嵌入式系统概论(1).ppt
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– 專用SOC通常用於某類系統中，而不為一般用戶所知。
1-9
嵌入式系統的發展
應用軟體的開發需要強大的開發工具和作業系 統的支援
網路成為必然趨勢 支援小型電子設備實現小尺寸、低功率和低成
本 提供精巧的多媒體人機界面
1-10
嵌入式系統微處理器 (一)
ARM提供一系列方案：
– CPU內核 小型、快速、低能耗、ARM 指令集 Thumb 指令集之整合 式RISC內核，採用多層管線 ( Pipeline ) 架構，以增進處理 效能。
1-3
嵌入式系統的特性
1. 配合特定應用的特殊設計 2. 高效率 3. 產品壽命較長 4. 穩定的系統 5. 不易被竊取和高安全性 6. 容易操作
1-4
嵌入式系統的分類
1. 嵌入式微處理器 (Embedded Microprocessor Unit, EMPU)
2. 嵌入式微控制器 (Microcontroller Unit, MCU)
關的母板功能 在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了
各種加強。 具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優點 在電路板上必須包括 ROM、RAM、匯流排界面、和
各種週邊設備，因而降低了系統的可靠性，技術保密 性也較差 嵌入式微處理器及其記憶體、匯流排、週邊設備等安 裝在一塊電路板上，亦稱之為單板電腦
– 體系擴展 Thumb:以16位元系統的成本，提供32位元RISC性能，特 別注意的是它所需的記憶體容量非常小。
– 嵌入式ICE調校 由於整合了類似於ICE的CPU內核調校技術，所以原型設計 和系統晶片的調校得到了極大的簡化。
– 微處理器
1-11
嵌入式系統微處理器 (二)
ARM 處理器目前主要有七種產品系列：
1-6
嵌入式微控制器 (Microcontroller Unit, MCU)
又稱單晶片，就是將整個電腦系統匯集到一塊晶片中 是以某一種微處理器內核為核心，晶片內部整合
– ROM/EPROM、RAM、匯流排、匯流排邏輯、定時/計數器、 WatchDog、I/O、串列埠、脈寬調變輸出、類比轉數位(A/D)、數位 轉類比(D/A)、Flash RAM、EEPROM等各種必要功能和週邊設備
市佔率約70％的嵌入式市場。
1-7
嵌入式 DSP 處理器
(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
系統結構和指令進行了特殊的設計，使其適合於執行 DSP演算法，提高編譯效率和指令執行速度。
DSP應用正從以普通指令實現DSP功能的通用單晶片 中，過渡到採用嵌入式DSP處理器。
– ARM7 系列、 – ARM9 系列、ARM9E 系列、 – ARM10 系列、 – SecurCore 系列、 – StrongARM 系列、以及 XScale 系列
1-12
嵌入式作業系統
VxWorks Microsoft Windows CE Embedded Linux
1-13
嵌入式系統開發平台
有兩個發展方向，
1. 經過單晶片化、電磁相容性 (EMC) 改造、增加晶片上週邊設 備
2. 增加DSP輔助運算器
是嵌入式系統的智慧化 REAL DSP處理器，特點是具備雙哈佛架構 ( Harvard
architecFra Baidu bibliotekure) 和雙乘/累加單元
1-8
嵌入式晶片上系統 (System On Chip)
Intel 公司的 StrongARM 系列 Motorola 公司的 DragonBall系列 NEC公司的VR系列 Hitachi公司SH3,SH4系列
1-14
嵌入式系統概論
主講：王穎聰 電腦與通訊工程學系講師 銘傳大學資訊網路處
1-1
大綱
什麼是嵌入式系統 嵌入式系統的特性 嵌入式系統的分類 嵌入式系統的發展 嵌入式系統微處理器 嵌入式作業系統 嵌入式系統開發平台
1-2
什麼是嵌入式系統
系統的定義 – 根據一個固定的計畫、一個程式、或一系列的規則，來處理 執行一個或多個工作的方法。 – 也可以是根據計劃或程式來整合所有硬體單元的協同工作。
在一個矽晶片上實現一個更為複雜系統 各種通用處理器核心將成為 SoC 設計的標準庫，成為
VLSI 設計中一種標準的器件，可以用標準的 VHDL 等語言描述，並儲存在元件庫中 除個別無法集成的元件以外，整個嵌入式系統大部分 均可集成到一塊或幾塊晶片中 應用系統電路板將變得很簡潔，對於減小體積和功率 消耗、提高可靠性非常有利。 SOC可以分為通用和專用兩類
為適應不同的應用需求，一個單晶片系列具有許多種衍生產品， 每種衍生產品的處理器內核心都是一樣的，不同的是記憶體和週 邊設備的配置與封裝。
最大特點是單晶片化，體積大幅減小，因而使功率消耗和成本下 降、可靠性提高。是目前嵌入式系統工業的主流。
微控制器晶片上週邊設備資源通常比較豐富，適合於控制用途， 因此稱之為微控制器。
何謂嵌入式系統 – 在一些大型系統內由硬體和軟體所構成的一個元件，處理一 些不需由人們來操作且特定的一些功能。 – 目前多是著重 computer-based system 的應用程式或產品。 – 內含軟體於 ROM 之中的單一微電腦機版，自啟動後，就一 直持續執行特殊目的的應用程式，直到關機為止。
3. 嵌入式DSP處理器 (Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
4. 嵌入式晶片上系統 (System On Chip)
1-5
嵌入式微處理器
(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)
