嵌入式产品外围设备介绍.pptx
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第2讲嵌入式系统外围硬件
统中至少有一个定时器设备用作系统时钟。定时器和计数器 都是由带有保存当前值的寄存器和可令当前寄存器值加1的 增量输入的加法器逻辑电路组成的。但是，定时器和计数器 的用处不同，主要体现在：定时器的计数装置是连到周期性 时钟信号上的，用来测量时间间隔；而计数器的计数装置是 连到非周期性信号上的，用来计算外部事件的发生次数。因 为同样的逻辑电路可以有这两种使用方式，所以该设备经常 被称为“定时器/计数器”。
时钟 在嵌入式系统中，处理器需要有一个时钟振荡
(clock oscillator)电路。时钟控制着CPU、系统定时 器和CPU机器周期的各种时序需求。
嵌入式系统通常为了节省电路，把时钟电路集 成在嵌入式处理器上，外面只需要接晶体即可。嵌 入式系统的时钟电路一般有以下几种形式：RC时 钟、石英晶体、石英振荡器、锁相倍频时钟和多时 钟源。
嵌入式系统的硬件组成
电源
大多数嵌入式系统本身都有电源，且电源的供 电方式具有一种特定的电压范围。嵌入式系统中各 个单元的电压范围有四种：5.0 ± 0.25 V、 3.3 ± 0.3 V、2.0 ± 0.2 V和1.5 ± 0.2 V。此外，嵌 入式系统微控制器中的电可擦可编程只读存储器 (EEPROM)、RS-232串行接口，均需要提供 12 ± 0.2 V的电压。
模/数转换器和数/模转换器 模/数(A/D)转换器和数/模(D/A)转换器是非数字设备(即
模拟信号源)和嵌入式系统之间联系的接口。 D/A转换相对简单，转换器接口仅包括输入值，输入值
被连续转换成模拟信号。 A/D转换器是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，
以便计算机和数字系统进行处理、存储、控制和显示。A/D 转换需要更复杂的电路，所以也需要更复杂的接口。A/D转 换在将模拟输入转换为数字形式前需要对模拟输入进行采样。 控制信号使得A/D转换器进行采样并将其数字化。
时钟 在嵌入式系统中，处理器需要有一个时钟振荡
(clock oscillator)电路。时钟控制着CPU、系统定时 器和CPU机器周期的各种时序需求。
嵌入式系统通常为了节省电路，把时钟电路集 成在嵌入式处理器上，外面只需要接晶体即可。嵌 入式系统的时钟电路一般有以下几种形式：RC时 钟、石英晶体、石英振荡器、锁相倍频时钟和多时 钟源。
嵌入式系统的硬件组成
电源
大多数嵌入式系统本身都有电源，且电源的供 电方式具有一种特定的电压范围。嵌入式系统中各 个单元的电压范围有四种：5.0 ± 0.25 V、 3.3 ± 0.3 V、2.0 ± 0.2 V和1.5 ± 0.2 V。此外，嵌 入式系统微控制器中的电可擦可编程只读存储器 (EEPROM)、RS-232串行接口，均需要提供 12 ± 0.2 V的电压。
模/数转换器和数/模转换器 模/数(A/D)转换器和数/模(D/A)转换器是非数字设备(即
模拟信号源)和嵌入式系统之间联系的接口。 D/A转换相对简单，转换器接口仅包括输入值，输入值
被连续转换成模拟信号。 A/D转换器是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，
以便计算机和数字系统进行处理、存储、控制和显示。A/D 转换需要更复杂的电路，所以也需要更复杂的接口。A/D转 换在将模拟输入转换为数字形式前需要对模拟输入进行采样。 控制信号使得A/D转换器进行采样并将其数字化。
《嵌入式硬件基础》课件
输入/输出接口
用于与外部设备进行通信和控 制。
其他组件
如时钟、复位电路等。
02
CATALOGUE
ARM处理器基础
ARM处理器简介
ARM处理器是一种低功耗、 高性能的嵌入式处理器，广泛 应用于移动设备、物联网、智
能家居等领域。
ARM公司设计并授权ARM处 理器知识产权，许多半导体 公司根据ARM架构设计自己
UART接口
总结词
支持多种数据格式
详细描述
UART接口可以支持多种数据格式，如8位数据位、1位停止位、无奇偶校验等。用户可 以根据需要进行配置，以满足不同的通信需求。
SPI接口
总结词
同步串行通信接口
VS
详细描述
