嵌入式课件嵌入式系统DMA控制
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第一章-嵌入式控制系统简介ppt课件(全)
独特的性能来满足不同应用领域的需求。 SecurCore系列专门为安全器
ARM7系列微处理器是低功耗的32位RISC处理器，适合用 于对价位和功耗要求较高的消费类产品。ARM7系列有如下 特点： ❖ ·具有嵌入式ICE—RT逻辑，调试开发方便。 ❖ ·极低的功耗，适合对功耗要求较高的产品，如便携式 产品。 ❖ ·能够提供0.9 MIPS（MIPS，每秒百万条指令）/MHz 的三级流水线结构。 ❖ ·对操作系统的支持广泛，如Windows CE、Linux、 PalmOS（最流行的掌上电脑操作系统）等。 ❖ ·指令系统与ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列 兼容，便于用户的产品升级换代。 ❖ ·主频最高可达130MHz，高速的运算处理能力可胜任 绝大多数的复杂应用。
集。 ❖ ·支持32位的高速AMBA总线接口。 ❖ ·全性能的MMU，支持WindowsCE，
Linux，PalmOS等多种主流嵌入式操作系统。
❖ ·MPU支持实时操作系统。
❖ ·支持数据Cache（高速缓存）和指令 Cache，具有更高的指令和数据处理能力。
❖ ARM9系列微处理器主要应用于无线设备， 仪器仪表，安全系统，机顶盒，高端打印机， 数字照相机和数字摄像机等。
1.1.2 嵌入式控制系统的设计方法
❖ 做为嵌入式控制器的单片机，不管是8位单片机还 是16位单片机或32位单片机，由于受其本身资源限 制，其应用程序都不能在其本身上开发。开发其应 用程序，还需要一台通用计算机，如常用的IBMPC机或兼容机，Mindows95/98/2000或XP操作系 统，256M以上内存，1G以上硬盘内存空间（运行 交叉编译环境ADS1.2最低配置）。我们也称这台 通用计算机为“宿主机”，称做为嵌入式控制器的 单片机为“目标机”。应用程序在“宿主机”上开 发，在“目标机”上运行。“目标机”和“宿主机” 之间利用计算机并口通过一台叫“仿真器”的设备 相连，程序可以从“宿主机”传到“目标机”，这 也叫程序下载，也可以从“目标机”
ARM7系列微处理器是低功耗的32位RISC处理器，适合用 于对价位和功耗要求较高的消费类产品。ARM7系列有如下 特点： ❖ ·具有嵌入式ICE—RT逻辑，调试开发方便。 ❖ ·极低的功耗，适合对功耗要求较高的产品，如便携式 产品。 ❖ ·能够提供0.9 MIPS（MIPS，每秒百万条指令）/MHz 的三级流水线结构。 ❖ ·对操作系统的支持广泛，如Windows CE、Linux、 PalmOS（最流行的掌上电脑操作系统）等。 ❖ ·指令系统与ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列 兼容，便于用户的产品升级换代。 ❖ ·主频最高可达130MHz，高速的运算处理能力可胜任 绝大多数的复杂应用。
集。 ❖ ·支持32位的高速AMBA总线接口。 ❖ ·全性能的MMU，支持WindowsCE，
Linux，PalmOS等多种主流嵌入式操作系统。
❖ ·MPU支持实时操作系统。
❖ ·支持数据Cache（高速缓存）和指令 Cache，具有更高的指令和数据处理能力。
❖ ARM9系列微处理器主要应用于无线设备， 仪器仪表，安全系统，机顶盒，高端打印机， 数字照相机和数字摄像机等。
1.1.2 嵌入式控制系统的设计方法
❖ 做为嵌入式控制器的单片机，不管是8位单片机还 是16位单片机或32位单片机，由于受其本身资源限 制，其应用程序都不能在其本身上开发。开发其应 用程序，还需要一台通用计算机，如常用的IBMPC机或兼容机，Mindows95/98/2000或XP操作系 统，256M以上内存，1G以上硬盘内存空间（运行 交叉编译环境ADS1.2最低配置）。我们也称这台 通用计算机为“宿主机”，称做为嵌入式控制器的 单片机为“目标机”。应用程序在“宿主机”上开 发，在“目标机”上运行。“目标机”和“宿主机” 之间利用计算机并口通过一台叫“仿真器”的设备 相连，程序可以从“宿主机”传到“目标机”，这 也叫程序下载，也可以从“目标机”
嵌入式课件嵌入式系统DMA控制
主体函数dma_copy的最前面几行完成该Cache无效区的设 定.
30
DMA应用程序的范例代码详解
参看程序清单7-8,教材第239页
注意： 在ARM300-S实验平台有两种DMA实验代码 ,它们的功能一
样,都是完成内存数据块的拷贝传送.但是DMA结束方式不同： 一种是中断结束方式,另外一种是查询结束方式.
23
S3C44B0X处理器 DMA通道属性控制寄存器一览表
24
ZDMA通道属性寄存器的 控制位定义
25
DMA通道具有6个传输控制寄存器
不论是ZDMA通道还是BDMA通道,每个通道都有6个传输 控制寄存器.每个通道的6个传输控制寄存器分别是：⒈初 始源地址寄存器,⒉初始目标地址寄存器,⒊初始传输控制 和传输字节/半字/字计数控制器,⒋当前源地址寄存器,⒌当 前目标地址寄存器,⒍当前传输控制和传输字节/半字/字计 数控制器.
26
DMA传输控制寄存器的 初值与属性
24个DMA传输控制寄存器的初值全部为0x0. 其中的12个初始控制寄存器的读写属性是可读可写,另外12
个当前控制寄存器是只读属性.
27
7.2.3 DMA应用程序举例
现在给出一个在S3C44B0X处理器开发板上实现的DMA传 输范例程序. μCOS-II操作系统支持下运行 采用中断结束方式.
ZDIDES0控制寄存器功能与位定义
37
S3C44B0处理器DMA程序注释-7
填入ZDICNT0的数值：1010 0101 1100 {20个0} 填入ZDICNT0bit20的数值=1 ;enable DMA
38
S3C44B0处理器DMA程序注释-8
10
B0X的ZDMA控制器框图
30
DMA应用程序的范例代码详解
参看程序清单7-8,教材第239页
注意： 在ARM300-S实验平台有两种DMA实验代码 ,它们的功能一
样,都是完成内存数据块的拷贝传送.但是DMA结束方式不同： 一种是中断结束方式,另外一种是查询结束方式.
23
S3C44B0X处理器 DMA通道属性控制寄存器一览表
24
ZDMA通道属性寄存器的 控制位定义
25
DMA通道具有6个传输控制寄存器
不论是ZDMA通道还是BDMA通道,每个通道都有6个传输 控制寄存器.每个通道的6个传输控制寄存器分别是：⒈初 始源地址寄存器,⒉初始目标地址寄存器,⒊初始传输控制 和传输字节/半字/字计数控制器,⒋当前源地址寄存器,⒌当 前目标地址寄存器,⒍当前传输控制和传输字节/半字/字计 数控制器.
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DMA传输控制寄存器的 初值与属性
24个DMA传输控制寄存器的初值全部为0x0. 其中的12个初始控制寄存器的读写属性是可读可写,另外12
个当前控制寄存器是只读属性.
27
7.2.3 DMA应用程序举例
现在给出一个在S3C44B0X处理器开发板上实现的DMA传 输范例程序. μCOS-II操作系统支持下运行 采用中断结束方式.