基礎就是通用電腦中的中央處理器 ( CPU ) 裝配在專門設計的電路板上，只保留和嵌入式應用相
1-9
嵌入式系統的發展
應用軟體的開發需要強大的開發工具和作業系 統的支援
網路成為必然趨勢 支援小型電子設備實現小尺寸、低功率和低成
本 提供精巧的多媒體人機界面
1-10
嵌入式系統微處理器 (一)
ARM提供一系列方案：
– CPU內核 小型、快速、低能耗、ARM 指令集 Thumb 指令集之整合 式RISC內核，採用多層管線 ( Pipeline ) 架構，以增進處理 效能。
1-3
嵌入式系統的特性
1. 配合特定應用的特殊設計 2. 高效率 3. 產品壽命較長 4. 穩定的系統 5. 不易被竊取和高安全性 6. 容易操作
1-4
嵌入式系統的分類
1. 嵌入式微處理器 (Embedded Microprocessor Unit, EMPU)
2. 嵌入式微控制器 (Microcontroller Unit, MCU)
關的母板功能 在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了
各種加強。 具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優點 在電路板上必須包括 ROM、RAM、匯流排界面、和
各種週邊設備，因而降低了系統的可靠性，技術保密 性也較差 嵌入式微處理器及其記憶體、匯流排、週邊設備等安 裝在一塊電路板上，亦稱之為單板電腦
– 體系擴展 Thumb:以16位元系統的成本，提供32位元RISC性能，特 別注意的是它所需的記憶體容量非常小。
– 嵌入式ICE調校 由於整合了類似於ICE的CPU內核調校技術，所以原型設計 和系統晶片的調校得到了極大的簡化。
– 微處理器
1-11
嵌入式系統微處理器 (二)
ARM 處理器目前主要有七種產品系列：
1-6
嵌入式微控制器 (Microcontroller Unit, MCU)
又稱單晶片，就是將整個電腦系統匯集到一塊晶片中 是以某一種微處理器內核為核心，晶片內部整合
– ROM/EPROM、RAM、匯流排、匯流排邏輯、定時/計數器、 WatchDog、I/O、串列埠、脈寬調變輸出、類比轉數位(A/D)、數位 轉類比(D/A)、Flash RAM、EEPROM等各種必要功能和週邊設備
市佔率約70％的嵌入式市場。
1-7
嵌入式 DSP 處理器
(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
系統結構和指令進行了特殊的設計，使其適合於執行 DSP演算法，提高編譯效率和指令執行速度。
DSP應用正從以普通指令實現DSP功能的通用單晶片 中，過渡到採用嵌入式DSP處理器。
– ARM7 系列、 – ARM9 系列、ARM9E 系列、 – ARM10 系列、 – SecurCore 系列、 – StrongARM 系列、以及 XScale 系列
1-12
嵌入式作業系統
VxWorks Microsoft Windows CE Embedded Linux
1-13
嵌入式系統開發平台
有兩個發展方向，
1. 經過單晶片化、電磁相容性 (EMC) 改造、增加晶片上週邊設 備
2. 增加DSP輔助運算器
是嵌入式系統的智慧化 REAL DSP處理器，特點是具備雙哈佛架構 ( Harvard
architecFra Baidu bibliotekure) 和雙乘/累加單元
1-8
嵌入式晶片上系統 (System On Chip)
Intel 公司的 StrongARM 系列 Motorola 公司的 DragonBall系列 NEC公司的VR系列 Hitachi公司SH3,SH4系列
1-14
嵌入式系統概論
主講：王穎聰 電腦與通訊工程學系講師 銘傳大學資訊網路處
1-1
大綱
什麼是嵌入式系統 嵌入式系統的特性 嵌入式系統的分類 嵌入式系統的發展 嵌入式系統微處理器 嵌入式作業系統 嵌入式系統開發平台
1-2
什麼是嵌入式系統
系統的定義 – 根據一個固定的計畫、一個程式、或一系列的規則，來處理 執行一個或多個工作的方法。 – 也可以是根據計劃或程式來整合所有硬體單元的協同工作。
在一個矽晶片上實現一個更為複雜系統 各種通用處理器核心將成為 SoC 設計的標準庫，成為
VLSI 設計中一種標準的器件，可以用標準的 VHDL 等語言描述，並儲存在元件庫中 除個別無法集成的元件以外，整個嵌入式系統大部分 均可集成到一塊或幾塊晶片中 應用系統電路板將變得很簡潔，對於減小體積和功率 消耗、提高可靠性非常有利。 SOC可以分為通用和專用兩類
為適應不同的應用需求，一個單晶片系列具有許多種衍生產品， 每種衍生產品的處理器內核心都是一樣的，不同的是記憶體和週 邊設備的配置與封裝。
最大特點是單晶片化，體積大幅減小，因而使功率消耗和成本下 降、可靠性提高。是目前嵌入式系統工業的主流。
微控制器晶片上週邊設備資源通常比較豐富，適合於控制用途， 因此稱之為微控制器。
何謂嵌入式系統 – 在一些大型系統內由硬體和軟體所構成的一個元件，處理一 些不需由人們來操作且特定的一些功能。 – 目前多是著重 computer-based system 的應用程式或產品。 – 內含軟體於 ROM 之中的單一微電腦機版，自啟動後，就一 直持續執行特殊目的的應用程式，直到關機為止。
3. 嵌入式DSP處理器 (Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
4. 嵌入式晶片上系統 (System On Chip)
1-5
嵌入式微處理器
(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)
基礎就是通用電腦中的中央處理器 ( CPU ) 裝配在專門設計的電路板上，只保留和嵌入式應用相