SPI（Serial Peripheral Interface）接口 是一种同步串行通信接口，常用于连接嵌 入式系统中的各种外设，如传感器、存储 器等。它支持全双工通信，数据传输速率 较高。
仿真与调试集成
将硬件仿真器和调试工具集成在一起，提高开发效率 。
嵌入式操作系统与开发环境
嵌入式操作系统
如Linux、RTOS等，用于管理嵌入式系统的软硬件资源，提供应 用程序接口。
开发环境
包括IDE、编译器、调试器等，用于编写、编译和调试嵌入式应用 程序。
操作系统与开发环境集成
将嵌入式操作系统和开发环境集成在一起，提供完整的嵌入式应用 程序开发解决方案。
嵌入式存储器系统
存储器概述
01
02
03
存储器是嵌入式系统中 用于存储数据的硬件设 备，包括程序代码、数
据和文件等。
存储器按照读写速度和 容量可以分为高速缓存 、主存和辅助存储器等
类型。
嵌入式系统的外围设备PPT演示文稿
使用寿命长的优点，适合于嵌入式应用领域
8.2 存储设备
1.RAM (Random Access Memory)
内部结构：4×4 RAM
每个内存单元存储一个位（Bit）的数据 使能线+地址线 ＋rd/wr线控制
图4-2 RAM内部结构
8.2 存储设备
特点
可读可写，读取和写入一样快速 上电数据保存，掉电数据丢失
EPROM又可被重新规划
图8-10 EPROM的外观
图8-9 EPROM结构与工作原理
8.2 存储设备
特点
一种只读存储器 电可编程 紫外线擦除 适合少量生产或是产品开发调试实验
8.2 Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory )
针对每个存储单元进行擦除操作 擦除次数达到一万次以上
EEPROM的使用比EPROM更普遍
8.2 存储设备
(3) Flash Memory (闪存)
内部结构
是EEPROM 的延伸产品，也采用浮动栅极 原理 但其浮动栅极与通道间的距离较短
8.2 存储设备
特点
数据写入速度快（因为浮动栅极与通 道间的距离比较短），故得名“闪存”
8.3.1 小型键盘
工作原理
键盘控制器 扫描按键输入(逐行输出，逐列检测)
译码 去抖 按键值存放在寄存器中 嵌入式处理器： Polling或Key管脚Interrupt方式检测
CS 管脚使能 从DIO管脚依次读取
8.3.2 触摸屏
功能
在液晶屏上叠加一片触摸屏，用触控 笔或手指头直接点选按键或输入文字 轻薄短小，便于携带，使用方便
图(b):电可编程
栅极正电压使电子经 绝缘体层到达栅极
8.2 存储设备
1.RAM (Random Access Memory)
内部结构：4×4 RAM
每个内存单元存储一个位（Bit）的数据 使能线+地址线 ＋rd/wr线控制
图4-2 RAM内部结构
8.2 存储设备
特点
可读可写，读取和写入一样快速 上电数据保存，掉电数据丢失
EPROM又可被重新规划
图8-10 EPROM的外观
图8-9 EPROM结构与工作原理
8.2 存储设备
特点
一种只读存储器 电可编程 紫外线擦除 适合少量生产或是产品开发调试实验
8.2 Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory )
针对每个存储单元进行擦除操作 擦除次数达到一万次以上
EEPROM的使用比EPROM更普遍
8.2 存储设备
(3) Flash Memory (闪存)
内部结构
是EEPROM 的延伸产品，也采用浮动栅极 原理 但其浮动栅极与通道间的距离较短
8.2 存储设备
特点
数据写入速度快（因为浮动栅极与通 道间的距离比较短），故得名“闪存”
8.3.1 小型键盘
工作原理
键盘控制器 扫描按键输入(逐行输出，逐列检测)
译码 去抖 按键值存放在寄存器中 嵌入式处理器： Polling或Key管脚Interrupt方式检测
CS 管脚使能 从DIO管脚依次读取
8.3.2 触摸屏
功能
在液晶屏上叠加一片触摸屏，用触控 笔或手指头直接点选按键或输入文字 轻薄短小，便于携带，使用方便
图(b):电可编程
栅极正电压使电子经 绝缘体层到达栅极
嵌入式原理5嵌入式系统的外围设备和IO接口ppt课件
LED
基本结构
发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物（如砷化镓、磷化嫁、磷砷 化镓）等半导体制成的，核心是一个PN结。