ZDIDES0控制寄存器功能与位定义
37
S3C44B0处理器DMA程序注释-7
填入ZDICNT0的数值：1010 0101 1100 {20个0} 填入ZDICNT0bit20的数值=1 ;enable DMA
38
S3C44B0处理器DMA程序注释-8
10
B0X的ZDMA控制器框图
第九章嵌入式DMA-PPT文档资料
DMA传送或重新初始化 特点：
一次传送一个字节，效率略低 DMA传送之间CPU有机会重新获取总线控制权
CLK
Si Si S0 S0 S1 S2 S3 S4 S2 S3 S4 Si Si
DREQ HRQ
HLDA AEN
ADSTB DB0～DB7
A0～A7
DACK MEMR（IOR） IOW（MEMW）
DMA传送时序
DMA传送时序
S1状态——输出16位存储器地址 AEN输出高电平，表示DMA传送 S2状态——输出DMA响应信号和控制信号 DMA读：MEMR*和IOW*有效 DMA写：IOR*和MEMW*有效 S3和Sw状态——检测数据传送是否能够完 成，决定是否插入等待状态Sw S4状态——完成数据传送
MEMR*：存储器读。有效将数据从存储器读出 MEMW*：存储器写。有效将数据写入存储器 IOR*：I/O读。有效将数据从外设读出 IOW*：I/O。有效将数据写入外设 READY：准备好。DMA传送的S3下降沿检测到
为低时，插入等待状态Sw，直到READY为高才 进入第4个时钟周期S4。 EOP*：过程结束。DMA传送过程结束，输出一 个低有效脉冲。外部输入低脉冲信号，则终结 DMA传送。
3. 处理器接口信号
DB0～DB7：数据线。用于8237A与微处理器进 行数据交换。
A0～A3：地址线。用以选择芯片内部寄存器。 CS*：片选。低有效时，微处理器与8237A通过
数据线通信，主要完成对8237A的编程。 IOR*：I/O读。读取8237A内部寄存器。 IOW*：I/O写。写入8237A内部寄存器。 CLK：时钟。控制芯片内部操作和数据传输。 RESET：复位。使8237A处于初始状态。
一次传送一个字节，效率略低 DMA传送之间CPU有机会重新获取总线控制权
CLK
Si Si S0 S0 S1 S2 S3 S4 S2 S3 S4 Si Si
DREQ HRQ
HLDA AEN
ADSTB DB0～DB7
A0～A7
DACK MEMR（IOR） IOW（MEMW）
DMA传送时序
DMA传送时序
S1状态——输出16位存储器地址 AEN输出高电平，表示DMA传送 S2状态——输出DMA响应信号和控制信号 DMA读：MEMR*和IOW*有效 DMA写：IOR*和MEMW*有效 S3和Sw状态——检测数据传送是否能够完 成，决定是否插入等待状态Sw S4状态——完成数据传送
MEMR*：存储器读。有效将数据从存储器读出 MEMW*：存储器写。有效将数据写入存储器 IOR*：I/O读。有效将数据从外设读出 IOW*：I/O。有效将数据写入外设 READY：准备好。DMA传送的S3下降沿检测到
为低时，插入等待状态Sw，直到READY为高才 进入第4个时钟周期S4。 EOP*：过程结束。DMA传送过程结束，输出一 个低有效脉冲。外部输入低脉冲信号，则终结 DMA传送。
3. 处理器接口信号
DB0～DB7：数据线。用于8237A与微处理器进 行数据交换。
A0～A3：地址线。用以选择芯片内部寄存器。 CS*：片选。低有效时，微处理器与8237A通过
数据线通信，主要完成对8237A的编程。 IOR*：I/O读。读取8237A内部寄存器。 IOW*：I/O写。写入8237A内部寄存器。 CLK：时钟。控制芯片内部操作和数据传输。 RESET：复位。使8237A处于初始状态。
精品课件-ARM Cortex-A9多核嵌入式系统开发-第八章
第8章 DMA控制器
(4) 在DMA传送期间，DMAC发出内存和外设的读/写信号。 (5) 为了决定数据块传输的字节数，在DMAC内部必须有一个 “字节计数器”。在开始时，由软件设置数据块的长度，在 DMA传送过程中，每传送一个字节，字节计数器减1，减为0 时，该次DMA传输结束。 (6) DMA过程结束时，DMAC向CPU发出结束信号(撤消HOLD请 求)，将总线控制权交还CPU。
第8章 DMA控制器
DMAC(Direct Memory Access Controller)是一 个自适应、先进的微控制器总线体系的控制器，它由ARM公 司设计并基于PrimeCell技术标准。DMAC提供了一个AXI接口 用来执行DMA传输，以及两个APB接口用来控制这个操作。 DMAC在安全模式下用一个APB接口执行TrustZone技术，其他 操作则在非安全模式下执行。图8.1是DMAC外部接口框图。
首先，送出存储器源的地址和控制信号，将选中内存单元的 数据暂存，然后修改“地址寄存器”和“字节计数器”的值， 接着，送出存储器目标的地址和控制信号，将暂存的数据通 过数据总线写入存储器的目标区域中，最后修改“地址寄存 器”和“字节计数器”的内容，当“字节计数器”的值减少 到零时便结束一次DMA传送。
第8章 DMA控制器
8.2 DMAC工作原理 DMAC内部包括了指令处理模块，使得DMAC本身能 够处理代码以控制DMA传送。这些指令代码存储在系统存储 器中，DMAC通过AXI接口获取这些代码。DMAC的8个通道都是 可配置的，且每个都支持单个并发线程的操作。除此之外， 还有一个管理线程、专门用来初始化DMA通道的线程。DMAC 使用了变长指令集，范围为1～6字节，并为每个通道提供了 单独的PC寄存器。
王红鑫 嵌入式系统DMA控制
嵌入式系统DMA控制
专业：电力电子与电力传动 姓名：王红鑫 学号：1206009
陕西科技大学电气与信息工程学院
什么是DMA
• DMA（Direct Memory Acess）是指不用 处理器干预即可完成储存器与I/O间数据 传送。
陕西科技大学电气与信息工程学院
为什么要使用DMA控制
• 嵌入式系统I/O操作中，中断方式（包括查询方 式）是广泛使用的操作方式。其特点是需要通过 CPU执行ISR来控制整个数据的传送，输入输出 都要以CPU的寄存器为中转站。以中断方式数据 传输为例，每一次响应中断，CPU都要保护主程 序断点的工作现场，而后执行ISR。数据传输操 作完毕后，还要恢复断点处的工作现场。因此在 某些高频度I/O操作的嵌入式应用场合，执行中断 方式的输入输出会导致系统频繁切换工作现场， CPU运行效率不高。
陕西科技大学电气与信息工程学院
DMA控制的优势
• 在高速大数据量传输场合，DMA方式可以不通过 CPU直接完成输入输出设备与存储器间的数据交 换，在数据传送期间不会影响CPU的其它工作, 使CPU具有了同时进行多种实时操作的能力，增 强了系统的实时性。 • DMA方式由于系统开销少，传输效率，比中断方 式优越。因此，现代通用计算机都具备DMA传输 功能。嵌入式系统并非都拥有DMA功能。8位嵌 入式处理器一般不具备DMA数据传输功能。但16 位和32位嵌入式处理器一般都具有DMA功能。例 如：ARM、68K、PowerPC和MIPS处理器。
陕西科技大学电气与信息工程学院
几款常用嵌入式处理器的DMA 控制器简表
陕西科技大学电气与信息工程学院
DMA系统组成
地址总线
总线 请求 HOLD HLDA CPU 总线 响应 控制总线 HRQ DMAC HLDA DACK DREQ
专业：电力电子与电力传动 姓名：王红鑫 学号：1206009
陕西科技大学电气与信息工程学院
什么是DMA
• DMA（Direct Memory Acess）是指不用 处理器干预即可完成储存器与I/O间数据 传送。
陕西科技大学电气与信息工程学院
为什么要使用DMA控制
• 嵌入式系统I/O操作中，中断方式（包括查询方 式）是广泛使用的操作方式。其特点是需要通过 CPU执行ISR来控制整个数据的传送，输入输出 都要以CPU的寄存器为中转站。以中断方式数据 传输为例，每一次响应中断，CPU都要保护主程 序断点的工作现场，而后执行ISR。数据传输操 作完毕后，还要恢复断点处的工作现场。因此在 某些高频度I/O操作的嵌入式应用场合，执行中断 方式的输入输出会导致系统频繁切换工作现场， CPU运行效率不高。
陕西科技大学电气与信息工程学院
DMA控制的优势
• 在高速大数据量传输场合，DMA方式可以不通过 CPU直接完成输入输出设备与存储器间的数据交 换，在数据传送期间不会影响CPU的其它工作, 使CPU具有了同时进行多种实时操作的能力，增 强了系统的实时性。 • DMA方式由于系统开销少，传输效率，比中断方 式优越。因此，现代通用计算机都具备DMA传输 功能。嵌入式系统并非都拥有DMA功能。8位嵌 入式处理器一般不具备DMA数据传输功能。但16 位和32位嵌入式处理器一般都具有DMA功能。例 如：ARM、68K、PowerPC和MIPS处理器。
陕西科技大学电气与信息工程学院
几款常用嵌入式处理器的DMA 控制器简表
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DMA系统组成
地址总线
总线 请求 HOLD HLDA CPU 总线 响应 控制总线 HRQ DMAC HLDA DACK DREQ
