嵌入式系统硬件平台

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SoC 是追求产品系统最大包容的集成器件,SOC 最大的特点是
成功实现了软硬件无缝结合,直接在处理器片内嵌入操作系统的 代码模块。
嵌入式片上系统(System On Chip)(2)
运用VHDL 等硬件描述语言不需要再像传统的系统
设计一样,绘制庞大复杂的电路板,一点点的连接焊 制,只需要使用精确的语言,综合时序设计直接在器 件库中调用各种通用处理器的标准,然后通过仿真之 后就可以直接交付芯片厂商进行生产。
DSP 的理论算法在70 年代就已经出现,但是由于专 门的DSP 处理器还未出现,所以这种理论算法只能 通过MPU 等由分立元件实现。1982 年世界上诞生了 首枚DSP 芯片。在语音合成和编码解码器中得到了 广泛应用。DSP 的运算速度进一步提高,应用领域 也从上述范围扩大到了通信和计算机方面。
嵌入式硬件开发工具(1)
嵌入式开发需要提供强大的硬件开发工具和软件包支 持。
1.硬件:速度、功能、成本。
更强大的嵌入式处理器如32 位、64位RISC芯片或 信号处理器、DSP 增强处理能力,同时增加功能接 口,如USB,扩展总线类型,如CAN BUS,加强对 多媒体、图形等的处理,逐步实施片上系统(SOC) 的概念。
嵌入式DSP处理器(2)
目前最为广泛应用的嵌入式DSP
处理器是TI 的MS320C2000/C5000 系列,另外如Intel 的MCS-296 和 Siemens 的TriCore 也有各自的应用 范围。
嵌入式微处理器 (Micro Processor Unit)
MPU 嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU 演变而 来的。
微控制器的最大特点是单片化,体积大大减小, 从而使功耗和成本下降、可靠性提高。
嵌入式微控制器(2)
微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。 微控制器的片上外设资源一般比较丰富, 适合于控制,因此称为微控制器。
嵌入式微控制器(3)
由于MCU 低廉的价格,优良的功能,所以拥有的
品种和数量最多,比较有代表性的包括8051、MCS251 、MCS-96/196/296 、P51XA 、C166/167 、68K 系列以及MCU 8XC930/931 、C540 、C541 ,并且 有支持I 2 C 、CAN-Bus 、LCD及众多专用MCU 和 兼容系列。
由于SOC 往往是专用的,所以大部分都不为用户所
知,如Philips 的Smart XA 。Siemens 的TriCore , Motorola 的M-Core ,某些ARM 系列器件,Echelon 和Motorola 联合研制的Neuron 芯片等。
嵌入式片上系统(System On Chip)(3)
嵌入式系统硬件体系结构
嵌入式微处理器
嵌入式微控制器
典型代表: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
嵌入式硬件开发工具(4)
4 .精简系统内核、算法,降低功耗和软硬件 成本。
未来的嵌入式产品是软硬件紧密结合的设备,为了减低功耗和 成本,需要设计者尽量精简系统内核,利用最低的资源实现最 适当的功能,如Java 、Web 和WAP 等。
5 .提供友好的多媒ห้องสมุดไป่ตู้人机界面
与计算机处理器不同的是,在实际嵌入式应用中,只保 留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件,去除其他的冗余 功能部分,这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用 的特殊要求。
和工业控制计算机相比,嵌入式微处理器具有体积小、 重量轻、成本低、可靠性高的优点。目前主要的嵌入式 处理器类型有Am186/88 、386EX 、SC-400 、Power PC 、68000 、MIPS 、ARM/ StrongARM 系列等.
3.无线。要求硬件上提供各种网络通信接口。 新一代的嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口, 除了支持TCP /IP 协议,还有的支持 IEEE1394 、USB 、CAN 、Bluetooth 或IrDA 通信接口中的一种或者几种,软件方面系统系 统内核支持网络模块,甚至可以在设备上嵌
入Web 浏览器,
近来Atmel 推出的AVR 单片机由于其集成了FPGA
等器件,所以具有很高的性价比,势必将推动单片 机获得更高的发展。
嵌入式DSP处理器(1)
DSP 处理器是专门用于信号处理方面的处理器,其 在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计,在数字 滤波、FFT 、谱分析等各种仪器上DSP 获得了大规 模的应用。
嵌入式硬件开发工具(2)
2.工具:三星在推广Arm7 ,Arm9 芯片的同 时还提供开发板和板级支持包(BSP ),而 WindowCE 在主推系统时也提供Embedded VC ++作为开发工具,还有Vxworks 的 Tonado 开发环境,DeltaOS 的Limda 编译环 境等等。
嵌入式硬件开发工具(3)
嵌入式片上系统(System On Chip)(1)
SoC 就是System on Chip ,SoC 嵌入式系统微处理器就是一
种电路系统。
它结合了许多功能区块,将功能做在一个芯片上,像是ARM
RISC 、MIPS RISC 、DSP 或是其他的微处理器核心,加上通信 的接口单元,像是万用串行端口(USB )、TCP/IP 通信单元、 GPRS通信接口、GSM 通信接口、IEEE1394 、蓝牙模块接口等 等,这些单元以往都是依照各单元的功能做成一个个独立的处理 芯片。
SoC 嵌入式系统微处理器所具有的其他的好处可以
分为下列几点:
利用改变内部工作电压,降低芯片功耗。
减少芯片对外管脚数,简化制造过程。
减少外围驱动接口单元及电路板之间的信号传递,
可以加快微处理器数据处理的速度。
内嵌的线路可以避免外部电路板在信号传递时所
造成系统杂讯。
嵌入式片上系统(System On Chip)(4)
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