工作原理
LED具有一般P-N结的正向导通、反向截止/击穿的特性。 具有发光特性，在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴 由P区注入N区，进入对方区域的少数载流子（少子）一部 分与多数载流子（多子）复合而发光。
输出设备
发光二极管 Light-Emitting-Diode，LED
液晶显示器
Liquid Crystal Display，LCD
…
半导体发光器件
半导体发光部件被广泛应用于各种电子仪器和电子设备中，可 作为电源指示灯、电平指示、工作状态显示或微光源之用。 红外发光管常被用于电视机、录像机等的遥控器中。 红绿双色发光管用于指示PC或笔记本电脑中的硬盘工作状 态。 数码管、符号管、米字管及点阵显示屏（矩阵管）中的每个发 光单元均为发光二极管（Light-Emitting-Diode，LED）。
L0 L1 行 驱 动 C0 C1 C2 列输入缓冲
当Li=0，Cj=0时，说明第i行、 第j列的键被按下，此时可获 得该键的位置码(i，j)。
L2 L3 C3
同时按下两个以上的键时，也 能通过一遍扫描识别出来。
阅读：非扫描式键盘
系统总线 IRQ 地址译码 控制逻辑 非扫描式键盘及其中断接口结构逻辑框图
第5章 嵌入式系统的外围设备和 I/O接口
5.1 外围设备 5.2 常见输入输出接口类型
5.3 I/O接口原理基础设备的结构
输入设备：键盘、触摸屏；输出设备：LED、LCD
I/O接口和总线的工作原理
使用芯片内部总线把接口集成在嵌入式 处理器内部，或者应用各种扩展方法在 常见的输入输出接口类型 处理器外部以接口芯片的形式出现。 总线接口：I2C、I2S、CAN、以太网 并行接口 串行接口：RS-232、IEEE1394、USB 无线接口：红外线、蓝牙、IEEE802.11、GPRS、CDMA
第五章 嵌入式系统的外围设备和IO接口
根据指示位，数据在主设备和从设备之间传输 一般以8为传输，具体传输的数据量无限制 接收器用一位的ACK应答表明已收到一字节 传输可以被终止或重新开始
停止：信号传输结束
40
1、总线上数据的有效性规定
I2C总线是以串行方式传输数据，传送数据时，从数据字节的最
高位开始传送，每一个数据位在SCL上都有一个时钟脉冲相对应 。时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有 在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状 态才允许变化。
3
小型键盘 触摸屏
4
一个小型键盘和键盘控制器的工作原理示意图
5
工作原理：
按下某一个键时，对应行和列的输入电路形成 通路，引脚信号变化，按键的值被存储在键盘 控制器的寄存器中
键盘控制器以行扫或列扫方式感知按键输入，完成 译码、去抖、存值
嵌入式处理器以轮询(Polling)方式检测键盘输 入，或键盘以中断方式(Interrupt)提交请求到 EPU EPU从寄存器中读键值
过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。
8
电容式触摸屏的特点
对大多数环境污染物有抵抗力
人体成为电流回路的一部分，因而漂移现象比
较严重
人体戴手套后不起作用
需经常校正
不适用于金属机柜
外界存在电感或磁感的时候，有可能失灵
9
电阻式触摸屏工作原理
10
工作原理：
拥有两层透明导电薄膜，薄膜间保持一定间隔，上层薄膜 有伸缩性
22
若干独立的发光二极管封为点阵形式构成 点阵显示屏
嵌入式系统硬件平台ppt
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。
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）
服务特 权
共享文档下载特权
VIP用户有效期内可使用共享文档下载特权下载任意下载券标价的文档（不含付费文档和VIP专享文档），每下载一篇共享文
档消耗一个共享文档下载特权。
年VIP
月VIP
连续包月VIP
享受100次共享文档下载特权，一次 发放，全年内有效
