arm嵌入式处理器 ppt课件

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基于ARM的嵌入式系统硬件结构设计PPT课件

SRAM对5号存储块是否使用UB/LB控制位。 0 = 不使用UB/LB (引脚对应nWBE[3:0])； 1 = 使用UB/LB (引脚对应nBE[3:0])。
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初始值 0
0 0 0
0 0 0
5.1.1 存储器控制器
WS5 DW5 ST4
WS4 DW4 ST3
WS3 DW3
[22] [21:20] [19]
起始 _ffff
_ffff
_ffff
_ffff
_ffff
7号地址
地址 0x3020 起始 _0000
0x3040 _0000
0x3080 _0000
0x3100 _0000
0x3200 _0000
结束 0x303f 0x307f 0x30ff 0x31ff 0x33ff
地址 _ffff
_ffff
_ffff
第1页/共141页
Samsung S3C44B0X
• Samsung S3C44B0X微处理器是三星公司专为手持设备和一般应用提供的高性价比和高性能的微控制器解决方案，它使用ARM7TDMI核，工作在66MHZ。
• 芯片还集成了8KB Cache、外部存储器控制器、 LCD控制器、4个DMA通道、2通道UART、1个多主 I2C总线控制器、1个IIS总线控制器，5通道PWM定时器及一个内部定时器、71个通用I/O口、8个外部中断源、实时时钟、8通道10位ADC等。
第8页/共141页
AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture) 可将 RISC处理器集成在其它 IP芯核和外设中，
2.0版AMBA标准定义了三组总线：AHB(高性能总线)、ASB(系统总线)、和APB(AMBA外设总线)。

《嵌入式ARM教案》课件

《嵌入式ARM教案》PPT课件第一章：嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统的定义介绍嵌入式系统的概念、特点和应用领域强调嵌入式系统与传统计算机系统的区别1.2 嵌入式系统的发展回顾嵌入式系统的发展历程探讨未来嵌入式系统的发展趋势1.3 嵌入式系统的组成部分介绍嵌入式系统的硬件和软件组成解释嵌入式系统中的核心部件：中央处理器（CPU）第二章：ARM处理器简介2.1 ARM处理器的发展历程介绍ARM公司的成立和发展历程讲解ARM处理器的命名规则和版本更新2.2 ARM处理器的特点阐述ARM处理器的架构和指令集特点强调ARM处理器的功耗、性能和成本优势2.3 ARM处理器的应用领域分析ARM处理器在不同领域的应用案例展望ARM处理器在未来的应用前景第三章：ARM指令集和编程3.1 ARM指令集概述介绍ARM指令集的分类和特点讲解ARM指令的格式和操作码3.2 ARM指令的执行过程分析ARM指令的取指、译码、执行和写回过程解释ARM指令的流水线结构和流水线优化3.3 ARM编程实例介绍ARM编程的基本方法和技巧提供简单的ARM编程实例，让学员了解编程过程第四章：嵌入式系统设计和开发流程4.1 嵌入式系统设计原则讲解嵌入式系统设计的关键原则强调嵌入式系统设计的灵活性和可扩展性4.2 嵌入式系统开发流程介绍嵌入式系统开发的各个阶段阐述各阶段的主要任务和注意事项4.3 嵌入式系统开发工具和环境讲解常用的嵌入式系统开发工具和软件介绍嵌入式系统开发环境搭建的步骤和方法第五章：嵌入式系统硬件设计5.1 嵌入式系统硬件设计概述介绍嵌入式系统硬件设计的基本要求强调嵌入式系统硬件设计的可靠性和稳定性5.2 嵌入式系统硬件模块设计讲解嵌入式系统中的主要硬件模块分析各个模块的功能和相互之间的关系5.3 嵌入式系统硬件设计实例提供嵌入式系统硬件设计实例让学员了解硬件设计过程和注意事项第六章：嵌入式系统软件开发6.1 嵌入式操作系统概述介绍嵌入式操作系统的概念和分类强调嵌入式操作系统在嵌入式系统中的重要性6.2 嵌入式操作系统原理讲解嵌入式操作系统的核心组件和工作原理解释嵌入式操作系统的任务调度和资源管理6.3 嵌入式软件开发介绍嵌入式软件开发的基本方法和技巧提供嵌入式软件开发实例，让学员了解开发过程第七章：嵌入式系统应用案例分析7.1 嵌入式系统在工业控制中的应用分析嵌入式系统在工业控制领域的应用案例强调嵌入式系统在提高工业生产效率方面的作用7.2 嵌入式系统在消费电子中的应用讲解嵌入式系统在消费电子领域的应用案例探讨嵌入式系统在智能家居、可穿戴设备等领域的应用前景7.3 嵌入式系统在其他领域的应用介绍嵌入式系统在医疗、交通、教育等领域的应用案例展望嵌入式系统在未来各个领域的发展趋势第八章：嵌入式系统安全与防护8.1 嵌入式系统安全概述讲解嵌入式系统安全的重要性介绍嵌入式系统面临的安全威胁和攻击手段8.2 嵌入式系统安全防护策略阐述嵌入式系统安全防护的技术和方法强调安全防护策略在提高嵌入式系统安全性方面的作用8.3 嵌入式系统安全案例分析分析典型的嵌入式系统安全案例让学员了解嵌入式系统安全防护的实践应用第九章：嵌入式系统发展趋势与挑战9.1 嵌入式系统技术发展趋势分析嵌入式系统技术的发展趋势强调创新技术和新兴领域对嵌入式系统的影响9.2 嵌入式系统面临的挑战讲解嵌入式系统在发展过程中面临的挑战探讨应对挑战的方法和策略9.3 我国嵌入式系统发展现状与展望介绍我国嵌入式系统发展的现状展望我国嵌入式系统未来的发展前景第十章：总结与展望10.1 课程回顾总结本课程的主要内容和知识点强调嵌入式ARM教案在实际应用中的重要性10.2 实践与思考鼓励学员在实际工作中运用嵌入式ARM教案的知识提出针对性的思考题，引导学员深入思考和探索10.3 未来展望展望嵌入式系统领域的未来发展趋势强调继续学习和不断提升自身能力的重要性重点解析本文教案主要围绕嵌入式ARM系统进行讲解，涵盖了嵌入式系统的概述、ARM 处理器简介、ARM指令集和编程、嵌入式系统设计和开发流程、嵌入式系统硬件设计、嵌入式系统软件开发、嵌入式系统应用案例分析、嵌入式系统安全与防护、嵌入式系统发展趋势与挑战以及课程总结与展望等内容。