(3)DMA控制方式(直接存储器存取方式)和程序控制、中断控制不同,....ppt
是由ＤＯＳ操作系统维护的一种数据结构，用户程序 通过修改ＦＣＢ中特定的字段，结合相应的ＤＯＳ系 统调用，可以完成建立文件、打开文件、读文件记录、 写文件记录、关闭文件等基本的文件操作。
ＦＣＢ的数据组织可以参照教材Ｐ２３３表１０－４。
２）使用ＦＣＢ进行文件操作的原理 把文件看作由数据块组成的序列，每个数据块包含１ ２８个文件记录。文件记录的大小在ＦＣＢ相关字段 定义。 把文件记录看作最小的文件操作单位，每次读写文件 的操作都是以文件记录为单位进行的。 数据缓冲区：由用户程序定义，并通过特定系统调用 向操作系统声明的内存空间。数据缓冲区的空间至少 要大于等于一个文件记录的大小。 执行读操作时，系统调用从文件中读出的文件记录自 动保存在数据缓冲区；执行写操作时，系统调用会自 动把数据缓冲区中的文件记录写入文件。
（3）DMA控制方式（直接存储器存取方式） 和程序控制、中断控制不同，DMA控制方式对接口采用全硬 件的控制机制，不执行任何程序。 原理： 一个设备接口试图通过总线直接向另一个设备发送数据（一般 是大批量的数据），它会先向CPU发送DMA请求信号，CPU 收到该信号后，会按DMA信号的优先级和提出DMA请求的先 后顺序响应DMA信号。 CPU对某个设备接口响应DMA请求时，会让出总线控制权， 提出请求的设备接口可以通过总线直接进行数据传送（不通过 CPU），数据传送完毕后，设备接口会向CPU发送DMA结束 信号，交还总线控制权。 注意：DMA请求信号可能会打断一条指令的执行，使它暂时 停止执行，数据传送完毕后才恢复该指令的执行。
０６Ｈ：这个子功能既能用于键盘输入，又能 用于显示输出。初始化入口参数时，把ＤＬ寄 存器的内容置为０ＦＦＨ，表示输入功能。
它会先检测键盘的输入缓冲区（队列，０９Ｈ 硬中断服务程序把接收到的键码按先后顺序存 放于此）是否有输入数据，如果有输入数据， 取出队首的字符并送到ＡＬ保存；如果没有输 入数据，把０保存到ＡＬ。
ＦＣＢ的数据组织可以参照教材Ｐ２３３表１０－４。
２）使用ＦＣＢ进行文件操作的原理 把文件看作由数据块组成的序列，每个数据块包含１ ２８个文件记录。文件记录的大小在ＦＣＢ相关字段 定义。 把文件记录看作最小的文件操作单位，每次读写文件 的操作都是以文件记录为单位进行的。 数据缓冲区：由用户程序定义，并通过特定系统调用 向操作系统声明的内存空间。数据缓冲区的空间至少 要大于等于一个文件记录的大小。 执行读操作时，系统调用从文件中读出的文件记录自 动保存在数据缓冲区；执行写操作时，系统调用会自 动把数据缓冲区中的文件记录写入文件。
（3）DMA控制方式（直接存储器存取方式） 和程序控制、中断控制不同，DMA控制方式对接口采用全硬 件的控制机制，不执行任何程序。 原理： 一个设备接口试图通过总线直接向另一个设备发送数据（一般 是大批量的数据），它会先向CPU发送DMA请求信号，CPU 收到该信号后，会按DMA信号的优先级和提出DMA请求的先 后顺序响应DMA信号。 CPU对某个设备接口响应DMA请求时，会让出总线控制权， 提出请求的设备接口可以通过总线直接进行数据传送（不通过 CPU），数据传送完毕后，设备接口会向CPU发送DMA结束 信号，交还总线控制权。 注意：DMA请求信号可能会打断一条指令的执行，使它暂时 停止执行，数据传送完毕后才恢复该指令的执行。
０６Ｈ：这个子功能既能用于键盘输入，又能 用于显示输出。初始化入口参数时，把ＤＬ寄 存器的内容置为０ＦＦＨ，表示输入功能。
它会先检测键盘的输入缓冲区（队列，０９Ｈ 硬中断服务程序把接收到的键码按先后顺序存 放于此）是否有输入数据，如果有输入数据， 取出队首的字符并送到ＡＬ保存；如果没有输 入数据，把０保存到ＡＬ。
嵌入式控制系统原理及设计课件1-2 嵌入式控制系统
（2）这些工作在控制系统工作过程中周而复始的进行。 （3）这些工作是微处理器通过执行相关代码完成的。 （4）微处理器执行代码需要一定的时间（T），因而
微处理器的控制量更新是离散的。
开始 读取 输入信 号
读取 被控量 计算 误差 控制 算法
控制 量输出 返回
嵌入式控制系统原理及设计
1.2.2 嵌入式控制系统的工作原理
嵌入式控制系统原理及设计
1.2.1 嵌入式控制系统的概念
为理解嵌入式计算机如何应用于自动控制系统，首先回顾连续控制系统组成。
图1.11中除了被控对象以外，系统部件均由模拟、数字等独立元件或集成器 件构成，包括各种门电路、运算放大器、功率放大器等有源器件和电阻、电 容、电感等无源器件。
比较元件 参考输入
校正元件
放大元件
执行元件
被控对象
被控量
检测元件
嵌入式控制系统原理及设计
1.2.1 嵌入式控制系统的概念
（1）测量元件，其功能是检测被控量的物理量，如果这个物理量是非电量，则将 其装换成电量。 （2）比较元件，其功能是把测量元件检测的被控量实际值与参数输入进行比较， 求出它们之间的偏差。 （3）校正元件，它是结构或参数便于调整的元部件，对比较元件输出的偏差信号 进行某种变换或运算，产生控制量，用于改善系统的性能。 （4）放大元件，其功能是将校正元件给出的信号进行放大，以推动执行元件去改 变控制对象的被控量。
嵌入式控制系统原理及设计
1.2.3 嵌入式控制系统的优势
2.能够有效地克服随机扰动，及器件老化等因素导致的参数漂移。 实际的控制系统运行过程中，扰动因素很多，且多数扰动是难以预知的，模 拟器件组成的控制器一旦投入运行，其参数很难实现随着环境动态调整。嵌 入式计算机参与控制以后，可根据实时检测到的数据，用数值滤波、预估算 法提高信号的信噪比、估计过程动态，进而实施控制，保证在扰动存在时仍 能具有满意的控制效果。
微处理器的控制量更新是离散的。
开始 读取 输入信 号
读取 被控量 计算 误差 控制 算法
控制 量输出 返回
嵌入式控制系统原理及设计
1.2.2 嵌入式控制系统的工作原理
嵌入式控制系统原理及设计
1.2.1 嵌入式控制系统的概念
为理解嵌入式计算机如何应用于自动控制系统，首先回顾连续控制系统组成。
图1.11中除了被控对象以外，系统部件均由模拟、数字等独立元件或集成器 件构成，包括各种门电路、运算放大器、功率放大器等有源器件和电阻、电 容、电感等无源器件。
比较元件 参考输入
校正元件
放大元件
执行元件
被控对象
被控量
检测元件
嵌入式控制系统原理及设计
1.2.1 嵌入式控制系统的概念
（1）测量元件，其功能是检测被控量的物理量，如果这个物理量是非电量，则将 其装换成电量。 （2）比较元件，其功能是把测量元件检测的被控量实际值与参数输入进行比较， 求出它们之间的偏差。 （3）校正元件，它是结构或参数便于调整的元部件，对比较元件输出的偏差信号 进行某种变换或运算，产生控制量，用于改善系统的性能。 （4）放大元件，其功能是将校正元件给出的信号进行放大，以推动执行元件去改 变控制对象的被控量。
嵌入式控制系统原理及设计
1.2.3 嵌入式控制系统的优势
2.能够有效地克服随机扰动，及器件老化等因素导致的参数漂移。 实际的控制系统运行过程中，扰动因素很多，且多数扰动是难以预知的，模 拟器件组成的控制器一旦投入运行，其参数很难实现随着环境动态调整。嵌 入式计算机参与控制以后，可根据实时检测到的数据，用数值滤波、预估算 法提高信号的信噪比、估计过程动态，进而实施控制，保证在扰动存在时仍 能具有满意的控制效果。
嵌入式系统教学：嵌入式系统及应用PPT课件
仿真器
用于模拟嵌入式系统的运行环境，便 于开发者在真实硬件之前进行调试和 测试。
调试器
用于在嵌入式系统运行过程中进行实 时调试，帮助开发者定位和解决问题。
交叉编译器
将应用程序代码编译为目标硬件平台 上的可执行文件，实现跨平台开发。
03 嵌入式系统的应用
智能家居
智能家居是嵌入式系统的重要应用领域之一，通过嵌入式系 统可以实现家庭设备的智能化控制和管理，提高生活便利性 和舒适度。
、医学影像设备等。
汽车电子
嵌入式系统用于汽车电 子控制系统，如发动机
控制、车身控制等。
嵌入式系统的发展历程
01
02
03
起源
嵌入式系统的概念起源于 20世纪70年代，主要用于 工业控制领域。
发展
随着微处理器技术的发展， 嵌入式系统逐渐普及，应 用领域不断扩大。
趋势
未来嵌入式系统将朝着智 能化、网络化、低功耗等 方向发展。
RTOS技术具有可移植性和可裁 剪性，可以根据实际需求进行 定制化开发，提高系统的可靠 性和性能。
06 嵌入式系统发展趋势与挑 战
物联网时代的嵌入式系统
嵌入式系统在物联网中的应用
嵌入式系统作为物联网的重要组成部分，广泛应用于智能家居、智能交通、智能制造等领域，实现设备间的互联 互通和智能化控制。
提高实际操作能力。
项目实践
组织学生进行嵌入式系统的项目 实践，将理论知识应用于实际项 目中，提高学生的综合应用能力。
注重培养学生的实际动手能力
提供实验设备和实验环境
学校应提供先进的实验设备和实验环境，满足学生进行实验和实 践的需求。
加强实验课程建设
增加实验课程的比重，设计更多具有挑战性和实用性的实验项目， 引导学生主动实践。
嵌入式控制系统课件-嵌入式控制系统课件(总)
嵌入式系统概述
1.1嵌入式系统 1.2嵌入式处理器 1.3嵌入式操作系统