赠每的送次VI的发P类共放型的享决特文定权档。有下效载期特为权1自个V月IP，生发效放起数每量月由发您放购一买次，赠 V不 我I送 清 的P生每 零 设效月 。 置起1自 随5每动 时次月续 取共发费 消享放， 。文一前档次往下，我载持的特续账权有号，效-自
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。
第4章 Nios II外围设备 《SOPC嵌入式系统基础教程》-PPT课件-PPT课件
4.7 JTAG_UART内核
4.8 SPI内核
4.9 DMA内核
4.2 SDRAM控制器内核
SDRAM控制器内核概述
SDRAM 控 制 器 内 核 提 供 一 个 连 接 片 外 SDRAM 芯 片 的 Avalon接口，并可以同时连接多个SDRAM芯片。
SDRAM控制器内核具有不同数据宽度(8、16、32或64位)、 不同内存容量和多片选择等设置。
说明：当指定类型的边沿在输入端口出现时， 边沿捕获存放器对应位置1。
Level：输入为高电平且中断使能，那么PIO 内核产生一个IRQ。
Edge：边沿捕获存放器相应位为1且中断使 能，那么PIO内核产生一个IRQ。
说明：中断只有高电平中断，如果希望低电 平时中断，那么需在该I/O输入引脚前加一 个“非〞门。
第4章 目录
4.1 并行输入/输出(PIO)内核 4.10 带Avalon接口的互斥内核
4.2 SDRAM控制器内核
4.11 带Avalon接口的邮箱内核
4.3 CFI(通用Flash)控制器内核 4.12 System ID内核
4.4 EPCS控制器内核
4.5 定时器内核
4.6 UART内核
Nios II 系统
PIO 内核
存放器
CPU通过存放 器控制I/O端口 行为
CPU 内核
PIO 内核
PIO 内核
PIO内核结构框图
Pio[7] Pio[6] Pio[5] Pio[4] Pio[3] Pio[2] Pio[1] Pio[0] Pio[31] Pio[30] Pio[29]
Pio[3] Pio[2] Pio[1] Pio[0]
端口数可 设置
最多32个 I/O端口
嵌入式系统导论课件 Lecture6 嵌入式系统的外围设备和IO接口
8
外围设备
电容式触摸屏特点
对大多数的环境污染物有抵抗力
人体成为回路的一部分，因而漂移现象比较严重
人体戴手套式不起作用 需经常校正
不适用于金属机柜
外界存在电感和磁感的时候，触摸屏失灵
9
外围设备
电阻式触摸屏工作原理
触摸屏拥有两层透明导电 薄膜，膜间保持一定距离， 上层可伸缩 上层膜受外力是压时，上 层膜会触碰下层膜，形成上 下电极导通 利用二维空间的电压计测 量不同位置的电位差，进而 计算(X,Y)值
输入设备
输出设备
扩充设备——储存卡扩展 电源系统
电源管理设备和电池系统
2
外围设备
小型键盘是一种常见的嵌入式系统输入设备 结构：矩阵键盘
16个按键接至4条行输出XO～X3和4条列输入YO～Y3上 节省I/O端口资源
3
外围设备
工作原理
按键按下时某一行与某一列的输入电路之间形成回路
PCMCIA—会员超过300 CF--SanDisk SD--Panasonic MS--Sony
23
外围设备
便携式嵌入式系统的电源
智能型电源管理设备
低电压——5V\3.3V 检测系统需要用电的时间，自动根据需求开关电 源
通过电池系统管理总线（System Management Bus） 和系统进行连通 自动监测电池的剩余电量 根据电量提醒用户需要进行的处理
32
常见I/O接口类型
Can传输数据时有两种模式
显示模式：总线上没有任何数据传输，连接在 总线上的任何一个节点都可以发送数据 隐性模式：当有益节点传输数据时，总线就处 于隐性模式 数据发送以包的形式发送
海康威视嵌入式产品介绍ppt课件
主要技术参数与DS-8000HC一样 SATA接口硬盘存储、eSATA备份接口 双通道、双操作员、双码流、两路回放
DS-8000HD-SL
主要技术参数与DS-8000HD-S一样 第1、2路带音频，带全通道环通
产品分类
通用DVR CIF CIF或2CIF DCIF 4CIF〔D1〕 ATM公用DVR 审问公用DVR 车载公用DVR