ARM和嵌入式技术_培训课件_第2章.ppt

2.1 RISC体系结构
▪ RISC概论
RISC出现的结果证明使用相对较少的晶体管可设计出极快的微处理器，而RISC处理器的产生且能在当时大量使用的直接原因是工作站的出现。在80年代，由于PC机不能满足图形处理和科学计算等高性能应用的需求，而大型机又非常昂贵，因此造就了工作站这种相对便宜的台式系统。但是，当时用于PC机的处理器不可能满足工作站的需求，所以才大量采用RISC处理器的思想进行处理器设计。
2.1 RISC体系结构
▪ CISC体系结构
计算机体系结构描述：从用户角度看到的计算机属性，如计算机的指令集，可见寄存器，存储器管理单元和异常处理模式都是体系结构的一部分。 CISC（Complex Instruction Set Computer）复杂指令集计算机。如果想要处理器运行性能更佳，那么必须首先明白在计算机程序运行中，这些指令是如何工作的。一个普遍的误解就是，计算机花大量时间在“计算”，也就是说，它在对用户的数据进行算术操作。实际上，它只用很少的时间进行这个意义上的“计算”。尽管它也做相当数量的算术运算，但是这些运算多数需要寻址，以便找到相关数据与程序的位置。找到用户的数据后，多数工作是把它们移来移去，而不是进行计算。
ARM体系结构从最初开发到现在有了巨大的改进，并仍在完善和发展。为了清楚的表达每个 ARM应用实例所使用的指令集，ARM公司定义了5 种主要的ARM指令集体系结构版本，以版本号 V1～V5表示。
2.2 ARM简介
▪ 各ARM体系结构版本——V1
该版本的ARM体系结构，只有26位的寻址空间，没有商业化，其特点为：
2.1 RISC体系结构
▪ RISC体系结构的特点
★采用固定长度的指令格式 ★使用单周期指令，便于流水线操作执行 ★使用大量寄存器，数据处理器只对寄存器进行操作 ★采用加栽／存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率 ★所有的指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行，从而提高指令的执行效率 ★在一条数据处理指令中，可同时完成逻辑处理和移位处理两个功能 ★在循环处理中使用地址的自动增减，提高运行效率