1.3 嵌入式操作系统
• 概述
计算机系统由硬件和软件组成，在发展初期没有 操作系统这个概念，用户使用监控程序来使用计算机。 随着计算机技术的发展，计算机系统的硬件、软件资 源也愈来愈丰富，监控程序已不能适应计算机应用的 要求。于是在六十年代中期监控程序又进一步发展形 成了操作系统(Operating System)。发展到现在，广泛 使用的有三种操作系统即多道批处理操作系统、分时 操作系统以及实时操作系统。
中断服务程序
时
间
ISR
ISR ISR
ISR
1.3 嵌入式操作系统
• 基本概念
——操作系统 操作系统是计算机中最基本的程序。操作系统负 责计算机系统中全部软硬资源的分配与回收、控制与 协调等并发的活动；操作系统提供用户接口，使用户 获得良好的工作环境；操作系统为用户扩展新的系统 功能提供软件平台。
用户程序 操作系统 硬件驱动
• 现实中的嵌入式系统
• 嵌入式系统的概念
目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一 种定义是全面的。下面给出两种比较合理定义：
●从技术的角度定义：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。 ●从系统的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂 功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算 机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系 统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的 系统中可以共存多个嵌入式系统。
硬件
1.3 嵌入式操作系统
• 基本概念
——实时操作系统（RTOS） 实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执 行的背景程序，用户的应用程序是运行于RTOS之上的 各个任务，RTOS根据各个任务的要求，进行资源(包 括存储器、外设等)管理、消息管理、任务调度、异常 处理等工作。在RTOS支持的系统中， 每个任务均有 一个优先级，RTOS根据各个任务的优先级，动态地切 换各个任务，保证对实时性的要求。
嵌入式系统及应用第13讲DMA
• DMA 中断标志清除寄存器 LIFCR 和 HIFCR
– LIFCR 寄存器 bit 字段描述
DMA
• DMA 中断标志清除寄存器 LIFCR 和 HIFCR （续）
– LIFCR 寄存器 bit 字段描述
DMA
• DMA 数据流 x 配置寄存器 DMA_SxCR(0 - 7)
– 控制信息包括数据宽度、外设、存储器宽度、 优先级、增量模式、传输方式、中断许可、使 能操作等
DMA
—— 《嵌入式系统及应用》课程
刘春静 安徽信息工程学院 电气与电子工程学院
DMA
• DMA(Direct Memory Access ，直接内存存取 ) • DMA 是所有现代电脑的重要特色，它允许
不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖 于 CPU 的大量中断负载。否则， CPU 需要 从来源把每一片段的资料复制到寄存器，然 后把它们再次写回到新的地方。在这个时间 段内， CPU 就不能够进行其它的工作，从而 降低了 CPU 的效率
DMA
• DMA 中断状态寄存器 LISR 和 HISR （续）
– LISR 寄存器的 bit 字段描述
DMA
• DMA 中断状态寄存器 LISR 和 HISR （续）
– LISR 寄存器字段描述
DMA
• DMA 中断状态寄存器 LISR 和 HISR （续）
– LISR 寄存器字段描述
DMA
DMA
• 2. 周期挪用（续）
DMA
• 3. DMA 与 CPU 交替访问内存 • 如果 CPU 的工作周期比内存存取周期长很
多，此时采用交替访内的方法可以使 DMA 传送和 CPU 同时发挥最高的效率。 • 假设 CPU 工作周期为 1.2us ，内存存取周期 小于 0.6us ，那么一个 CPU 周期可分为 C1 和 C2 两个分周期，其中 C1 专供 DMA 控制 器访内， C2 专供 CPU 访内。
– LIFCR 寄存器 bit 字段描述
DMA
• DMA 中断标志清除寄存器 LIFCR 和 HIFCR （续）
– LIFCR 寄存器 bit 字段描述
DMA
• DMA 数据流 x 配置寄存器 DMA_SxCR(0 - 7)
– 控制信息包括数据宽度、外设、存储器宽度、 优先级、增量模式、传输方式、中断许可、使 能操作等
DMA
—— 《嵌入式系统及应用》课程
刘春静 安徽信息工程学院 电气与电子工程学院
DMA
• DMA(Direct Memory Access ，直接内存存取 ) • DMA 是所有现代电脑的重要特色，它允许
不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依赖 于 CPU 的大量中断负载。否则， CPU 需要 从来源把每一片段的资料复制到寄存器，然 后把它们再次写回到新的地方。在这个时间 段内， CPU 就不能够进行其它的工作，从而 降低了 CPU 的效率
DMA
• DMA 中断状态寄存器 LISR 和 HISR （续）
– LISR 寄存器的 bit 字段描述
DMA
• DMA 中断状态寄存器 LISR 和 HISR （续）
– LISR 寄存器字段描述
DMA
• DMA 中断状态寄存器 LISR 和 HISR （续）
– LISR 寄存器字段描述
DMA
DMA
• 2. 周期挪用（续）
DMA
• 3. DMA 与 CPU 交替访问内存 • 如果 CPU 的工作周期比内存存取周期长很
多，此时采用交替访内的方法可以使 DMA 传送和 CPU 同时发挥最高的效率。 • 假设 CPU 工作周期为 1.2us ，内存存取周期 小于 0.6us ，那么一个 CPU 周期可分为 C1 和 C2 两个分周期，其中 C1 专供 DMA 控制 器访内， C2 专供 CPU 访内。
嵌入式系统--课件
7
外围设备
第1章 嵌入式系统基础
外围设备是指在一个嵌入式系统中，除了嵌入式处理器以外 的完成存储、通信、调试、显示等辅助功能的其他部件。
根据外围设备的功能可分为以下3类：
存储器：静态易失型存储器(RAM，SRAM)、动态存储器 (DRAM)和非易失型存储器(Flash)。其中，Flash以可擦写 次数多、存储速度快、容量大及价格低等优点在嵌入式领域 得到了广泛的应用。
嵌入式操作系统常常有实时要求，所以嵌入 式操作系统往往又是“实时操作系统”。
9
应用软件
第1章 嵌入式系统基础
嵌入式系统的应用软件是针对特定的实际专业领域的，基于相 应的嵌入式硬件平台，并能完成用户预期任务的计算机软件。
嵌入式软件的特点如下： (1)软件要求固态化存储。 (2)软件代码要求高质量、高可靠性。 (3)系统软件的高实时性是基本要求。 (4)多任务实时操作系统成为嵌入式应用软件的必需。
目前主要的嵌入式处理器类型有ARM 、MIPS、 Am186/88、386EX、PowerPC、68000系列等。
18
微控制器
第1章 嵌入式系统基础
又称单片机，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Flash、RAM、总线逻辑、定 时器/计数器、WatchDog、I/O，串行口、脉宽 调制输出、A/D，D/A等各种必要的功能模块和外 围部件。
10
第1章 嵌入式系统基础
1.1.3 嵌入式系统的特点
软硬件一体化，集计算机技术、微电子技术、行 业技术为一体； 需要操作系统支持，代码小、执行速度快； 专用紧凑，用途固定，成本敏感； 可靠性要求高； 多样性，应用广泛、种类繁多。
嵌入式系统ppt课件
iPhone®
Went on sale in June 2007
One Samsung ARM1176
application processor core
Memory capacity: 8 – 16 GB
Display: 3.5 inch widescreen multitouch
Operating system: MAC OS X
Embedded system: any device that includes a programmable computer but is not itself a general-purpose computer With OS (use microprocessors) Without OS (use microcontrollers)
3 output ports, 6 wire digital platform
100 x 64 pixel LCD graphical display
Sound channel with 8-bit resolution
Stores multiple programs
精选ppt
11
应用范例介绍二
嵌入式系统 概论
精选ppt
1
What is this?