多编码规范支持 视频：MPEG-4、H.264、AVS、Motion JPEG 音频：支持G.722和MP3编解码规范 零通道编码功能 事件联动多编码参数组合 音频输入支持单声道/立体声可配置 16路D1全实时编码、支持CIF子码流 事件联动抓图，支持JPEG编码格式 支持E帧编码
加强的网络传输性能
运用例如
产品分类
视频效力器 CIF 4CIF〔D1〕 达芬奇平台视频效力器 CIF 4CIF 解码器、编解码器 IP模块
IP处置模块
特点 TI Davinci 处置芯片 具备现有DVS一切功能 提供网络SDK，完全兼 容现有DVR/DVS的SDK SD卡本地存储 接口丰富 扩展性好 硬件扩展：可添加物理 接口 软件扩展：可添加多项 图像处置技术和智能行 为分析技术 性价比高 功耗低<2.8w 体积小，IP主板尺寸仅48 mm* 80mm 组成： IP主板、I/O接口板
IP模块接口〔演示样品〕
视频输入
RS-485〔可选〕
RS-232〔可选〕
DI/DO〔可选〕
网络接口
IP主板
IO接口板
IDE〔可扩展〕
海康威视嵌入式产品引见
海康威视嵌入式产品引见
新一代DVR展现 嵌入式网络硬盘录像机 网络视频效力器
目前主流DVR的性能功能缺乏
DS-8000HD-SL
主要技术参数与DS-8000HD-S一样 第1、2路带音频，带全通道环通
产品分类
通用DVR CIF CIF或2CIF DCIF 4CIF〔D1〕 ATM公用DVR 审问公用DVR 车载公用DVR
多编码规范支持 视频：MPEG-4、H.264、AVS、Motion JPEG 音频：支持G.722和MP3编解码规范 零通道编码功能 事件联动多编码参数组合 音频输入支持单声道/立体声可配置 16路D1全实时编码、支持CIF子码流 事件联动抓图，支持JPEG编码格式 支持E帧编码
加强的网络传输性能
运用例如
产品分类
视频效力器 CIF 4CIF〔D1〕 达芬奇平台视频效力器 CIF 4CIF 解码器、编解码器 IP模块
IP处置模块
特点 TI Davinci 处置芯片 具备现有DVS一切功能 提供网络SDK，完全兼 容现有DVR/DVS的SDK SD卡本地存储 接口丰富 扩展性好 硬件扩展：可添加物理 接口 软件扩展：可添加多项 图像处置技术和智能行 为分析技术 性价比高 功耗低<2.8w 体积小，IP主板尺寸仅48 mm* 80mm 组成： IP主板、I/O接口板
IP模块接口〔演示样品〕
视频输入
RS-485〔可选〕
RS-232〔可选〕
DI/DO〔可选〕
网络接口
IP主板
IO接口板
IDE〔可扩展〕
海康威视嵌入式产品引见
海康威视嵌入式产品引见
新一代DVR展现 嵌入式网络硬盘录像机 网络视频效力器
目前主流DVR的性能功能缺乏
第2章 嵌入式硬件组成PPT课件
以字节为单位进行组 织，即一个字节单 元分配惟一的编号 （单元地址）。
00000H 00001H 00002H
00404H 00405H
00FFFH 01000H 01001H 01002H
12H 34H 56H
34H 12H
4DH 3CH 2BH 1AH
8
0 1 2
1000 1001
4095 4096 4097 4098
25
嵌入式系统的硬件结构
嵌入式系统也是计算机系统的一种， 因此，它依然由CPU、内存、IO端口、总 线等几个部分组成。然而在实际嵌入式系 统的硬件组成中，其物理结构往往不是这 样的。
26
嵌入式系统的硬件结构
在通用计算机系统中，处理器芯片只是一个 简单的CPU。它具有总线功能，但不包括其他 的设备，一些构件系统基本的部件由主板的芯 片组提供。
10
计算机系统的一般运行原理
读写内存操作 处理器从地址总线发出信号同时附
加控制信号（读/写）。 当发出读信号时，内存中相应地址
的内容从数据总线输入到处理器。 当发出写信号时，数据总线上输出
的数据写入内存的相应地址。
11
计算机系统的一般运行原理
在计算机系统中，基本的内存分为：ROM和RAM 内存通过地址总线和数据总线与CPU交互 地址总线是单向的信号，由CPU发出，用于
存储器
计算机系统包括多种类型，例如：桌面个 人电脑、工作站、服务器、单片机系统以及高 级嵌入式系统。
5
计算机系统的一般运行原理
1）计算机系统的组成
运算器
控制器 CPU 寄存器
数据总线 地址总线
ROM
RAM
6
计算机系统的一般运行原理
00000H 00001H 00002H
00404H 00405H