ARM嵌入式处理器.ppt

描述
嵌入式处理器不仅包括CPU，也包括了其它的部分。核心部件包括处理器的核心、片内总线、时钟电源模块。核心部件是整个处理器运行的基础。
S3C44B0X的总线部件包括了在系统总线上部件
外设总线是S3C44B0X的二级总线，通过总线桥挂接在一级总线上。
见P92-P94
ARM7TDMI核心（p94）
见P88总结
4.2 S3C44B0X 处理器
S3C44B0X概述 S3C44B0X处理器组成与框图 ARM7TDMI核心 S3C44B0X重点部件特点
S3C44B0X概述
S3C44B0X采用ARM7TDMI内核，最大速度可以达66MHZ。 S3C44B0X主要提供了以下集成的器件：
ARM7TDMI CPU 核
8K-byte Cache
总线仲裁器
系统总线
Power Management
系统总线桥 & 仲裁器/ BDMA (2-通道)
ADC
外
设
看门狗定时器
总
线
RTC (实时时钟)
内存I/F ROM/SRAM DRAM/SDRAM
LCD LCD DMA 控制器
中断控制器
ZDMA (2-Ch)
8KB Cache 外部存储控制器 LCD控制器 4个DMA 2个通用串行总线一个多主IIC 一个IIS 5通道的PWM定时器一个内部定时器 71个GPIO 8个外部中断实时时钟 8通道10位ADC
相比同类型和价位的处理器，S3C44B0X有以下的优点：
处理器中需要关注的基本内容：功能结构框图处理器地址空间（memory map）可扩展的内存类型
处理器典型内部模块

ARM和嵌入式技术_培训课件_第5章.ppt

应用示例（源程序）：
编译后的反汇编代码：
...
ADRL R0,Delay
...
Delay
MOV
R0,r14
...
使用伪指令将程序标号 Delay的地址存入R0
... 0x20 ADD 0x24 ADD
... 0x68 MOV
...
r1,pc,#40 r1,r1,#0
r0,r14
地址
程序代码
• ARM伪指令——中等范围的地址读取ADRL
ADRL伪指令将基于PC相对偏移的地址值或基于寄存器相对偏移的地址值读取到寄存器中，比ADR伪指令可以读取更大范围的地址。在汇编编译器编译源程序时，ADRL伪指令被编译器替换成两条合适的指令。若不能用两条指令实现，则产生错误，编译失败。
应用示例（源程序）：
第5章 ARM汇编语言程序设计
5.1 ARM伪指令
▪ 概述
ARM伪指令不属于ARM指令集中的指令，是为了编程方便而定义的。伪指令可以像其它ARM指令一样使用，但在编译时这些指令将被等效的ARM指令代替。ARM伪指令有四条，分别为ADR伪指令、 ADRL伪指令、LDR伪指令、NOP伪指令。
• ARM伪指令——小范围的地址读取ADR
ADR伪指令将基于PC相对偏移的地址值或基于寄存器相对偏移的地址值读取到寄存器中。在汇编编译器编译源程序时，ADR伪指令被编译器替换成一条合适的指令。通常，编译器用一条ADD指令或SUB指令来实现该 ADR伪指令的功能，若不能用一条指令实现，则产生错误，编译失败。
应用示例（源程序）：
...
ADRL R0,Delay
应用示例（源程序）：
...
ADRL R0,Delay

嵌入式系统技术--ARM体系结构介绍 ppt课件

T： D： M： I：
支持16位压缩指令集Thumb；支持片上Debug；内嵌硬件乘法器（Multiplier）；嵌入式ICE，支持片上断点和调试点；
ppt课件
11
流水线
流水线是指在一个指令周期内处理器进行多种行为的处理，以增加处理器指令流的速度。
如三级流水级，就一个指令周期内有三种行为发生，取指译码执行。这三种行为同时发生，每种行为都对应一条指令的执行过程的某个环节，而不是三种行为对应一条指令的执行过程。比如译码行为针对的是上一个指令的译码 PC指针指向的是取指的指令。

－支持DSP指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合。－支持VFP9浮点处理协处理器。－主频最高可达300MIPS。

ARM9E系列微处理器包含ARM926EJ-S、ARM946E-S和 ppt课件 ARM966E-S三种类型，以适用于不同的应用场合。
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ARM10E和SecurCore微处理器系列

ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，以适用于不同的应用场合。ppt课件 13ARM9E微处理器系列

ARM9E系列微处理器使用单一的处理器内核提供了微控制器、 DSP、Java应用系统的解决方案，减少了芯片的面积和系统的复杂程度。ARM9E系列微处理器提供了增强的DSP处理能力，适合于需要同时使用DSP和微控制器的应用场合。 ARM9E系列除具有ARM9处理器的特点外还有如下特点：

ARM7系列微处理器包括如下几种类型的核：ARM7TDMI、 ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器，属低端 ARM处理器核。 10 ppt课件