பைடு நூலகம்
The Von Neumann Architecture
精选ppt
2
What is Embedded ?
精选ppt
3
什么是嵌入式系统?
计算机，假装自己不是计算机…… (Stephen A. Edwards)
精选ppt
4
为什么要嵌入?
為何计算机要嵌入？
嵌入式课件(ppt)
1.1 嵌入式系统简介
嵌入式系统已经广泛应用于各个科技领域和日常生活的每个角落，由于其本 身的特性，使得我们很难发现它的存在。甚至一些从事嵌入式系统开发的科技人 员也只知单片机，不知道嵌入式系统。本节从嵌入式系统的定义开始，阐述嵌入 式系统的含义、特点等，以使读者加深对嵌入式系统的理解。
§1.1.1 嵌入式系统的定义 §1.1.2 嵌入式系统的组成 §1.1.3 嵌入式系统的特点 §1.1.4 嵌入式系统的应用 §1.1.5 嵌入式系统的发展
由上述可以看出，嵌入式系统是一个外延极广的概念，凡是与产品结合在一起的、 具有嵌入式系统特点的系统都可以称为嵌入式系统。
第1章 嵌入式系统设计基础
4
嵌入式系统的组成
嵌入式系统一般有3个主要的组成部分： 硬件。图1.1给出了嵌入式系统的硬件组成。其中，处理器是系统的运算核心； 存储器（ROM、RAM）用来保存可执行代码，以及中间结果；输入输出设备完成 与系统外部的信息交换；其他部分辅助系统完成功能。 应用软件。应用软件是完成系统功能的主要软件，它可以由单独的一个任务来 实现，也可以由多个并行的任务来实现。 实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）。该系统用来管理应 用软件，并提供一种机制，使得处理器分时地执行各个任务并完成一定的时限要 求。
由于对嵌入式系统含义的理解因人而异，所以不同的书籍对嵌入式系统的定义也 不尽相同。下面给出了一些文献中对嵌入式系统的定义：
“Computer as Components – Principles of Embedded Computing System Design”一书的作者Wayne Wolf认为：“什么是嵌入式计算系统？如果不严格地定 义，它是任何一个包含可编程计算机的设备，但是它本身却不是一个通用计算机。”
嵌入式系统已经广泛应用于各个科技领域和日常生活的每个角落，由于其本 身的特性，使得我们很难发现它的存在。甚至一些从事嵌入式系统开发的科技人 员也只知单片机，不知道嵌入式系统。本节从嵌入式系统的定义开始，阐述嵌入 式系统的含义、特点等，以使读者加深对嵌入式系统的理解。
§1.1.1 嵌入式系统的定义 §1.1.2 嵌入式系统的组成 §1.1.3 嵌入式系统的特点 §1.1.4 嵌入式系统的应用 §1.1.5 嵌入式系统的发展
由上述可以看出，嵌入式系统是一个外延极广的概念，凡是与产品结合在一起的、 具有嵌入式系统特点的系统都可以称为嵌入式系统。
第1章 嵌入式系统设计基础
4
嵌入式系统的组成
嵌入式系统一般有3个主要的组成部分： 硬件。图1.1给出了嵌入式系统的硬件组成。其中，处理器是系统的运算核心； 存储器（ROM、RAM）用来保存可执行代码，以及中间结果；输入输出设备完成 与系统外部的信息交换；其他部分辅助系统完成功能。 应用软件。应用软件是完成系统功能的主要软件，它可以由单独的一个任务来 实现，也可以由多个并行的任务来实现。 实时操作系统（Real-Time Operating System，RTOS）。该系统用来管理应 用软件，并提供一种机制，使得处理器分时地执行各个任务并完成一定的时限要 求。
由于对嵌入式系统含义的理解因人而异，所以不同的书籍对嵌入式系统的定义也 不尽相同。下面给出了一些文献中对嵌入式系统的定义：
“Computer as Components – Principles of Embedded Computing System Design”一书的作者Wayne Wolf认为：“什么是嵌入式计算系统？如果不严格地定 义，它是任何一个包含可编程计算机的设备，但是它本身却不是一个通用计算机。”
嵌入式音频处理器中DMA控制器的设计
Ｗ ＡＮ Ｊ ｎ Ｇ ｕ ．ＹＩ ｅ — ｏ ｇ ＮＧ Ｒ ｎ ｄ ｎ
（ ｅ ａｔ ｎ ｆ ｌ ｔｏｉ ｎｉｅｒ ｇ ｈ ｎ ｈ ｉ ￣ｏ ｇＵｎｖｒｉ ，Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０４ ， ｈｎ ） Ｄｐｒ ｍｅ ｔ ｅ ｒｎｃＥ ｇｎｅｉ ，Ｓ ａ ｇ ａ ｍｎ ｉｅｓｙ ｈ ｎ ｈ ｉ ０２ ０ Ｃ ｉａ ｏＥ ｃ ｎ Ｊ ｔ
编解码 的音频 处 理器 ， 比如 ，Ｔ ｎｉｃ ｅｓｉａ公 司 的 Ｄ Ａ ｌ Ｉ—
在一个 包含音 频 处理 器 芯 片 的 ＳＣ系 统 中 ， ｏ 音
频 处理器负 责诸如 编解码 之类 的音 频处理 。除此之 外， 系统一 般还拥有 负责 全局控制 的主处理 器 ， 通用 Ｄ ＭＡ控 制器 和存 储器 等 的 各种 外 设 以及 连 接 所有 模块 的总线 。在音 频 处理 器 的运 行 过程 中 ， 及处 涉
面对 嵌入式 音频 处 理 器 的数据 传 输需 求 ， 传统 的通用 Ｄ Ａ控 制器并 不 能很 好 的满 足 。本 文介 绍 Ｍ
了音频 处 理 器 Ｈ Ｐ Ｐ Ｈ ｇ ｅ ｏ ａ ｃ ｕ ｉ Ｐｏ ｉＡ （ ｉ Ｐ ｒ ｒ ｎ ｅＡ ｄｏ ｒ— ｈ ｆｍ
Ｐｏｅ ｙ 能够 高速 同时低 功 耗 地完 成 编 解 码任 务 ， ｒ ｒ） ｐｔ 但 是它们 不能被修 改 ， 当音视 频 标准 或 者协 议 升 级
ｌ ｄｓ ｒ ｏ ／ ｔ ｅ指令 。在 Ｄ ａ ｏ ＭＡ方 式 下 ， Ｐ 只需 要 在 数 ＣＵ
理 器控制 的数据传 输可按 照其特点 分为两类 ： 第一类 ， 大数据 量 、 较低 实时性 的传输 。这包括
在 音频处理 器处理 前将原 始码流 载入音频处 理器 的
本地 存储器 内， 以及在 处理 完 成后 将 输 出数 据传 输
（ ｅ ａｔ ｎ ｆ ｌ ｔｏｉ ｎｉｅｒ ｇ ｈ ｎ ｈ ｉ ￣ｏ ｇＵｎｖｒｉ ，Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０４ ， ｈｎ ） Ｄｐｒ ｍｅ ｔ ｅ ｒｎｃＥ ｇｎｅｉ ，Ｓ ａ ｇ ａ ｍｎ ｉｅｓｙ ｈ ｎ ｈ ｉ ０２ ０ Ｃ ｉａ ｏＥ ｃ ｎ Ｊ ｔ
编解码 的音频 处 理器 ， 比如 ，Ｔ ｎｉｃ ｅｓｉａ公 司 的 Ｄ Ａ ｌ Ｉ—
在一个 包含音 频 处理 器 芯 片 的 ＳＣ系 统 中 ， ｏ 音
频 处理器负 责诸如 编解码 之类 的音 频处理 。除此之 外， 系统一 般还拥有 负责 全局控制 的主处理 器 ， 通用 Ｄ ＭＡ控 制器 和存 储器 等 的 各种 外 设 以及 连 接 所有 模块 的总线 。在音 频 处理 器 的运 行 过程 中 ， 及处 涉
面对 嵌入式 音频 处 理 器 的数据 传 输需 求 ， 传统 的通用 Ｄ Ａ控 制器并 不 能很 好 的满 足 。本 文介 绍 Ｍ
了音频 处 理 器 Ｈ Ｐ Ｐ Ｈ ｇ ｅ ｏ ａ ｃ ｕ ｉ Ｐｏ ｉＡ （ ｉ Ｐ ｒ ｒ ｎ ｅＡ ｄｏ ｒ— ｈ ｆｍ
Ｐｏｅ ｙ 能够 高速 同时低 功 耗 地完 成 编 解 码任 务 ， ｒ ｒ） ｐｔ 但 是它们 不能被修 改 ， 当音视 频 标准 或 者协 议 升 级
ｌ ｄｓ ｒ ｏ ／ ｔ ｅ指令 。在 Ｄ ａ ｏ ＭＡ方 式 下 ， Ｐ 只需 要 在 数 ＣＵ
理 器控制 的数据传 输可按 照其特点 分为两类 ： 第一类 ， 大数据 量 、 较低 实时性 的传输 。这包括
在 音频处理 器处理 前将原 始码流 载入音频处 理器 的
本地 存储器 内， 以及在 处理 完 成后 将 输 出数 据传 输
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。
嵌入式资料PPT课件
C语言
适用于需要面向对象编程 的应用场景，如GUI开发、 游戏机等。
Python语言
适用于需要快速原型开发 或脚本编程的应用场景。
嵌入式软件设计模式
单片机程序架构
适用于资源受限的微控制器，如8051系列。
ARM Cortex-M系列MCU程序架构
适用于ARM Cortex-M系列MCU，如STM32。
软件设计
根据系统需求和总体设计，设计 软件模块和接口，确定软件架构。
系统实现与测试
编码实现
按照设计要求，编写代 码并实现系统功能。
单元测试
对每个模块进行测试， 确保模块功能正常。
集成测试
将所有模块集成在一起 进行测试，确保系统整
体功能正常。
系统测试
对整个系统进行测试， 确保系统满足需求规格