00FFFH 01000H 01001H 01002H
12H 34H 56H
34H 12H
4DH 3CH 2BH 1AH
8
0 1 2
1000 1001
4095 4096 4097 4098
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嵌入式系统的硬件结构
嵌入式系统也是计算机系统的一种， 因此，它依然由CPU、内存、IO端口、总 线等几个部分组成。然而在实际嵌入式系 统的硬件组成中，其物理结构往往不是这 样的。
26
嵌入式系统的硬件结构
在通用计算机系统中，处理器芯片只是一个 简单的CPU。它具有总线功能，但不包括其他 的设备，一些构件系统基本的部件由主板的芯 片组提供。
10
计算机系统的一般运行原理
读写内存操作 处理器从地址总线发出信号同时附
加控制信号（读/写）。 当发出读信号时，内存中相应地址
的内容从数据总线输入到处理器。 当发出写信号时，数据总线上输出
的数据写入内存的相应地址。
11
计算机系统的一般运行原理
在计算机系统中，基本的内存分为：ROM和RAM 内存通过地址总线和数据总线与CPU交互 地址总线是单向的信号，由CPU发出，用于
存储器
计算机系统包括多种类型，例如：桌面个 人电脑、工作站、服务器、单片机系统以及高 级嵌入式系统。
5
计算机系统的一般运行原理
1）计算机系统的组成
运算器
控制器 CPU 寄存器
数据总线 地址总线
ROM
RAM
6
计算机系统的一般运行原理
基于ARM的嵌入式系统外围硬件设计PPT课件
电源供给：3.3V和1.8V两路电源。
时钟电路：常见的12M即可。
2021
16
三、硬件体系设计体验
❖ 2、复合系统设计—电力故障录播装置的设计 ① 功能分析： ② 系统方案设计： ③ 核心微控制器的选择： ④ 数据采集模块及其板卡设计： ⑤ 存储器的选择： ⑥ 人机接口电路设计： ⑦ 辅助设计
2021
6
二、嵌入式最小系统设计
❖ 2、电源设计
2.1 设计电源系统需要考虑的因素：
输出的电压电流功率； 输入的电压电流 安全因素 输出纹波 电磁兼容和电磁干扰 体积限制 功耗限制 成本限制
2021
7
❖ 2.2 设计流程
分析需求
设计末级电源电路
设计前级电源电路
电源电路设计流程
2021
8
二、嵌入式最小系统设计
3、时钟设计 两种方法：
①利用微控制器内部的晶振
②使用外部振荡源提供时钟信号
2021
9
二、嵌入式最小系统设计
❖ 4、存储器系统设计 一般通过微控制器的外部总线来进行扩展
得到。
2021
10
二、嵌入式最小系统设计
❖ 5、调试与测试接口设计 如JTAG调试接口，通常还在需要的地方
增加测试点。
2021
11
2021
13
三、硬件体系设计体验
❖ ② 系统方案设计：
电源供给
LCD液晶
显示
交
隔
低
流 信
离 放
通 滤ADC转换号大 Nhomakorabea波
故障控制/ 报警
NVRAM非易失性数据 存储
微控制器
485接口
IrDA红外 接口
嵌入式外围设备
2 存储设备
4.2ROM (Read-Only Memory) 内部结构 存储数据方式利用可规划式接线的短路或断路 来实现，具体接线的规划方式由ROM的类型决 定 使能线 + 地址线
图4-5 ROM结构示意图
2 存储设备
特点
数据可以读取,但不能任意更改 掉电情况下数据不会丢失 程序可存放在ROM中
使用
未集成时，则需要外扩实时时钟芯片
2 存储设备
功能 提供执行程序和存储数据所需空间 种类 RAM和ROM两种 特点 半导体器件而非磁质材料 具有密度大、体积小、访问速度快、性能可靠、 使用寿命长的优点，适合于嵌入式应用领域
2 存储设备
2.1RAM (Random Access Memory)
种类 NOR 型 Flash NAND 型 Flash
① NOR型闪存 读取动作与RAM 类似，可直接某个内存空间进行 方便的读取操作
成本较高
每个内存单元 (cell) 的面积比较大，因此存储容量 较小
2 存储设备
② NAND型闪存
必须通过 I/O 指令的方式进行读取，因此须通过驱 动程序来读取 成本较低 每个内存单元面积较小，因此存储容量较大 常用来制作扩充记忆卡，如 CF(Compact Flash Card)存储卡、SD (Secure Digital Card)卡、MS (Memory Stick)卡、SMC(Smart-Media Card)卡 等
