第2章 嵌入式系统硬件设计基础.ppt

*5．68K/ColdfireMotorola68000(68K)比Intel的8088还要早Coldfire是68K的低成本替代产品68K/Coldfire主要应用于对实时性和可靠性要求较高的工业控制领域*6．国产嵌入式处理器方舟：(ARCA)2001年7月，中芯微系统公司研制出“方舟一号”主要应用于网络计算机、宽带智能终端、交换机等，如神州数码、联想、美国慧智公司等的网络计算机与国外其它指令集不兼容，不支持高级的OS龙芯：(GODSON,小名狗剩)2002年9月28号，中科院计算所研制与MIPS有些渊源*2.4嵌入式微处理器的选型2.4.1嵌入式微处理器的技术指标2.4.2嵌入式微处理器的选项原则*2.4.1嵌入式微处理器的技术指标主要包括以下10项技术指标：(1)功能嵌入式微处理器的功能主要取决于处理器所集成的存储器数量和外部设备接口的种类。集成的外部设备越多，功能越强大，设计硬件系统时需要扩展的器件就越少。所以选择嵌入式微处理器时尽量选择集成所需要的外部设备多的处理器，并且综合考虑成本因素。*(2)字长字长是指参与运算的基本数位，决定了寄存器、运算器和数据总线的位数，因而直接影响硬件的复杂程度。处理器的字长越长，它包含的信息量越多，能表示的数值有效数位也越多，计算精度就越高。(3)处理速度处理器执行不同的操作所需要的时间是不同的，因而业界对运算速度存在不同的计算方法认知。*(4)工作温度从工作温度方面考虑，嵌入式微处理器通常分为民用、工业用、军用、航天等几个温度级别。一般的民用温度范围是0℃～70℃，工业用的温度范围是-40℃～85℃，军用的温度范围是-55℃～125℃，航天的温度范围更宽。(5)功耗嵌入式微处理器通常给出几个功耗指标，如工作功耗、待机功耗等。许多嵌入式微处理器还给出功耗与工作频率之间的关系，表示为mW/Hz或W/Hz。*(6)寻址能力嵌入式微处理器的寻址能力取决于处理器地址线的数量，且处理器的处理能力与寻址能力又有一定的关系。因此，处理能力强的处理器，其地址线的数量多；处理能力低的处理器，其地址线的数量少。(7)平均故障间隔时间平均故障间隔时间（MeanTimeBetweenFailures，MTBF）是指在相当长的时间内，机器工作时间除以运行期间内的故障次数。它是一个统计值，用来表示嵌入式系统的可靠性等。MTBF值越大，表示可靠性越高。*(8)性能价格比性能价格比是一种用来衡量处理器产品的综合性指标。这里所讲的性能主要是指处理器的处理速度、主存储器的容量和存取周期、I/O设备配置情况、计算机的可靠性等；价格则指计算机系统的售价。性能价格比要用专门的公式计算。(9)工艺工艺指标指是半导体和设计工艺两个方面。目前大多数的嵌入式微处理器采用MOS的工艺。另外，大多数的嵌入式微处理器是采用静态设计。*(10)电磁兼容性指标实际上，通常所说的电磁兼容性指标指的是系统级的电磁兼容性指标，取决于器件的选择、电路的设计、工艺、设备的外壳等。虽然如此，嵌入式微处理器本身也具有电磁兼容性特性。嵌入式微处理器本身的电磁兼容性指标主要由半导体制造商的工艺水平决定。*2.4.2嵌入式微处理器的选型原则主要包括以下4项选型原则：(1)根据具体应用领域选择MPU/MCU/DSP/SoC中的一种。例如：在高端数据处理应用领域，常选用嵌入式微处理器在实时控制领域，多选用嵌入式微控制器在数字图像处理、多媒体信息设备等领域，往往选用嵌入式DSP处理器或带有DSP内核的嵌入式片上系统*(2)根据具体应用功能需求、性能指标、运行环境和成本预算等选择芯片的具体型号和配置参数(3)关注生产厂商是否提供相应内置硬件调试工具和评估板ICE等调试工具有助于很大程度缩短调试周期、降低调试难度评估板用于验证自己的选型决策是否正确(4)对于32位及以上嵌入式处理器，关注是否有合适的嵌入式操作系统支持*2.5嵌入式系统的存储系统2.5.1存储系统的层次结构2.5.2存储管理单元2.5.3常见的嵌入式系统存储设备*2.5.1存储系统的层次结构计算机系统的存储器分为6个层次结构图2-5存储器系统层次结构*在这种存储器分层结构中，上面一层的存储器作为下一层存储器的高速缓存。CPU内部寄存器就cache的高速缓存，寄存器保存来自cache的字；cache又是内存层的高速缓存，从内存中提取数据送给CPU进行处理，并将CPU的处理结果返回到内存中；内存又是主存储器的高速缓存，它