说明书的要求。
系统部署与维护
系统部署
将系统安装到实际运行环境中，并进 行配置和调试。
系统维护
对系统进行日常维护和升级，确保系 统稳定运行。
05
嵌入式系统应用案例
智能家居系统
智能家居系统
01
通过嵌入式系统技术，将家中的各种设备连接到互联网，实现
智能化控制和管理。
智能家居系统的功能
02
包括远程控制、语音控制、自动化控制等，提高家庭生活的便
传感器和执行器是嵌入式系统 的关键组成部分，用于实现系
统的感知和控制功能。
选择合适的传感器和执行器需 要考虑应用场景、性能要求和
成本等因素。
嵌入式硬件开发工具
嵌入式硬件开发工具包括原理图 设计软件、PCB设计软件、仿真
软件等。
这些工具可以帮助开发人员快速 设计、仿真和调试嵌入式硬件系
嵌入式系统设计 -Ch07_DMA控制器
7.1 DMA 說明
DMAC 只支援 Flow-through 傳送方式。 在目的端的緩衝區／記憶體保留住資料之前，Flow-through 資料會傳送經過
DMAC。使用 Flow-through 傳送方式，DMA 控制器可做記憶體至記憶體的移動。 第 7-2 頁，圖 7-1「DMAC 區塊圖表」提供一個 DMAC 的概觀。第 7-3 頁，表 7-1「DMAC 訊號表」提供 DMAC 訊號與說明表。 圖 7-1 DMAC 區塊圖表
若 2 個以上的通道為主動且要求一個 DMA，則使用表 5-2 的優先權排程。 請 求 優 先 權 不 會 影 響 已 開 始 執 行 的 請 求 。 當 DCMDx[WIDTH] 或 DCMDx[LENGTH]裡較小的尺寸已完成，則需要考慮 DMAC 優先權排程。
若所有通道都要求傳送資料，則優先權順序如下： z 設定為 0 者 z 設定為 1 者 z 設定為 0 者 z 設定為 2 者 z 設定為 0 者 z 設定為 1 者 z 設定為 0 者 z 設定為 3 者
DCSR[REQPEND]位元指示出通道尚未決定的請求的狀態。
若 DREQx 設定 DCSR[REQPEND 位元，且軟體重置 DCSR[RUN 位元來停 止通道，DCSR[REQPEND]位元與內部暫存器保留 DREQx 資訊，可能會維持設 定狀態，甚至通道已經停止。為了重置 DCSR[REQPEND]位元，軟體必須設定 一個仿造的敘述元來傳送一些資料。
通道資訊必須在每個通道的主要部分上來維護，而且包含於 DMAC 暫存 器。請參考第-28 頁，表 7-13「DMAC 控制暫存器」。DMAC 支援 2 個載入 DMAC 暫存器的方法－無敘述元（No-Descriptor）與敘述元抓取（Descriptor Fetch）法。 在第 7-6 頁，7.1.4 節「DMA 敘述元」中，對於抓取模式有更詳細的解說。
DMAC 只支援 Flow-through 傳送方式。 在目的端的緩衝區／記憶體保留住資料之前，Flow-through 資料會傳送經過
DMAC。使用 Flow-through 傳送方式，DMA 控制器可做記憶體至記憶體的移動。 第 7-2 頁，圖 7-1「DMAC 區塊圖表」提供一個 DMAC 的概觀。第 7-3 頁，表 7-1「DMAC 訊號表」提供 DMAC 訊號與說明表。 圖 7-1 DMAC 區塊圖表
若 2 個以上的通道為主動且要求一個 DMA，則使用表 5-2 的優先權排程。 請 求 優 先 權 不 會 影 響 已 開 始 執 行 的 請 求 。 當 DCMDx[WIDTH] 或 DCMDx[LENGTH]裡較小的尺寸已完成，則需要考慮 DMAC 優先權排程。
若所有通道都要求傳送資料，則優先權順序如下： z 設定為 0 者 z 設定為 1 者 z 設定為 0 者 z 設定為 2 者 z 設定為 0 者 z 設定為 1 者 z 設定為 0 者 z 設定為 3 者
DCSR[REQPEND]位元指示出通道尚未決定的請求的狀態。
若 DREQx 設定 DCSR[REQPEND 位元，且軟體重置 DCSR[RUN 位元來停 止通道，DCSR[REQPEND]位元與內部暫存器保留 DREQx 資訊，可能會維持設 定狀態，甚至通道已經停止。為了重置 DCSR[REQPEND]位元，軟體必須設定 一個仿造的敘述元來傳送一些資料。
通道資訊必須在每個通道的主要部分上來維護，而且包含於 DMAC 暫存 器。請參考第-28 頁，表 7-13「DMAC 控制暫存器」。DMAC 支援 2 個載入 DMAC 暫存器的方法－無敘述元（No-Descriptor）與敘述元抓取（Descriptor Fetch）法。 在第 7-6 頁，7.1.4 節「DMA 敘述元」中，對於抓取模式有更詳細的解說。
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28
Cache无效地址
当S3C44B0X处理器处于DMA传输时，内存读写不受CPU 控制，此时CPU无法维护Cache的一致性，所以需要将目 的地址空间设为Cache无效地址。
在S3C44B0X中最小的Cache无效地址为4KB（称为块）， 所以不需要低12位地址，为此执行目标地址右移12位。 Cache无效目的地址空间确定之后，该存储区的数据不被 Cache映射，从而满足了Cache数据的一致性。
12
S3C44B0X的BDMA控制器框图
SBS_Signals 三
星
系
统
SBS_STATEຫໍສະໝຸດ 总从外部设备线
SSB
桥DMA0 桥DMA1
通道仲裁 桥DMA
控制
SPB_Signals
三星外设总线SPB
源选择器 源选择器
x
UART0 IIS SIO
x
UART1 TIMER
13
外部DMA请求/应答模式
有四类外部DMA请求/应答模式。它们是握手模式、单步 模式、连续模式和手动模式。这些模式都定义了DMA请 求和应答信号是怎样和这些模式相互关联的。虽然ZDMA 和BDMA都可以支持外部的触发操作，但是这些模式只适 用于ZDMA，不适用于BDMA。我们介绍其中的握手模式 和单步模式。
15
S3C44B0X处理器
DMA请求
nXDREQ[1]
应答时序图 nXDACK[1]
DMA服务
nXDREQ[1] nXDACK[1]
（a）握手协议时序图
准备好
（b）单步协议时序图
16
单步模式
单步模式是指有两个DMA应答周期分别指示DMA的读周 期和写周期。因为总线的使用权可以在读写期间转交给其 它的总线拥有者，单步模式通常用在测试和调试的应用中。
20
飞速模式
飞速模式的工作原理如下： ZDMA具有飞速（On-the-fly）读写模式。该模式的最 大特性是读写周期并行（不可分割），其具体含义是当 DMA读/写数据时，一个固定地址外部设备会根据DMA 的应答信号（nXDACK0/1）写/读数据。然而在非飞速 模式下，DMA通道在写数据之前要读数据。 如果外部设备能够支持飞速模式，则数据传输速率将会 提高一倍。外部设备能够支持飞速模式的标志是能够根 据DMA应答信号读写数据。
主体函数dma_copy的最前面几行完成该Cache无效区的设 定。
30
DMA应用程序的范例代码详解
参看程序清单7-8，教材第239页
注意： 在ARM300-S实验平台有两种DMA实验代码 ，它们的功能一
样，都是完成内存数据块的拷贝传送。但是DMA结束方式 不同：一种是中断结束方式，另外一种是查询结束方式。
29
两个Cache无效区
S3C44B0X的Cache无效区可以有两个，分别是Cache无效 区0和Cache无效区1。这两个无效区的起始地址和结束地 址分别由NCACHBE0和NCACHBE1寄存器加以控制。
本范例程序使用NCACHBE0寄存器控制目标数据块的 Cache无效区起始地址和结束地址。
strcpy(d, des+i, 20); d[20]='\0'; LCD_printf("%s \n",d); } free(des); }
34
S3C44B0处理器DMA程序注释-4
Cache无效访问区控制寄存器
35
S3C44B0处理器DMA程序注释-5
ZDISRC0控制寄存器功能与位定义
31
S3C44B0处理器DMA程序注释-1
Main函数清单
32
S3C44B0处理器DMA程序注释-2
dma_copy函数清单
33
S3C44B0处理器DMA程序注释-3
//中断处理函数 void handler(void){
char d[21]; int i; LCD_printf("\n"); for(i=0; i<=strlen(des); i+=20){
21
飞速模式的特点
ZDMA独有 ZDMA与传统DMA的最大不同点。 借助飞速模式ZDMA可以减少在外部存储器和外部可寻址
的外设之间DMA操作的周期数。