工作原理
核心是一PN结—正向导通、反向截止 还具有发光特性
特点 耗电少、成本低、配置简单灵活、安装方便、 耐振动、寿命常
第3讲嵌入式系统外围硬件1
图3-6 总线读事务的状态图
第3章 嵌入式硬件平台 3.3.2 DMA 在每个读/写事务中间，标准总线事务要求CPU解决它 与其他设备的信息交换问题。但是，某些数据传输不需要 CPU介入，如I/O设备和存储器之间的数据交换。要实现这 类操作，就要求CPU以外的设备单元能够控制总线上的操作。 直接存储器访问(Direct Memory-Access，DMA)是允许 读/写不由CPU控制的总线操作。DMA使用一种称为DMA控 制器的专用硬件来完成外设与存储器之间的高速数据传送。 DMA控制器从CPU请求总线控制，得到控制权后，控制器 能像CPU那样提供内存的地址和必要的读/写控制信号，实 现直接在设备和存储器之间的读/写操作。图3-7展示了一个 带有DMA控制器的总线配置。
I/O 设 备
定时器/计数器 定时器 计数器 所有的嵌入式处理器都集成了定时器/计数器单元，系 统中至少有一个定时器设备用作系统时钟。定时器和计数器 都是由带有保存当前值的寄存器和可令当前寄存器值加1的 增量输入的加法器逻辑电路组成的。但是，定时器和计数器 的用处不同，主要体现在：定时器的计数装置是连到周期性 时钟信号上的，用来测量时间间隔；而计数器的计数装置是 连到非周期性信号上的，用来计算外部事件的发生次数。因 为同样的逻辑电路可以有这两种使用方式，所以该设备经常 被称为“定时器/计数器”。
第3章 嵌入式硬件平台
图3-5 总线的突发读事务
第3章 嵌入式硬件平台 总线事务的状态图是对时序图的有效补充，图3-6展示 了读操作的CPU和设备的状态图。当CPU决定执行一个读事 务时，它转换到新状态，并发出让设备正确工作的总线信号； 而设备状态转换图捕获了它这一端的总线协议状态。
第3章 嵌入式硬件平台
第3章 嵌入式硬件平台 (7) 处理器监控电路，如看门狗等。 (8) 集成的动态存储器控制器，用于动态存储器的刷新。
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。
6 嵌入式系统外围设备
OLED的不足
OLED的缺点是寿命短——尽管红色和绿色的OLED薄膜 寿命较长（10000～40000小时），但根据目前的技术水 准，蓝色有机物的寿命要短很多（仅有约1000小时）， 因为蓝色有机物发光效率比较低，提高亮度必然会增加损 耗。 造成OLED元件寿命衰退的原因，一个是OLED薄膜不容 易散热，温度升高很容易使OLED 损坏；另一个是水气和 氧气对OLED元件的渗透，会在OLED元件内部引起阴极 氧化，脱膜，以及有机层结晶等等效应，致使元件老化， 甚至损毁。 存在色彩纯度不够的问题，不容易显示出鲜艳、浓郁的色 彩。
SRAM（Static Random Access Memory，静态随机存储器）
寄存器Register Cache
半导体存储器
作用
存放程序与数据 集成度高、体积小、功耗低 片上集成 Why？——性能、可靠性、成本 片内：速度快、容量小 片外：容量大、速度慢
嵌入式系统存储器的特殊要求
从设备（Slave）
PCI概述
PCI（Peripheral Component Interconnect）
是一种同步的独立于处理器之外的32/64位系统总 线 总线规范由PCI-SIG（Special Interest Group）发 版 宽度 频率MHz 速率GB/s 电压 插槽 时间 布本
优缺点
总线概述（续）
总线设备类型
主设备和从设备是个相对概念，相 对什么总线而言
主设备（Master）
启动一个总线周期（总线事务） 每次只能有一个主设备控制总线 例：CPU、DMAC等等 响应主设备的请求 同一时间里有一个或多个从设备响应主设备的请求 例： DMAC、UART控制器、USB控制器、I2C控制器、 SPI控制器等等
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• SSD • LCD • Touch screen • Q/A ---After every segment
什么是SSD?
