【正文】 前的做法是，把嵌人式系統(tǒng)硬件和操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可裁剪的，以便使嵌入式系統(tǒng)開發(fā)入員根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要來量體裁衣，去除冗余，從而使系統(tǒng)在滿足應(yīng)用要求的前提下達(dá)到最精簡的配置。(3)可裁剪性好。例如，對嵌入在武器裝各中的嵌入式系統(tǒng)、在火箭中的嵌入式系統(tǒng)、一些工業(yè)控制裝置中的控制系統(tǒng)等應(yīng)用中的實(shí)時(shí)性要求就極高。 嵌入式系統(tǒng)的特性(1)專用性強(qiáng)。這種任務(wù)調(diào)度只能由優(yōu)化編寫的系統(tǒng)軟件來完成，因此系統(tǒng)軟件的高實(shí)時(shí)性是基本要求。半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展使處理器速度不斷提高，也是存儲(chǔ)器容量不斷增加；但在大多數(shù)應(yīng)用中，次年初空火箭仍是寶貴的，還存在實(shí)時(shí)性的要求。應(yīng)用軟件是實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的功能的關(guān)鍵，對嵌入式系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的要求也與通用計(jì)算機(jī)軟件有所不同。如微軟面向手機(jī)應(yīng)用的Smart Phone操作系統(tǒng)。 按實(shí)時(shí)性可分為兩類： 實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)主要面向控制、通信等領(lǐng)域。嵌入時(shí)操作系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，能夠有效管理復(fù)雜的系統(tǒng)資源，并且把硬件虛擬化。其中，SRAM比DRAM運(yùn)行速度快，SRAM比DRAM耗電多，DRAM需要周期性刷新，F(xiàn)lash可擦寫次數(shù)多、存儲(chǔ)速度快、容量大。Flash在物理結(jié)構(gòu)上分成若干個(gè)區(qū)塊，區(qū)塊之間相互獨(dú)立。大的硬件廠商會(huì)會(huì)推出自己的嵌入式處理器，因而現(xiàn)今市面商由1000多種嵌入式處理器芯片，其中適用最為廣泛的由ARM、MIPS、PowerPC、MC6800等。 嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)是由嵌入式處理器、存儲(chǔ)器、IO接口、輸入輸出設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件等組成的。嵌入式系統(tǒng)主要有嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成。嵌入式系統(tǒng)不能使用通用計(jì)算機(jī)，而且運(yùn)行的是固化軟件，用術(shù)語表示就是固件（firmware），終端用戶很難或者不可能改變固件。⑹線路設(shè)計(jì)：用Protel畫NandFlash、NorFlash與CPU連接的原理圖以及用SRAM替換NorFlash的原理圖。 課題研究的方案設(shè)計(jì)⑴選定研究對象――NandFlash和NorFlash在ARM9中的地位和連接方案。NorFlash有SRAM接口，有足夠的地址引腳，能存取每一個(gè)字節(jié)；程序和數(shù)據(jù)放在同一個(gè)芯片上，有獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線和地址總線，并且可以直接執(zhí)行其中的代碼，這為ARM處理器的無操作系統(tǒng)運(yùn)行提供了可能。相對于NorFlash，NandFlash以其高的容量/價(jià)格比顯現(xiàn)出強(qiáng)勁的市場競爭力。嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)以及各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物，這一點(diǎn)決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。就嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)和市場來說，國外發(fā)展速度極快，技術(shù)日趨成熟，市場格局基本形成；國內(nèi)發(fā)展增長很快，市場潛力很大。需要閃存設(shè)備傳輸速度更快，體積更小，容量更大，穩(wěn)定性更好。