嵌入式系统基础-第3章--ARM体系结构-PPT

N
N=1表示运算的结果为负数；N=0表示运算的结果为正
数或零
共页
41
标志位
含义
Z
Z=1表示运算的结果为零；Z=0表示运算的结果为非
零。
C
当运算结果产生了进位时（无符号数溢出），C=1；
否则C=0
V
V=1表示有溢出；V=0表示无溢出
Q
在ARM v5及以上版本的E系列处理器中，用Q标志位
指示增强的DSP运算指令是否发生了溢出。在其他版
将上图中的CPU部分叫做处理器核。
把处理器核与其通用功能模块的组合叫做处理器。
共页
11
把在处理器基础上经芯片厂商二次开发，以芯片形式提供的用于嵌入式系统的产品叫做嵌入式处理器。
IP商提供的是处理器核和处理器的知识产权，而半导体芯片生产厂商生产的则是嵌入式处理器芯片。
世界上知名的IP商当属ARM公司和 MIPS公司。
共页
3
3.1.1 SoC与嵌入式处理器计算机SoC的概念如下图所示：
共页
4
计算机的这种单片系统特别适合于嵌入式应用，所以这种SoC也叫做嵌入式处理器。
3.1.2 嵌入式处理器的研发和生产方式
宿主对象的多样化，势必决定了嵌入式系统的多样化、个性化。
1、在SoC技术出现之前
共页
5
CPU和与其配合的接口及功能模块都是单独的芯片。 2、在SoC技术出现之后
37
3、程序计数器R15（PC）
在ARM中，基本寄存器R15固定地作为程序计数器来使用。为了提高程序的可读性，也通常使用PC来标识。
4、程序状态寄存器PSR
基本寄存器R16专门用作程序状态寄存器。同样为了提高程序的可读性，在程序中用PSR来标识他。

ARM嵌入式开发实例解析PPT教学课件

名公司Keil（现已并入
ARM公司）开发嵌入式
微控制器软件开发平台，
也是目前ARM嵌入式单片
机开发的主流工具。在该
软件平台中，uVision的
界面与微软VC++的界面类
似，具有友好的人机交互
环境，启动界面如右图所
示。
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RealView MDK用户操作界面
• 在uVision开发工具链中包含了指令模拟器，用户可以通过使用该功能来模拟“纯粹”的ARM嵌入式代码，即用户不需要外部硬件平台的支持也可以在软件平台中模拟代码的运行，基本的界面框架如右图所示。
嵌入式系统开发要点
它分散在有通信连接的宿主机与目标机环境之中：
• 宿主机(Host)是一台通用计算机，一般是PC机。它通过串口或网络连接与目标机通信。
• 目标机(Target) 可以是嵌入式应用软件的实际运行环境（可以是能替代实际环境的仿真系统）
典型的开发环境
源程序目标文件
第9页/共28页
可执行文件
• 优点：简单方便，不需要目标板，成本低 • 缺点：功能非常有限，无法实时调试大多数调试工具都提供Simulator功能
第12页/共28页
• 软件调试（Debugger）（监控器方式）
主机和目标板通过某种接口（通常是串口）连接，主机上提供调试界面，待调试软件下载到目标板上运行。
这种方式的先决条件是要在 H o s t 和 Ta r g e t 之间建立起通信联系（目标板上称为监控程序Monitor）
• 优点：纯软件，价格较低，简单，软件调试能力较强
• 缺点：需要事先烧制Monitor（往往需多次试验才能

嵌入式系统基础第一章ARM处理器概述.ppt

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ARM7TDMI之后的所有ARM内核，即使没有包含TDMI 字符也都默认包含了TDMI的功能特性 JTAG是有IEEE1149.1标准测试访问端口和边界扫描结构来描述的嵌入式ICE宏单元是建立在处理器内部用来设置断点和观察点的调试硬件可综合意味着处理器内核是以源代码形式提供的
1.2 ARM处理器系列
ARM处理器系列类型：
1.2 ARM处理器系列
ARM处理器系列
ARM公司开发了很多系列的ARM处理器核，目前最新的系列已经是ARM11了，而ARM6核以及更早的系列已经很罕见了。目前应用比较广泛的系列是：
ARM7 SecurCore
Cortex
ARM9
ARM9E
ARM10
ARM11
Xscale
SecurCore
SC100：第一个32位安全处理器； SC110：在SC100上增加密钥协处理器；
SC200：带Jazelle技术的高级安全处理器；
SC210：在SC200上增加密钥协处理器
SecurCore是专门为智能卡、安全IC提供的32位安全处理器，为电子商务、银行、网络、移动多媒体、公共交通提供安全解决方案；
2004年发布，提供增强的媒体和数字处理能力，增加了系统性能；
支持ARM、Thumb、Thumb-2指令集； Thumb-2指令集提供了更高的代码存储密度，进一步降低成本；

