【正文】 儲(chǔ)器接口 ?設(shè)備接口 14 例如 USB ? USB： Universal Serial Bus，通用串行總線 ? 大家生活中常見(jiàn)的與 USB有關(guān)的東西有： ?U盤、移動(dòng)硬盤、無(wú)驅(qū)型的 MP3（ U盤） ?USB接口的鍵盤、 Mouse、打印機(jī)、數(shù)碼相機(jī) …… ? 即插即用，熱插撥，系統(tǒng)不需重啟便可工作，且易于擴(kuò)展（ 127個(gè)） ? 480Mb/s的傳輸率（ 速設(shè)備可達(dá) 12Mb/s） ? 接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、端口供電 15 一個(gè)典型的 USB通訊系統(tǒng) HOST系統(tǒng) HUB DEVICE D DEVICE 應(yīng)用軟件 +驅(qū)動(dòng)程序+接口芯片 HUB U盤 其他 數(shù)據(jù)采集器 驅(qū)動(dòng)代碼 +嵌入式處理器 +HOST芯片 HUB U盤 其他 數(shù)據(jù)采集器 通用系統(tǒng)模型 PC機(jī)中的情況 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 16 二、嵌入式系統(tǒng)軟件基礎(chǔ) ? 操作系統(tǒng)的分類 ? 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) ? 前臺(tái)與后臺(tái) ? 多任務(wù)，任務(wù)優(yōu)先級(jí)，調(diào)度 ? 非占先式與占先式、可重入型函數(shù) 17 操作系統(tǒng)的分類 （ 1）順序執(zhí)行系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)只含有一個(gè)程序，獨(dú)占 CPU的運(yùn)行時(shí)間，按語(yǔ)句順序執(zhí)行該程序，直至執(zhí)行完畢，另一程序才能啟動(dòng)運(yùn)行。 18 按實(shí)時(shí)性分類 ? 強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，其系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間在毫秒或微秒級(jí)（數(shù)控機(jī)床）； ? 一般實(shí)時(shí)系統(tǒng)，其系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間在毫秒－幾秒的數(shù)量級(jí)上，其實(shí)時(shí)性的要求比強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)要差一些（電子菜譜的查詢）。 if(condition_2) action_2()。 應(yīng)用程序是一個(gè)無(wú)限的循環(huán)，循環(huán)中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)完成相應(yīng)的操作，這部分可以看成后臺(tái)行為（ background）。從省電的角度出發(fā)，平時(shí)微處理器處在停機(jī)狀態(tài)，所有的事都靠中斷服務(wù)來(lái)完成。 代碼的臨界區(qū) 23 多任務(wù)（任務(wù)、進(jìn)程和線程） CPU寄存器 任務(wù) 控制 塊 1 任務(wù) 控制 塊 2 任務(wù) 控制 塊 n 休眠、就緒、運(yùn)行、掛起、被中斷 任務(wù) 1 任務(wù) 2 任務(wù) n …… CPU 寄存器 24 一個(gè)任務(wù)，也稱作一個(gè)線程，是一個(gè)簡(jiǎn)單的運(yùn)行程序。多任務(wù)運(yùn)行使 CPU的利用率得到最大的發(fā)揮，并使應(yīng)用程序模塊化。內(nèi)核本身也增加了應(yīng)用程序的額外負(fù)荷，代碼空間增加 ROM用量，內(nèi)核本身的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)增加了 RAM的用量。每個(gè)任務(wù)根據(jù)其重要程度的不同被賦予一定的優(yōu)先級(jí)。實(shí)時(shí)內(nèi)核應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問(wèn)題。最簡(jiǎn)單的防止發(fā)生死鎖的方法是讓每個(gè)任務(wù)都： ?先得到全部需要的資源再做下一步的工作 ?用同樣的順序去申請(qǐng)多個(gè)資源 ?釋放資源時(shí)使用相反的順序 31 本節(jié)提要 1 3 2 4 嵌入式系統(tǒng)硬件基礎(chǔ) 嵌入式 BSP的基本概念 嵌入式系統(tǒng)軟件基礎(chǔ) 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 5 一個(gè)嵌入式設(shè)計(jì)方法實(shí)例 32 嵌入式系統(tǒng)的軟 /硬件框架 機(jī)械裝置嵌入式微處理器SDRAMROMI/OA/DD/A人機(jī)交互接口通用接口實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)( RTOS)圖形用戶接口BSP/HAL 硬 件抽象層/板 極支持包任務(wù)管理文件系統(tǒng)應(yīng)用程序嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳感器1傳感器2傳感器N......