第2章_嵌入式硬件.ppt

第二章、嵌入式硬件 思考两个问题： 在一个嵌入式系统中，可能需要哪一些硬件设备？ 如何把这些硬件设备搭建成一个系统？ 第二章、嵌入式硬件 2.2.1 嵌入式处理器概述 嵌入式处理器的类型 微控制器MCU(Microcontroller Unit) 微处理器MPU(Microprocessor Unit) 数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor) 片上系统SOC(System-on-Chip） 1. 微控制器MCU 即单片机(single chip microcomputer)，主要用于控制。 基本思想：将一台计算机的核心功能集成在同一块芯片中，以实现各种嵌入式应用。 定义：A microcontroller (or MCU or μC) is a computer-on-a-chip. It is a type of microprocessor emphasizing self-sufficiency and cost-effectiveness, in contrast to a general-purpose microprocessor (the kind used in a PC). A typical microcontroller contains all the memory and interfaces needed for a simple application, whereas a general purpose microprocessor requires additional chips to provide these functions. A microcontroller is a single integrated circuit, commonly with the following features: central processing unit - ranging from small and simple 4-bit processors to sophisticated 32- or 64-bit processors input/output interfaces such as serial ports peripherals such as timers and watchdog and signal conversion circuits RAM for data storage ROM, EPROM, EEPROM or Flash memory for program storage clock generator - often an oscillator for a quartz timing crystal,resonator or RC circuit MCU的一些例子 8位单片机： Intel公司的8051、 Zilog公司的Z8、 Motorola公司的6801系列等； 16位单片机： Intel公司的MCS96系列，TI德州仪器公司的MSP430等； 32位单片机：Intel公司的80960、Motorola公司的68300系列等。 微控制器的特点 体积小、接线简单、价格低廉、简单易学 微控制器的应用领域 不但适用于工业自动控制领域，而且在价格低廉体积小巧的优势下被广泛应用于电视机、微波炉、电磁炉、空调、洗衣机、电风扇、电子秤、自动售货机、复印机、传真机等。 2. 微处理器MPU 嵌入式微处理器MPU是由通用计算机中的CPU简化而来。 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。 MPU的优缺点 优点：可以根据需要灵活配置硬件。 缺点：使系统体积大、价格高。 MCU的优缺点 优点：体积小、价格便宜、功耗低。 缺点：ROM、RAM和I/O端口等硬件的大小和数量是固定的。 3. 数字信号处理器DSP 在嵌入式应用中大量用到了数字滤波、FFT、谱分析等DSP算法。 例如：过滤噪声；图像、音频和视频的编码解码等。 JPG图像只有BMP图像的1/5到1/10WAV音频文件… DSP处理器：专门用于数字信号处理方面的处理器。 DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。 Multiply accumulate operation (MAC)，a = a + b*c; Hardware repeat loop; Instruction pipelining; … 4. 片上系统SOC EDI的推广和VLSI设计的普及化，以及半导体工艺的发展，使得在一块