1ARM和嵌入式系统介绍PPT课件

2021
14
1.1.4 ARM微处理器结构
1. RISC体系结构
有两种处理器结构： CISC与RISC CISC：大多数PC机处理器（Intel、AMD），8051单片机，… RISC：两大主流，MIPS公司的MIPS和ARM公司的ARM。 ARM微控制器，MSP430单片机，AVR单片机，MIPS处理器传，统…的CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机)随着计算机技术的发展，不断引入新的指令，为支持这些指令，计算机的结构越来越复杂，然而，在CISC 指令集的各种指令中，大约有20%的指令使用率达到80%，而其他80%指令却很少使用，显然，这种结构不合理。
前车门控制系统
发动器控制系统
后车门控制系统
尾灯控制系统
所有的控制系统都是一个完整的嵌入式系统
座椅控制系统
2021
马达控制器车灯
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1.2.2 嵌入式系统发展过程
1. 嵌入式微处理器（单板计算机）
嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用有关的母板功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称为单板计算机。如STD-BUS、PC104等。
▪每条数据处理指令可同时包含算术逻辑单元（ALU）的运算和移位处理，实现ALU和移位器的最大利用；
▪使用地址自增和自减的寻址方式优化程序循环；
▪大多数指令的条件执行，实现最快速的代码执行。

ARM嵌入式系统简介PPT课件

·嵌入性：嵌入到对象体系中，有对象环境要求 ·专用性：软、硬件按对象要求裁减 ·计算机：实现对象的智能化功能特点:1、软硬件一体化；2、代码小，速度快 3、用途固定； 4、可靠性要求高 5、应用广泛。
9
何谓嵌入式系统
广义地说
一个嵌入式系统就是一个具有特定功能或用途的计算机软硬件集合体。
即以应用为中心、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。
在工业和服务领域中，大量嵌入式技术也已经应用于工业控制、数控机床、智能工具、工业机器人、服务机器人等各个行业，正在逐渐改变着传统的工业生产和服务方式
3
何谓嵌入式系统
国际芯片市场来看
据统计每年只有10-20%的计算机芯片是为台式PC 或膝上电脑而设计的。
嵌入式系统设计制造的CPU每年大概有10-20亿片。
11
何谓嵌入式系统
嵌入式处理器的分类和现状微控制器（MCU) 数字信号处理器（DSP）片上系统（SOC）可编程片上系统（SOPC）
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何谓嵌入式系统
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、 EEPROM等各种必要功能和外设。
DSP是运算密集处理器，一般用在快速执行算法，用在控制比较困难场合。由于为了追求高执行效率，不适合运行操作系统，核心代码使用汇编。
15
何谓嵌入式系统
SOC
SOC（片上系统）是IC设计的发展趋势。采用 SOC设计技术，可以大幅度地提高系统的可靠性，减少系统的面积和功耗，降低系统成本，极大地提高系统的性能价格比。

第三章嵌入式微处理器ARMPPT课件

• 并且有了3个变种
– V5T支持16位的Thumb指令集
– V5E支持DSP指令的结构
– V5J支持Java指令的结构
2020/7/18
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V5结构（2A）RM
• V5T：ARM10TDMI和使用ARM10TDMI核的处理器 ARM1020T。
• V5TE：ARM9E，ARM9E-S，以及使用ARM9E核的处理器ARM946和ARM966。ARM10E以及使用 ARM10E核的处理器ARM1020E，ARM1022E 和Intel 公司的Xscale。
2020/7/18
15Leabharlann • 数据处理新体系结构的发展（3A）RM
– 数据的大小端问题是指数据以何种方式在存储器中被存储和引用。随着更多的SOC集成，单芯片不仅包含小端的OS环境和界面（像USB，PCI），也包含大端的数据（TCP/IP包，MPEG流）。
• 例外（EXCEPTION）与中断
– 对于实时系统来说，对于中断的效率是要求严格的。像硬盘控制器，引擎管理应用，这些应用中如果中断没有及时得到响应，那后果将是严重的。更有效的处
– 若使用16位的存储器，Thumb代码比ARM代码快约40%～50%
– 使用Thumb代码比ARM代码，存储器的功耗会降低约30%
• ARM指令集和Thumb指令集各有其优点，对系统的性能有较高要求，应使用32位的存储系统和ARM指令集；对系统的成本及功耗有较高要求，则应使用16位的存储系统和Thumb指令集。
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V3结A构RM
• V3结构ARM处理器升级为32位地址空间，指令结构也更加完善，这种体系结构也不再使用。
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