22
7.2.2 S3C44B0X的DMAC 相关控制寄存器
S3C44B0X一共有4个DMA通道，所以有4个通道属性寄存 器。其中ZDCON0和ZDCON1是ZDMA通道的两个属性控 制器，BDCON0和BDCON1是BDMA的两个属性控制器。
10
S3C44B0X的ZDMA控制器框图
三
通用DMA0
源
星
SBS_Signals
系
通用DMA1
选 择 器
统
总
线
SSB
SBS_STATE
通道仲裁
源
选
FIFO （4字）
通用DMA 控制
择 器
nXDREQ[0], nXACK[0] nXDREQ[1], nXACK[1]
11
ZDMA通道的用途
S3C44B0X的ZDMA通道有一个4字的FIFO缓冲来支持4字 突发DMA传输，而BDMA不支持突发DMA传输。BDMA 不支持4字突发DMA传输的原因是它没有临时缓存，而且 连接在SPB上的外设速度较慢。因此存储器之间的传输数 据最好使用ZDMA通道。
14
握手模式
在握手模式下，DMA控制器对一个单独的DMA请求产生 一个单独的DMA应答信息。图7-5示出了DMA操作的握手 模式。在这样的DMA操作期间，读写周期不可分割。因 此，总线控制器不向其他的总线拥有者分配总线的使用权。
由nXDREQ（外部DMA请求引脚）产生的DMA请求表示 需要传输一个字节、半个字或一个字。而握手模式需要 DMA为每一个数据传输发送请求。在激活nXDACK后， nXDREQ信号就可以被释放了，在此之后nXDACK失活后 还可以再次发送请求。
2
DMA方式特点
DMA方式是高速I/O接口方式，其特点有两个：一是它可 以不通过CPU直接完成输入输出设备与存储器间的数据交 换，在数据传送期间不会影响CPU的其它工作；二是CPU 带宽可以与总线带宽一样，延时仅依赖于硬件，能提高系 统中数据的传输速率。显然利用这种方式不但数据传送速 度快，而且CPU具有了同时进行多种实时操作的能力，增 强了系统的实时性。
第7章 中断、DMA和时间管理
本章主要介绍以下内容：
嵌入式中断控制器 嵌入式DMA控制器 嵌入式时钟电源管理器 嵌入式实时时钟 嵌入式脉宽调制定时器
1
7.2 嵌入式系统DMA控制
在嵌入式系统I/O操作中，中断方式（包括查询方式）是 广泛使用的操作方式。其特点是需要通过CPU执行ISR来 控制整个数据的传送，输入输出都要以CPU的寄存器为中 转站。以中断方式数据传输为例，每一次响应中断，CPU 都要保护主程序断点的工作现场，而后执行ISR。数据传 输操作完毕后，还要恢复断点处的工作现场。因此在某些 高频度I/O操作的嵌入式应用场合，执行中断方式的输入 输出会导致系统频繁切换工作现场，CPU运行效率不高。
7
7.2.1 S3C44B0X的DMA控制器
现在学习S3C44B0X处理器的DMA控制器。 S3C44B0X的DMA控制器（简称DMAC）拥有4个通道，
其中有两个通道称为ZDMA，另外两个通道称为BDMA。
8
S3C44B0X的DMA通道
ZDMA通道称为通用DMA 三星公司的数据手册上用这个称呼 实际上是通用DMA，General DMA，它被连到SSB（三 星系统总线，Samsung System Bus）总线上。
23
S3C44B0X处理器 DMA通道属性控制寄存器一览表
24
ZDMA通道属性寄存器的 控制位定义
25
DMA通道具有6个传输控制寄存器
不论是ZDMA通道还是BDMA通道，每个通道都有6个传 输控制寄存器。每个通道的6个传输控制寄存器分别是： ⒈初始源地址寄存器，⒉初始目标地址寄存器，⒊初始传 输控制和传输字节/半字/字计数控制器，⒋当前源地址寄 存器，⒌当前目标地址寄存器，⒍当前传输控制和传输字 节/半字/字计数控制器。
BDMA通道称为桥DMA Bridge DMA，是SSB和SPB（三星外设总线，Samsung Peripheral Bus）之间的接口层，相当于一个桥。
ZDMA和BDMA都可以由指令启动，也可以有内部外设和 外部请求引脚来请求启动。
9
ZDMA通道的特点
ZDMA通道用于在存储器到存储器、存储器到I/O存储器 （固定目的存储位置）、I/O装置到存储器之间传输数据。 BDMA通道只能在连到SPB(三星外设总线)上的I/O外设 （如UART，IIS和SIO）与存储器之间传输数据。
26
DMA传输控制寄存器的 初值与属性
24个DMA传输控制寄存器的初值全部为0x0。 其中的12个初始控制寄存器的读写属性是可读可写，另外
12个当前控制寄存器是只读属性。
27
7.2.3 DMA应用程序举例
现在给出一个在S3C44B0X处理器开发板上实现的DMA传 输范例程序。 μCOS-II操作系统支持下运行 采用中断结束方式。
36
S3C44B0处理器DMA程序注释-6
ZDIDES0控制寄存器功能与位定义
37
S3C44B0处理器DMA程序注释-7
填入ZDICNT0的数值：1010 0101 1100 {20个0} 填入ZDICNT0[bit20]的数值=1 ;enable DMA
18
DMA传输模式
S3C44B0X的DMA传输模式有三种：单元传输模式、块传 输模式和飞速（On-The-Fly）模式。现在分别说明。
单元传输模式 对每一个DMA请求响应一对DMA读/写周期。
Cache无效地址
当S3C44B0X处理器处于DMA传输时，内存读写不受CPU 控制，此时CPU无法维护Cache的一致性，所以需要将目 的地址空间设为Cache无效地址。
在S3C44B0X中最小的Cache无效地址为4KB（称为块）， 所以不需要低12位地址，为此执行目标地址右移12位。 Cache无效目的地址空间确定之后，该存储区的数据不被 Cache映射，从而满足了Cache数据的一致性。
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S3C44B0X的BDMA控制器框图
SBS_Signals 三
星
系
统
SBS_STATEຫໍສະໝຸດ 总从外部设备线
SSB
桥DMA0 桥DMA1
通道仲裁 桥DMA
控制
SPB_Signals
三星外设总线SPB
源选择器 源选择器
x
UART0 IIS SIO
x
UART1 TIMER
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外部DMA请求/应答模式
有四类外部DMA请求/应答模式。它们是握手模式、单步 模式、连续模式和手动模式。这些模式都定义了DMA请 求和应答信号是怎样和这些模式相互关联的。虽然ZDMA 和BDMA都可以支持外部的触发操作，但是这些模式只适 用于ZDMA，不适用于BDMA。我们介绍其中的握手模式 和单步模式。
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S3C44B0X处理器
DMA请求
nXDREQ[1]
应答时序图 nXDACK[1]
DMA服务
nXDREQ[1] nXDACK[1]
（a）握手协议时序图
准备好
（b）单步协议时序图
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单步模式
单步模式是指有两个DMA应答周期分别指示DMA的读周 期和写周期。因为总线的使用权可以在读写期间转交给其 它的总线拥有者，单步模式通常用在测试和调试的应用中。
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飞速模式
飞速模式的工作原理如下： ZDMA具有飞速（On-the-fly）读写模式。该模式的最 大特性是读写周期并行（不可分割），其具体含义是当 DMA读/写数据时，一个固定地址外部设备会根据DMA 的应答信号（nXDACK0/1）写/读数据。然而在非飞速 模式下，DMA通道在写数据之前要读数据。 如果外部设备能够支持飞速模式，则数据传输速率将会 提高一倍。外部设备能够支持飞速模式的标志是能够根 据DMA应答信号读写数据。
主体函数dma_copy的最前面几行完成该Cache无效区的设 定。
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DMA应用程序的范例代码详解
参看程序清单7-8，教材第239页
注意： 在ARM300-S实验平台有两种DMA实验代码 ，它们的功能一
样，都是完成内存数据块的拷贝传送。但是DMA结束方式 不同：一种是中断结束方式，另外一种是查询结束方式。
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两个Cache无效区