本課題在基于Samsung公司的S3C2440A處理器平臺(tái)上，針對NandFlash和NorFlash在嵌入式系統(tǒng)中的地位和作用以及連接方案設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的分析，力求找出改進(jìn)NandFlash和NorFlash設(shè)備的方案。在國外，嵌入式系統(tǒng)硬件，提升較快，就以NandFlash和NorFlash為例，NandFlash于1989年由日本的日立公司研制而成，最初采用的是（512+16）B/頁，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在2GB以上的NandFlash將頁面擴(kuò)展到（2048+64）B/頁；NorFlash是由Intel公司生產(chǎn)的，1988年，該公司推出了一款256Kb的NorFlash。 主要研究內(nèi)容NandFlash和NorFlash在ARM9中的地位與連接方案。它的出現(xiàn)為提高存儲(chǔ)容量和降低產(chǎn)品的成本提供了基礎(chǔ)。NandFlash數(shù)據(jù)和地址采用同一總線，串行讀取，隨機(jī)讀取速度慢，需將其中的代碼復(fù)制到RAM去執(zhí)行。⑵收集查閱有關(guān)嵌入式系統(tǒng)、NandFlash、 NorFlash和ARM9的資料；⑶弄清ARM9的體系結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)器組織。⑺得出結(jié)論和展望?！币粋€(gè)簡單的定義是“嵌入式系統(tǒng)就是包含了用戶所不知曉的計(jì)算機(jī)設(shè)備。只有將嵌入式處理器構(gòu)成一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且作為嵌入式應(yīng)用時(shí)，這樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)圖才可稱作嵌入式系統(tǒng)。（1）嵌入式處理器：嵌入式微處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部件。（2）存儲(chǔ)器：嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)器主要有Flash，RAM，存儲(chǔ)卡等。NorFlash把整個(gè)存儲(chǔ)區(qū)分成若干個(gè)扇區(qū)，而Nandflash把整個(gè)存儲(chǔ)器分為若干個(gè)塊，可以對以塊或扇區(qū)為單位的內(nèi)存單元進(jìn)行擦寫和再編程。（3）IO接口：應(yīng)用最為廣泛的包括并口、RS232串口、IrDA紅外接口、SPI串行外圍設(shè)備接口、IIC（Inter IC）總接線口、USB通用串行總接線口、Ethernet網(wǎng)口等。 從應(yīng)用角度可分為通用型嵌入式操作系統(tǒng)和專用型嵌入式操作系統(tǒng)。如WindRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、QNX系統(tǒng)軟件公司的QNX、ATI的Nucleus等。（6）應(yīng)用軟件：嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用軟件是針對特定的實(shí)際專業(yè)領(lǐng)域的，基于相應(yīng)的嵌入式硬件平臺(tái)，并能完成用戶預(yù)期任務(wù)的計(jì)算機(jī)軟件。嵌入式軟件的特點(diǎn)如下：1) 軟件要求固態(tài)化存儲(chǔ)。為此，程序編寫和編譯工具的質(zhì)量要高，以減少程序二進(jìn)制代碼長度，提高執(zhí)行速度。4)多任務(wù)實(shí)施性操作系統(tǒng)成為嵌入式應(yīng)用軟件的必須。由于嵌入式系統(tǒng)通常是面向某個(gè)特定應(yīng)用的，所以嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件，尤其是軟件，都是為特定用戶群來設(shè)計(jì)的，它通常都具有某種專用性的特點(diǎn)。也正因?yàn)檫@種要求，在硬件上嵌人式系統(tǒng)極少使用存取速度慢的磁盤等存儲(chǔ)器，在軟件上更是加以精心設(shè)計(jì)，從而可使嵌入式系統(tǒng)快速地響應(yīng)外部事件。從嵌人式系統(tǒng)專用性的特點(diǎn)來看，作為嵌入式系統(tǒng)的供應(yīng)者，理應(yīng)提供各式各樣的硬件和軟件以各選用。(4)可靠性高。有很多嵌入式系統(tǒng)的宿主對象都是一些小型應(yīng)用系統(tǒng)，例如移動(dòng)電話、PDA、 MP飛機(jī)、艦船、數(shù)碼相機(jī)等，這些設(shè)各不可能配各容量較大的電源，因此低功耗一直是嵌入式系統(tǒng)最求的目標(biāo)。