌入式工业触控一体机
工控机(Industrial Personal Computer,IPC)即工业 控制计算机,是一种采用总线结构,对生产过程及 机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。 工控机具有重要的计算机属性和特征,如具有计算 机CPU、硬盘、内存、外设及接口,并有操作系统、 控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。
工控机的主要类别有:IPC(PC总线工业电脑)、PLC (可编程控制系统)、DCS(分散型控制系统)、 FCS(现场总线系统)及CNC(数控系统)五种。
嵌入式工控机的优势

嵌入式系统PPTPPT课件

嵌入式系统PPTPPT课件

物联网与5G技术
嵌入式系统将与云计算和边缘计算技术结 合,实现数据处理和分析能力的提升。
物联网和5G通信技术的发展为嵌入式系统 提供了更广阔的应用空间,嵌入式系统将 更加网络化、智能化。
02 嵌入式系统硬件
微控制器
微控制器是嵌入式系统的核心,它是一 种集成电路芯片,包含了计算机的基本 组成要素,如中央处理器、存储器、输
嵌入式系统PPT课件
目录
CONTENTS
• 嵌入式系统概述 • 嵌入式系统硬件 • 嵌入式系统软件 • 嵌入式系统开发流程 • 嵌入式系统应用案例 • 嵌入式系统面临的挑战与解决方案
01 嵌入式系统概述
定义与特点
定义
嵌入式系统是一种专用的计算机系统 ,主要用于控制、监视或帮助操作机 器设备。
特点
嵌入式系统在智能家居控制系统中发 挥着核心作用,通过嵌入式处理器和 相关硬件设备,实现对家庭设备的控 制和管理。
智能家居控制系统可以实现的功能包 括:远程控制、定时控制、语音控制 等,为家庭生活带来便利和舒适。
工业自动化控制系统
工业自动化控制系统是嵌入式系统的另一个重要应用领域,通过嵌入式系统技术, 可以实现生产过程的自动化和智能化。
调研市场需求
了解行业发展趋势和市场需求,为系统设计提供参考 和依据。
制定开发计划
根据需求分析结果,制定详细的开发计划,包括时间 安排、人员分工、资源需求等。
系统设计
硬件设计
根据系统需求,设计合适的硬件架构,包括 处理器、存储器、接口电路等。
软件设计
设计嵌入式系统的软件架构,包括操作系统、 中间件和应用软件等。
01
02
03
系统集成
将硬件和软件集成在一起, 形成完整的嵌入式系统。

嵌入式系统课件

嵌入式系统课件

编程语言与工具选择
C/C语言
嵌入式软件开发中常用的编程语言,具有高效、灵活的特点。
集成开发环境(IDE)
选择适合的IDE,如Keil、IAR等,提高开发效率。
版本控制工具
使用Git等版本控制工具进行代码管理,便于团队协作和追踪修改 记录。
调试与测试技术
调试技术
01
掌握常用的调试手段,如断点调试、单步执行、查看
典型应用案例分析
工业控制
嵌入式操作系统在工业控制领域有着广泛的应用,如PLC、DCS等控制系统,实现自动化生产线的监控和管理。
智能家居
嵌入式操作系统可以应用于智能家居系统中,如智能门锁、智能照明等,实现家庭环境的智能化和便捷化。
物联网
嵌入式操作系统作为物联网终端设备的核心软件,可以实现设备的互联互通和智能化管理,如智能电表 、智能物流等。
02
01
X86处理器
丰富的软件资源、强大的性能,常用于工业 控制和嵌入式服务器。
04
03
存储器与外设接口
存储器分类
01
包括RAM、ROM、Flash等,用于存储程序和数据。
存储器层次结构
02
由寄存器、Cache、主存、外存等组成,提高数据访问速度。
外设接口
03
包括GPIO、SPI、I2C、UART等,用于连接外部设备和传感器

