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第二章 嵌入式系统的体系结构 嵌入式系统的硬件结构 嵌入式系统的软件结构 嵌入式系统设计方法 2.1嵌入式系统的硬件结构 2.1.1 嵌入式处理器 处理器的体系结构模型 2. CISC与RISC指令集 2. CISC与RISC指令集 3. 流水线技术 最佳流水线 超标量执行 4. 高速缓存（CACHE） 总线和总线桥 5. 存储器系统的层次结构 Flash存储器——Nor vs NAND NOR闪存是最早出现的Flash Memory，目前仍是多数供应商支持的技术架构，源于传统的EPROM器件 可靠性高、随机读取速度快的优势，但擦除和写的速度较NAND慢（几百ms），块尺寸大 在擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合，尤其是代码（指令）存储的应用中广泛使用 在纯数据存储和文件存储的应用中，NOR技术显得力不从心。 NAND闪存以页为单位(512B)进行读和编程；以块为单位(16KB)进行擦除操作。具有快编程和快擦除(2ms)的功能 数据、地址采用同一总线，实现串行读取。随机读取速度慢且不能按字节随机编程 尺寸小，引脚少，位成本最低 芯片包含有失效块，其数目最大3－35块，失效块不会影响有效块的性能 NAND的存储器可以取代硬盘 2.1.2 I/O 接口电路 I/O接口电路的作用 I/O接口电路的编址方式 I/O接口电路的编址方式 DMA I/O 2.1.3 人机交互接口 按显示内容： 段式 字符型 图形点阵式 LCD的类型 扭曲向列型（TN, Twisted Nematic)——单色段式、功耗小（手表、时钟、计算器、电话、传真机等的数字显示） 超扭曲向列型（STN, Super TN）——单色或彩色、功耗小、响应慢（手机、PDA、掌上电脑、汽车导航仪、电子辞典） 薄膜晶体管型（TFT, Thin Film Transistor）——彩色、响应快、分辨率高（电脑显示器、液晶电视、液晶投影机、高端手机、PDA、数码相机及摄像机） 另外还有：TFD、UFB、OLED等专门为手机和PDA开发的高亮度、低功耗、超薄型的彩色LCD LCD的类型 反射型LCD：底偏光片后面加了一块反射板，它一般在户外和光线良好的办公室使用 透射型LCD：底偏光片是透射偏光片，它需要连续使用背光源，一般在光线差的环境使用 透反射型LCD：是处于以上两者之间，底偏光片能部分反光，一般也带背光源，光线好的时候，可关掉背光源；光线差时，可点亮背光源使用LCD LCD的操作方法 总线方式——用于带有驱动模块LCD显示屏的驱动，包括八位数据总线，电源接口和控制信号，驱动模块自带显示缓存，只需将要显示的内容送到显示缓存中即可 直接驱动——利用嵌入式内置的LCD控制器，将显示缓存（在系统存储器中）中的LCD图象数据传输到外部LCD驱动电路 LCD的操作方法 LCD显存中的每一个单元对应LCD上的一个点，只要显存中的内容改变，显示结果便进行刷新，有两种刷新方式： 1．直接根据系统要求对显存进行修改，一种是只需修改相应的局部就可以，不需要判断覆盖等；另一种就是有覆盖问题，计算起来比较复杂，而且每做一点小的屏幕改变就进行刷新，将增加系统负担。 2 ．专门开辟显示内存，在需要刷新时候由程序进行显示更新。这样，不但可以减轻总线负荷，而且也比较合理，在有需要的时候进行统一的显示更新，界面也可以比较美观，不致由于无法预料的刷新动作导致显示界面闪烁 图形显示LCD的设计 图形显示LCD的设计 5个LCD控制寄存器 3个帧缓冲开始地址寄存器 临时调色板寄存器TPR LCD中断屏蔽寄存器IMR LPC3600控制寄存器 图形显示LCD的设计 图形显示LCD的设计 2. 触摸屏 电阻式——多层复合薄膜的有机胶片作为基层，表面涂一层透明的导电层，外表硬化处理、光滑防刮的塑料层，内表面也涂有一层透明导电层，在两导电层之间有许多细小的透明隔离点把它们隔开绝缘 需要一定的压力，时间长了容易造成表面材料的磨损，影响产品的正常使用寿命 抗干扰能力差、稳定性好、价格低 触摸屏的分类 电容式——四层复合玻璃屏结构，复杂价格高、透光率和清晰度优于电阻屏 触摸屏的分类 红外式——靠多对红外发射和接收对管来工作， 清晰度高，无玻璃工作 对环境要求不高， 灵敏度高。适合于各种环境下工作 触摸屏的分类 表面声波——利用声波在物体的表面进行传输，当有物体触摸到表面时，阻碍声波的传输，换能器侦测到这个变化，反映给计算机，进而进行鼠标的模拟 清晰度较高，透光率好 高度耐久，抗刮伤性良好 一次校正不漂移 反应灵敏 环境比较清洁的场所 电阻式触摸屏的设计 在触摸点X、Y坐标的测量过程中，测量电压与测量点的等效电路图所示，图中P为测量点 电阻式触摸屏的设计 专用控制芯片 电阻式触摸