嵌入式系统设计及应用

嵌入式系统设计及应用

The Designing and Application of the 32 bits Embedded System

主要内容

一．嵌入式系统简介；

二．系统芯片（SOC）；

三．32位嵌入式微控制器C*Core；四．实时操作系统（RTOS）；五．嵌入式系统开发步骤；六．嵌入式系统开发工具；七．嵌入式系统的主要应用；

目前，从航天飞机到家用微波炉，嵌入式计算机系统广泛应用到工业、交通、能源、通信、科研、医疗卫生、国防以及日常生活等领域，并发挥着极其重要的作用。

定义

专用计算机系统(非PC智能电子设备)

⏹以应用为中心（嵌入性）

⏹以计算机技术为基础（计算机系统）

⏹软件硬件可裁剪，满足对象要求的最小软、硬

件配置（专用性）

⏹适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、

功耗严格要求（专用性）

嵌入性、专用性、计算机系统是上述定义的三个

关键

特点

⏹通常是面向特定应用的

⏹将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具

体应用相结合后的产物

●技术密集资金密集

●高度分散不可垄断

●面向应用不断创新

●知识集成系统（CSEA）

⏹高效率设计的软件和硬件

⏹升级换代也是和具体产品同步进行，一旦进入市场，具有较

长的生命周期

⏹软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中

⏹本身不具备自举开发能力，必须有一套开发工具和环境才能

进行开发

基本要素

⏹嵌入式硬件系统

●嵌入式处理器

●各种类型存储器

●模拟电路及电源

●接口控制器及接插件

⏹嵌入式软件系统

●实时操作系统（RTOS）

●板级支持包（BSP）

●设备驱动（Device Driver）

●协议栈（Protocol Stack）

●应用程序（Application）

嵌入式系统分类

⏹按表现形式分：（硬件范畴）

●芯片级嵌入（含程序或算法的处理器）

●模块级嵌入（系统中的某个核心模块）

●系统级嵌入

⏹按实时性要求分：（软件范畴）

●非实时系统（PDA）

●软实时系统（消费类产品）

●硬实时系统（导引头等工业和军工系统）

嵌入式处理器

⏹嵌入式处理器的发展趋势

●经济性（成本）

●微型化（封装、功耗）

●智能化（功能、速度）

⏹嵌入式处理器的分类和现状

●单片微型计算机（SCM）

●微控制器（MCU）

●数字信号处理器（DSP）

●混合处理器和片上系统（SOC）

●可编程片上系统（SOPC）

什么是SoC?

⏹SoC(System On Chip) 是指集系统性能于一块芯片

上的系统级芯片，它往往将数字电路、模拟电路、

微处理器等集成在单一的硅芯片上，构成一个系统

实现复杂的功能。

⏹它通常含有:

●一个微处理器核(CPU),

●有时再增加一个或多个DSP 核

●一定规模的存储器(RAM, ROM)

●以及多个或几十个的外围特殊功能模块等

⏹嵌入式SoC更是针对应用所需的性能, 将其设计在

芯片上而成为系统操作芯片

什么是SoC?

⏹嵌入式SoC是满足应用的系统级集成电路产品,

●一方面要满足复杂的系统性能的需要

●另一方面也要满足市场上日新月异的对新产品的需求

⏹芯片的规模可以达到数百万门甚至上千万门以上。

⏹嵌入式SoC的设计代表了高科技的设计方法和程序,

只有在不断的发展优化下, 嵌入式SoC才能提供设计周期短而性能优异的的产品

2、系统芯片（SOC ）

什么是SoC?

SoC （System on Chip ）

CPU

DSP

Analog

RF

ROM

PCB （System ）

2、系统芯片（SOC）MMC2107

C*Core是苏州国芯科技有限公司在摩托罗拉技术的高起点平台上，建立和发展的具有自主产权的高性能32位嵌入式RISC微处理器，具有国际领先地位

C*Core是面向高性能、低成本的嵌入式控制领域设计的，具有极低的系统功耗。适用于电池供电的便携式产品以及为适合高温环境而设计的高集成度部件

C*Core的执行引擎与主流的RISC处理器一样提供性能的改进。固定长度的指令编码和严格的存取体系使控制的复杂度和开销最小化

C*Core采用了短16位指令编码降低存储器系统能耗，同时极大降低了在高速率执行指令时所需的存储器带宽

目前C*Core的主要系列有C210，C310，CS320

32-bit load/store architecture

Fixed-length 16-bit instructions

⏹Mostly single-cycle execution

⏹Two-cycle branch execution

Support byte/halfword/word access Highly optimized pipeline

Very strong exceptional handling Fast context switching