微型機(jī)表現(xiàn)出的智能化水平引起了控制專業(yè)人士的興趣，要求將微型機(jī)嵌入到一個(gè)對象體系中，實(shí)現(xiàn)對象體系的智能化控制。由此可見，嵌入式系統(tǒng)的嵌入性本質(zhì)是將一個(gè)計(jì)算機(jī)嵌入到一個(gè)對象體系中去。1980年，Intel公司對MCS48單片機(jī)進(jìn)行了全面完善，推出了8位MCS51單片機(jī)，并獲得巨大成功，奠定了嵌入式系統(tǒng)的單片機(jī)應(yīng)用模式。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，DSP芯片的性能不斷提高，目前已廣泛用于通信、控制、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。32位微處理器面向嵌入式系統(tǒng)的高端應(yīng)用，由于速度快，資源豐富，加上應(yīng)用本身的復(fù)雜性、可靠性要求等，軟件的開發(fā)一般會(huì)需要操作系統(tǒng)平臺(tái)支持。在嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中，執(zhí)行任務(wù)的軟硬件都是嵌入在實(shí)際的設(shè)備環(huán)境中，通過專門的I/O接口和外界交換信息。從海灣戰(zhàn)爭到伊拉克戰(zhàn)爭中嵌入式系統(tǒng)都有廣泛適用。(4)商用：各類收款機(jī)、POS系統(tǒng)、電子秤、條形碼閱讀機(jī)、商用終端、銀行點(diǎn)鈔機(jī)、IC卡輸入設(shè)備、取款機(jī)、自動(dòng)柜員機(jī)、自動(dòng)服務(wù)終端、防盜系統(tǒng)和各種銀行專業(yè)外圍設(shè)備。嵌入式微處理器是嵌入式系統(tǒng)硬件的核心、運(yùn)行嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。T：支持16位壓縮指令集THUMB； D：支持片上Debug； M：支持長乘法指令； I：嵌入式ICE，支持片上斷點(diǎn)和調(diào)試點(diǎn)； S：可綜合（synthesizable）； E：支持增強(qiáng)的 DSP 指令 ； J：支持java加速器Jazelle.特點(diǎn)：；主頻最高可達(dá)130MIPS。(3)ARM9E系列微處理器 ：ARM9E 系列微處理器主要應(yīng)用于下一代無線設(shè)備、數(shù)字消費(fèi)品、成像設(shè)備、工業(yè)控制、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等領(lǐng)域。 ARM10E系列微處理器包含ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJS三種類型，以適用于不同的應(yīng)用場合。 特點(diǎn)：提供了對安全解決方案的支持，帶有靈活的保護(hù)單元，以確保操作系統(tǒng)和應(yīng)用數(shù)據(jù)的安全，采用軟內(nèi)核技術(shù)，防止外部對其進(jìn)行掃描探測，可集成用戶自己的安全特性和其他協(xié)處理器。 Xscale處理器 9：Xscale處理器是基于ARMv5TE體系結(jié)構(gòu)的解決方案，是一款全性能、高性價(jià)比、低功耗的處理器。 ARM9內(nèi)核是5級流水線,。 (2)指令周期的改進(jìn) 指令周期數(shù)的改進(jìn)最明顯的是loads指令和stores指令。這叫作改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)。 (3)分枝指令 ARM9和ARM7的分枝指令周期是相同的。2)支持實(shí)時(shí)(realtime)調(diào)試； 3)片內(nèi)指令和數(shù)據(jù)SRAM，而且指令和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器容量可調(diào)； 4)片內(nèi)指令和數(shù)據(jù)高速緩沖器(cache)容量從4K字節(jié)到1M字節(jié)； 5)設(shè)置保護(hù)單元(protcction unit)，非常適合嵌入式應(yīng)用中對存儲(chǔ)器進(jìn)行分段保護(hù)； 6)采用AMBA AHB總線接口，為外設(shè)提供統(tǒng)一的地址和數(shù)據(jù)總線； 7)支持外部協(xié)處理器，指令和數(shù)據(jù)總線有簡單的握手信令支持； 8)支持標(biāo)準(zhǔn)基本邏輯單元掃描測試方法學(xué)，而且支持BIST (built in self test)； 9）支持嵌入式跟蹤宏單元，支持實(shí)時(shí)跟蹤指令和數(shù)據(jù) S3C2440A芯片介紹 概述S3C2440采用了非常先進(jìn)的ARM920T內(nèi)核，它是由ARM(Advanced RISC Machines)公司研制的。