典型嵌入式硬件平台介绍
Raspberry Pi
基于ARM架构的微型电脑主板,具有丰富的外设接口和扩展能力 ,适用于教育、科研和创客等领域。
STM32系列
基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器,具有高性能、低功耗 和丰富的外设接口,适用于各种嵌入式应用。
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Architecting Power
always @(posedge clk1) ff2 <= ff1;
always @(posedge clk) if(ClockEn) ff2 <= ff1;
Architecting Power
双沿触发器
module dualedge( output reg dataout, input clk, datain ); reg ff0, ff1; always @(posedge clk or negedge clk) begin ff0 <= datain; ff1 <= ff0; dataout <= ff1; end endmodule
reg [4:0] multcounter; // counter of shift/adds reg [7:0] shiftB; // shift register for B reg [7:0] shiftA; // shift register for A wire adden; // enable addition assign adden = shiftB[7] & !done; assign done = multcounter[3]; always @(posedge clk) begin // increment multiply counter for shift/add if ( start ) multcounter <= 0; else if(!done) multcounter<=multcounter + 1; // shift register for B if ( start ) shiftB <= B; else shiftB[7:0] <= {shiftB[6:0], 1’b0}; // shift register for A if ( start ) shiftA <= A; else shiftA[7:0] <= {1’b0, shiftA[7:1]}; // calculate multiplication if ( start ) product <= 0; else if ( adden ) product <= product + shiftA; end endmodule
endmodule
Architecting Area
oDat <= ! iDat3 & ( iDat1 | iDat2 )
oDat<=!iDat3 & (iDat1|iDat2)
module setreset ( output reg oDat , input iClk , input iDat1, input iDat2, input iDat3 );
关于复位
Reset Circuits
复位电路一(复位oData)
module resetff( output reg oData, input iClk, iRst, input iData);
复位电路二(输出复位信号)
module resetOut( output reg oRst, input iClk, iRst); reg Rst1;
Architecting Area
MAC
module mac( output reg [15:0] oDat, input iReset, iClk, input [ 7:0] iDat1 , iDat2 ); reg [15:0] multfactor; always @(posedge iClk or negedge iReset) if(!iReset) begin multfactor <= 0; oDat <= 0; end else begin multfactor <= (iDat1 * iDat2); oDat <= multfactor + oDat; end endmodule
endmodule
复位信号 异步建立 异步撤销
复位信号 同步建立 同步撤销
复位信号 异步建立 同步撤销
Reset Circuits
异步建立,异步撤销
Reset Circuits
同步建立,同步撤销Fra bibliotekReset Circuits
异步建立,同步释放
Reset Circuits
内部产生的复位信号
Reset Circuits
无复位 always @(posedge iClk) sr <= {sr[14:0], iDat};
Architecting Area
8×8乘法器
module mult8( output reg [15:0] oDat, input iReset, iClk, input [ 7:0] iDat1 , iDat2, ); always @(posedge iClk) if ( !iReset ) oDat <= 16’hffff; else oDat <= iDat1 * iDat2; endmodule
嵌入式系统设计
第四讲
减小面积的设计技巧
Architecting Area
折叠流水线
移位加乘法器
module mult8( output done, output reg [7:0] product, input [7:0] A, input [7:0] B, input clk, input start );
always @(posedge iClk) if(iDat3) oDat <= 0; else if(iDat1) oDat <= 1; else oDat <= iDat2;
endmodule
Architecting Area
减小面积的设计技巧
• 利用环路折叠流水线 • 复用资源 • 根据资源特点正确使用复位/置位 • 根据资源特点正确使用同步/异步复位 • 利用触发器的复位/置位资源实现逻辑功能
Architecting Area
RAM
module resetckt( output reg [15:0] oDat, input iReset, iClk, iWrEn, input [ 7:0] iAddr, oAddr, input [15:0] iDat ); reg [15:0] memdat [0:255]; always @(posedge iClk or negedge iReset) if(!iReset) oDat <= 0; else begin if(iWrEn) memdat[iAddr] <= iDat; oDat <= memdat[oAddr]; end endmodule
复位电路三(输出复位信号)
module resetOut( output reg oRst, input iClk, iRst); reg Rst1; always @( posedge iClk or negedge iRst) if(!iRst) begin Rst1 <= 0; oRst <= 0; end else begin Rst1 <= 1; oRst <= Rst1; end endmodule
方案二:双触发
Clock Domains
方案三:异步FIFO
Clock Domains
利用双口RAM实现的异步FIFO示意图
0 1 2 3 0000 0001 0011 0010
4
5 6 7 8 9 10 11 12
0110
0111 0101 0100 1100 1101 1111 1110 1010
13
14 15
1011
1001 1000
Clock Domains
格雷码 Gray codes
任意两个相邻数的代码只有一位二进制数不同
0 1
0 1 1 0
00 01 11 10
00 01 11 10 10 11 01 00
000 001 011 010 110 111 101 100
Clock Domains
多时钟域
Clock Domains
时钟域
所有时序器件(触发器、BRAM …)使用相同的时钟信号的区域
不同时钟域间传递信号的问题
• • •
故障现象随机出现,难以再现 相同代码在不同器件中表现不一致 EDA软件无报错或警告
Clock Domains
Clock Domains
方案一:相位控制
Clock Domains
门控时钟FIFO
module clockgatingFIFO( output dataout, input datain , input Clock , ClockEn ); reg ff0, ff1, ff2; wire Clock1; assign Clock1 = Clock & ClockEn; assign dataout = ff2; always @(posedge clk) ff0 <= datain; always @(posedge clk) ff1 <= ff0; always @(posedge clk1) ff2 <= ff1; endmodule
Architecting Area
充分利用触发器的复位/置位引脚
Architecting Area
oDat <= iDat1 | iDat2
module setreset( output reg oDat , input iReset, input iClk , input iDat1 , input iDat2 ); always @( posedge iClk or negedge iReset ) if(!iReset) oDat <= 0; else oDat <= iDat1|iDat2;
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