嵌入式系统设计分析报告.ppt

* * * * 嵌入式系统与PC之间的区别 通用计算机系统要求的是高速、海量的数值运算。在技术发展上追求总线速度不断提升、存储容量不断扩大。 而嵌入式系统要求的是对象体系的智能化控制能力，在技术发展方向追求对特定对象系统的嵌入性、专用性和智能化。其计算能力和数据存储能力都受到资源的限制。外形、尺寸、功能和功耗都受限于应用对象的设计要求。 * 1.3.2 典型嵌式系统的硬件组成 1.3.2.1 嵌入式系统基本硬件架构 主要包括有处理器、外围电路及接口和外部设备三大部分。其中外围电路一般包括有时钟、复位电路、程序存储器、数据存储器和电源模块等部件组成。外部设备一般应配有USB、显示器、键盘和其他等设备及接口电路。在一片嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。如下图所示： 典型嵌式系统的硬件组成 MPU 微处理器 电源 模块 时钟 复位 Flash RAM ROM USB LCD Keyboard 外围电路 Other 外设 * 1）嵌入式处理器的特点 核心是嵌入式处理器，具备以下4个特点: （1）对实时多任务有很强的支持能力，从而使内部的代码和实时内核的执行时间减少到最低限度。 （2）具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。 * 嵌入式处理器的特点 （3）可扩展的处理器结构，以能最迅速地开发出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。 （4）嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中，靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW或W级。 2）嵌入式处理器的分类 * （1）嵌入式微控制器MCU 嵌入式MCU的典型代表是单片机，这种８位的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。 目前通常使用单片机芯片内部集成FlashROM 、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出等必要功能和外设。 MCU的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器目前在工业中的应用还是很多，由于适合于控制，因此称为微控制器。 嵌入式微控制器图 * （2）嵌入式DSP处理器 DSP（Digital Signal Processor ）数字信号处理器 20世纪60年代发展起来的一门新兴技术，所涉及的领域非常广泛。如在数学领域中，微积分、概率统计、随机过程、数字分析等都是数字信号处理的基础工具。它与网络理论、信号与系统、控制理论、通信理论、故障诊断等密切相关。近年来，人工智能、模式识别、神经网络等新兴学科都与数字信号处理密不可分。数字信号处理包括算法的研究和数字信号处理的实现两个方面的内容。 * DSP芯片的特点 采用哈佛结构：采用数据总线与程序总线 分离方式。 采用流水线技术 配有专用的硬件乘法-累加器：可在一个周期内完成一次乘法和一次累加操作。 具有特殊的DSP指令：循环寻址、位码倒置。 快速的指令周期 支持多处理器结构。 省电管理和低功耗 DSP的应用 信号处理：数字滤波、快速傅里叶变换、频谱分析、波形产生等。 通信：调制解调、自适应均衡、数据加密和压缩、多路复用、移动通信、可视电话、路由器等。 语音和图象的处理：语音编码与合成、文本-语音转换、图象压缩与传输、鉴别、转换、模式识别、动画、电子地图、机器人视觉。 军事：保密通信、雷达处理、导航、导弹制导、GPS、电子对抗、搜索与跟踪等。 仪器仪表：频谱分析、函数发生、数据采集、锁相环、暂态分析。 还有在自动控制、医疗工程、家用电器等方面的应用。 * DSP处理器小结 DSP具有较完善的软、硬件开发工具，如软件仿真器、在线仿真器、C编译器等。TI公司提供的CCS开发工具功能强大，集成了代码的编辑、编译、连接和调试等功能，而且支持C/C++和汇编的混合编程。开放式的结构允许用户外扩展自身的模块，DSP的开发工作。 DSP具有处理速度快，灵活，精确，抗干扰能力强，体积小等优点。已经成为一个新的技术领域，形成了有潜力的产业和市场。 目前，国际上DSP的供货商有以下几大公司： TI(德州公司）、ADI公司、ATT公司。 * （3）嵌入式微处理器（Micro Processor Unit) 嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。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