S3C44B0X的Cache无效区可以有两个，分别是Cache无效 区0和Cache无效区1。这两个无效区的起始地址和结束地 址分别由NCACHBE0和NCACHBE1寄存器加以控制。
本范例程序使用NCACHBE0寄存器控制目标数据块的 Cache无效区起始地址和结束地址。
strcpy(d, des+i, 20); d[20]='\0'; LCD_printf("%s \n",d); } free(des); }
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S3C44B0处理器DMA程序注释-4
Cache无效访问区控制寄存器
35
S3C44B0处理器DMA程序注释-5
ZDISRC0控制寄存器功能与位定义
31
S3C44B0处理器DMA程序注释-1
Main函数清单
32
S3C44B0处理器DMA程序注释-2
dma_copy函数清单
33
S3C44B0处理器DMA程序注释-3
//中断处理函数 void handler(void){
char d[21]; int i; LCD_printf("\n"); for(i=0; i<=strlen(des); i+=20){
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飞速模式的特点
ZDMA独有 ZDMA与传统DMA的最大不同点。 借助飞速模式ZDMA可以减少在外部存储器和外部可寻址
的外设之间DMA操作的周期数。
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7.2.2 S3C44B0X的DMAC 相关控制寄存器
S3C44B0X一共有4个DMA通道，所以有4个通道属性寄存 器。其中ZDCON0和ZDCON1是ZDMA通道的两个属性控 制器，BDCON0和BDCON1是BDMA的两个属性控制器。
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S3C44B0X的ZDMA控制器框图
三
通用DMA0
源
星
SBS_Signals
系
通用DMA1
选 择 器
统
总
线
SSB
SBS_STATE
通道仲裁
源
选
FIFO （4字）
通用DMA 控制
择 器
nXDREQ[0], nXACK[0] nXDREQ[1], nXACK[1]
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ZDMA通道的用途
S3C44B0X的ZDMA通道有一个4字的FIFO缓冲来支持4字 突发DMA传输，而BDMA不支持突发DMA传输。BDMA 不支持4字突发DMA传输的原因是它没有临时缓存，而且 连接在SPB上的外设速度较慢。因此存储器之间的传输数 据最好使用ZDMA通道。
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握手模式
在握手模式下，DMA控制器对一个单独的DMA请求产生 一个单独的DMA应答信息。图7-5示出了DMA操作的握手 模式。在这样的DMA操作期间，读写周期不可分割。因 此，总线控制器不向其他的总线拥有者分配总线的使用权。
由nXDREQ（外部DMA请求引脚）产生的DMA请求表示 需要传输一个字节、半个字或一个字。而握手模式需要 DMA为每一个数据传输发送请求。在激活nXDACK后， nXDREQ信号就可以被释放了，在此之后nXDACK失活后 还可以再次发送请求。
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DMA方式特点
DMA方式是高速I/O接口方式，其特点有两个：一是它可 以不通过CPU直接完成输入输出设备与存储器间的数据交 换，在数据传送期间不会影响CPU的其它工作；二是CPU 带宽可以与总线带宽一样，延时仅依赖于硬件，能提高系 统中数据的传输速率。显然利用这种方式不但数据传送速 度快，而且CPU具有了同时进行多种实时操作的能力，增 强了系统的实时性。
第7章 中断、DMA和时间管理
本章主要介绍以下内容：
嵌入式中断控制器 嵌入式DMA控制器 嵌入式时钟电源管理器 嵌入式实时时钟 嵌入式脉宽调制定时器
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7.2 嵌入式系统DMA控制
在嵌入式系统I/O操作中，中断方式（包括查询方式）是 广泛使用的操作方式。其特点是需要通过CPU执行ISR来 控制整个数据的传送，输入输出都要以CPU的寄存器为中 转站。以中断方式数据传输为例，每一次响应中断，CPU 都要保护主程序断点的工作现场，而后执行ISR。数据传 输操作完毕后，还要恢复断点处的工作现场。因此在某些 高频度I/O操作的嵌入式应用场合，执行中断方式的输入 输出会导致系统频繁切换工作现场，CPU运行效率不高。
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7.2.1 S3C44B0X的DMA控制器
现在学习S3C44B0X处理器的DMA控制器。 S3C44B0X的DMA控制器（简称DMAC）拥有4个通道，
其中有两个通道称为ZDMA，另外两个通道称为BDMA。
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S3C44B0X的DMA通道
ZDMA通道称为通用DMA 三星公司的数据手册上用这个称呼 实际上是通用DMA，General DMA，它被连到SSB（三 星系统总线，Samsung System Bus）总线上。
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S3C44B0X处理器 DMA通道属性控制寄存器一览表
24
ZDMA通道属性寄存器的 控制位定义
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DMA通道具有6个传输控制寄存器
不论是ZDMA通道还是BDMA通道，每个通道都有6个传 输控制寄存器。每个通道的6个传输控制寄存器分别是： ⒈初始源地址寄存器，⒉初始目标地址寄存器，⒊初始传 输控制和传输字节/半字/字计数控制器，⒋当前源地址寄 存器，⒌当前目标地址寄存器，⒍当前传输控制和传输字 节/半字/字计数控制器。
BDMA通道称为桥DMA Bridge DMA，是SSB和SPB（三星外设总线，Samsung Peripheral Bus）之间的接口层，相当于一个桥。
ZDMA和BDMA都可以由指令启动，也可以有内部外设和 外部请求引脚来请求启动。
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ZDMA通道的特点
ZDMA通道用于在存储器到存储器、存储器到I/O存储器 （固定目的存储位置）、I/O装置到存储器之间传输数据。 BDMA通道只能在连到SPB(三星外设总线)上的I/O外设 （如UART，IIS和SIO）与存储器之间传输数据。
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DMA传输控制寄存器的 初值与属性
24个DMA传输控制寄存器的初值全部为0x0。 其中的12个初始控制寄存器的读写属性是可读可写，另外
12个当前控制寄存器是只读属性。
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7.2.3 DMA应用程序举例
现在给出一个在S3C44B0X处理器开发板上实现的DMA传 输范例程序。 μCOS-II操作系统支持下运行 采用中断结束方式。
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S3C44B0处理器DMA程序注释-6
ZDIDES0控制寄存器功能与位定义
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S3C44B0处理器DMA程序注释-7
填入ZDICNT0的数值：1010 0101 1100 {20个0} 填入ZDICNT0[bit20]的数值=1 ;enable DMA
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DMA传输模式
S3C44B0X的DMA传输模式有三种：单元传输模式、块传 输模式和飞速（On-The-Fly）模式。现在分别说明。
单元传输模式 对每一个DMA请求响应一对DMA读/写周期。