ECG Sales Training
固态盘,电子盘(Solid State Disks)
使用半导体的存储介质,如Ram,Flash 无机械结构 在常用的一些操作系统下不需要驱动 通用性好
LVDS 技术
Low Voltage Differential Signaling
符合TIA/EIA-644 和 IEEE-1596.3 标准 点对点高速数据传输 PCM-5864,PCM-5820,PCN-6351,POS-562,PCM-3540T/R
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ECG Sales Training
DOC-2000 家族
PCD-2000
• 单芯片即插即用
• 8~288MB容量可选
PCD-2000 Millenium
• 32脚标准JEDEC封装
• 可纠错
• 非IDE兼容
ECG Sales Training
DOC-2000 Flash Disk Card/Module
研华公司对LCD的支持
LCD support database LCD Lighten
I . BIOS support II. Cable support
ECG Sales Training
Web based database
LCD点屏策略
ECG Sales Training
❖ 标准出货的BIOS支持（可点亮大多数LCD）
ECG Sales Training
SSD LCD Touch-Screen Introduction
课程编号：ECG SALES—005
付治年
TEL: 0755-82124222-7233 Email:ZHINIAN.FU@
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What will you learn today
ECG Sales Training
❖客户自己接线
▪ 参照产品说明书有关LCD管脚定义 ▪ 请研华AE提供连线图
❖请研华AE协助接线
▪ 提供LCD、LCD端接线、逆变器、说明书 ▪ 依照<<研华公司LCD服务说明>>进行
ECG Sales Training
LCD应用中应注意的问题
❖客户的适用性 ❖LCD的关键参数 ❖主板对LCD的支持特性 ❖价格因素
ECG Sales Training
TFT DSTN 比较
类型 DSTN TFT
反应时间 对比度 视角
300
25:1
40
<80
300:1
160
LCD的基本构成
• LCD panel • Cable • inverter • backlight
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PCD-897
PCD-3840
• Single-chip Flash memory 3 sockets, 2 ~ 144 MB
• capacity per socket
• Simple, easy to use interface 32-pin DIP JEDEC standard SRAM/EPROM/flash compatible package
▪ 缺省BIOS为支持标准TFT LCD的BIOS ▪ 支持MONO、STN、EL等LCD
• 使用随产品的工具磁/光盘 • 依照使用说明书 • 使用“ awdflash.exe” 工具更新BIOS
❖ 特殊LCD的BIOS支持
▪ 请研华AE协助调试、测试BIOS ▪ 部分特殊的要求需要收取一定的费用
LCD点屏策略
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LCD规格的描述
• 分辨率 • 亮度，对比度 • 尺寸 • 视角 • 寿命 • 响应时间 • 显示色素
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DSTN （Dual Scan Tortuosity Nomograph） 双扫描扭曲阵列
• 由STN发展而来，采用双扫描技术 • 对比度和亮度较差 • 屏幕观察范围较小 • 色彩欠丰富 • 反应速度慢 • 价格便宜
EL （ Eletroluminescent ）
厚度 体积 重量 功耗 分辨率 视觉效果 辐射 抗振动性能 视角 接口 价格
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LCD 与CRT的比较
LCD 薄 小巧 轻 小（<10W） 固定 好（无闪烁） 无辐射 好 稍差 VGA/Digital/TV 高
CRT 厚 庞大 重 大（>80W） 可调 差（闪烁） 高aining
Solid State Disk
100% IDE compatible
PCM-3835/PCD-100A IDE Flash Disk Module/CompactFlash Card
ECG Sales Training
Solid State Disk
• Supports the interfaces of ATA/Ture IDE Standard
• 2Low profile, 40-pin stand vertically and 44-pin hrizontally
• Data transfer rate = 16.6 Mbytes/sec (PIO4 data transfer)
• ECC detect and correct data errors automatically
PCD-1240V/PCD-1244H 40/44 pin IDE Flash SSD
Q&A
ECG Sales Training
• 什么是SSD,有什么优缺点 • CFC和DOC之间作比较，各有什么优缺点 • 如果客户要使用DOC，但主板不支持，怎么办
ECG Sales Training
LCD Introduction
• LCD的分类 • LCD的组成，基本结构,规格 • 研华公司对LCD的支持 • Q&A
LCD 分类
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TN
Twisted Nematic
LCD
STN DSTN （Super Twisted Nematic） TFT （thin-film transistors）
什么是SSD?
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使用半导体的存储介质,如Ram,Flash 无机械结构 在常用的一些操作系统下不需要驱动 通用性好
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类型 DSTN TFT
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TN
Twisted Nematic
LCD
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