當(dāng)從異常（IRQ,FIQ,UNDEF,ABORT,SWI等）返回時(shí)，只要進(jìn)入異常處理前處理器處于THUMB狀態(tài)，也會(huì)自動(dòng)進(jìn)入THUMB狀態(tài)。存儲(chǔ)空間的格式ARM920T將存儲(chǔ)器空間視為從0開始由字節(jié)組成的線性集合，字節(jié)0到3中保存了第一個(gè)字，字節(jié)4到7中保存第二個(gè)字,以此類推，ARM920T對存儲(chǔ)的字，可以按照小端或大端的方式對待。字必須按照4字節(jié)對齊，半字必須是2字節(jié)對齊。但在同一時(shí)間，對程序員來說并不是所有的寄存器都可見。圖23顯示了在每個(gè)模式下哪種寄存器是可見的；私有寄存器上都有一個(gè)黑三角標(biāo)記。表21 寄存器1116的作用寄存器14專職持有返回點(diǎn)的地址，在系統(tǒng)執(zhí)行一條“跳轉(zhuǎn)并鏈接”(BL)指令的時(shí)候，R14將收到一個(gè)R15的拷貝。在ARM狀態(tài)下，R15的bits[1:0]為0，bist[31:2]保存了PC的值。在ARM狀態(tài)下，多數(shù)FIQ處理都不需要保存任何寄存器。程序員可以直接操作8個(gè)通用寄存器R0R7，同樣可以這樣操作程序計(jì)數(shù)器(PC)，堆棧指針寄存器(SP)，鏈接寄存器(LR)，和CPSR。它們是兩個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址、獨(dú)立訪問。ARM9采用五級流水處理及分離的Cache結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)工藝相同的情況下，性能是ARM7TDMI處理器的兩倍之多。相關(guān)的處理器芯片有Samsung公司的S3C25Cirrus公司的EP93xx系列等。s3c2440A的存儲(chǔ)器控制器有以下特性由軟件選擇的Little/Big endian模式。1個(gè)bank為可變起始地址和2個(gè)bank為可編程大小。S3C2440A重啟后的內(nèi)存映射如圖31:（a）不用NandFlash作為啟動(dòng)ROM （b）用NandFlash作為啟動(dòng)ROM圖31 S3C2440A重啟后的內(nèi)存映射注：SROM即ROM或SRAMBank6和Bank7的地址如表31：表31 Bank6和Bank7的地址注意：Bank6和Bank7的大小必須相同。等待控制寄存器(BWSCON)如表34，35所示：表34 BWSCON的信息表表35 BWSCON的配置注：。(2)BANK控制寄存器 BANKCONNN：GCS0~ NGCS5 如下表：表36 BANKCONNN：GCS0~ NGCS5的信息表表37 BANKCONNN：GCS0~ NGCS5的配置BANK控制寄存器 BANKCONN：NGCS6~ NGCS7如下表:表38 BANKCONN：NGCS6~ NGCS7的信息表39 BANKCONN：NGCS6~ NGCS7的配置(3) 刷新控制寄存器SDRAM刷新控制寄存器如表310和表311表310 SDRAM刷新控制寄存器的信息表311 SDRAM刷新控制寄存器的配置(4)塊尺寸寄存器BANKSIZE如表312和表313：表312 BANKSIZE的信息表表313 BANKSIZE的配置(5)SDRAM模式寄存器組寄存器MRSR如表314和表315：表314 SDRAM模式寄存器組寄存器的信息表表315 SDRAM模式寄存器組寄存器的配置當(dāng)SDRAM中的代碼在運(yùn)行時(shí)不能重新配置MRSR寄存器。 NOR的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行(XIP, eXecute In Place) ，這樣應(yīng)用程序可以直接在flash閃存內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NorFlash的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)(XIP,eXecute如果CPU不具備這種特殊功能，用戶不能直接運(yùn)行NandFlash上的代碼，那可以采取其他方式，比如好多使用NandFlash的開發(fā)板除了使用NandFlash以外，還用上了一塊小的NorFlash來運(yùn)行啟動(dòng)代碼。NorFlash零售價(jià)在20元左右，而一片128MByte的k9f1g08而壞塊問題在NorFlash上是不存在的。 升級對比NorFlash的