驅(qū)動(dòng)器1驅(qū)動(dòng)器2驅(qū)動(dòng)器N......硬件層軟件層中間層功能層被控對(duì)象33 基于知識(shí)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)方法 34 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 ? 系統(tǒng)需求分析：確定設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)目標(biāo)，并提煉出設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明書，作為正式設(shè)計(jì)指導(dǎo)和驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)好的體系結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。 ? 系統(tǒng)集成：把系統(tǒng)的軟件、硬件和執(zhí)行裝置集成在一起，進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)單元設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格昂貴，通常用于 ARM硬件開(kāi)發(fā)中 39 ?需求分析與評(píng)估 ?功能定義與軟硬件選型 ?概要設(shè)計(jì)與軟硬件劃分 ?軟硬件協(xié)同詳細(xì)設(shè)計(jì) ?集成調(diào)試 ?維護(hù)與升級(jí) 設(shè)計(jì)步驟 40 謝 謝 各 位 41 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開(kāi)發(fā) —— ARM與 ?C/OSⅡ 基于 ARM的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 42 本節(jié)提要 1 3 2 5 4 6 基于 ARM的硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì) I/O接口設(shè)計(jì) 人機(jī)交互接口設(shè)計(jì) 其它通訊接口設(shè)計(jì) 43 基于 ARM的硬件設(shè)計(jì) 主要介紹基于 ARM7的嵌入式硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，包括結(jié)構(gòu)、主要接口、存儲(chǔ)器選用方案以及外設(shè)、顯示等方面的內(nèi)容。 ? 對(duì)所有存儲(chǔ)體的訪問(wèn)大小均可進(jìn)行改變（ 8位／ 16位／32位） ? 8個(gè)存儲(chǔ)體中， Bank0－ Bank5可支持 ROM、 SRAM； Bank Bank7可支持 ROM、 SRAM和 FP／ EDO／ SDRAM等。具體的時(shí)序可以參考 K9F2808的 datasheet ? Bank2： USBN9603。可以供擴(kuò)展使用 ? Bank5： RTL8019AS， ISA總線兼容的 10M以太網(wǎng)（ PHY＋ MAC層）控制芯片。也就是，引導(dǎo)系統(tǒng)的時(shí)候，需要把 0xC080000開(kāi)始的地址空間，把 PC指針指向 0xC080000。在同步串行口上，還可以擴(kuò)展其他的芯片。系統(tǒng)自舉完成以后，便從硬盤中將系統(tǒng)文件和用戶應(yīng)用程序復(fù)制到SDRAM內(nèi)存中執(zhí)行。 存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì) 54 關(guān)于 BOOT ROM ? Bank0：系統(tǒng)的啟動(dòng) ROM（ Flash Rom）。具體的做法，可以參考。而其他的 Bank的配置，以及讀寫周期等信息是靠Bank0內(nèi)部的代碼配置相應(yīng)的寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 系統(tǒng)的軟件設(shè)置，更新系統(tǒng)（ ） ? 用戶可以在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，按任意鍵，進(jìn)入系統(tǒng)的軟件設(shè)置狀態(tài)。它是主機(jī)和外圍設(shè)備之間交換信息的連接部件（電路）。 c)解決 CPU的負(fù)載能力和外圍設(shè)備端口選擇問(wèn)題。也不設(shè)專門的輸入 /輸出指令，所有傳送和訪問(wèn)存儲(chǔ)器的指令都可用來(lái)對(duì) I/O接口操作。 ? 缺點(diǎn)：一是 I/O接口要占用存儲(chǔ)器地址空間的一部分；二是因不用專門的 I/O指令，程序中較難區(qū)分 I/O操作。典型情況下，從存儲(chǔ)器映射 I/O地址加載用于輸入，而向存儲(chǔ)器映射 I/O地址存儲(chǔ)用于輸出。 65 一個(gè)瞬時(shí)接觸開(kāi)關(guān)（ 按鈕 ） 放置在每一行與線一列的交叉點(diǎn) 。每個(gè)鍵被分配一個(gè)稱為掃描碼的唯一標(biāo)識(shí)符。 for(i=1。=~i。 key|=(temp4)。液晶顯示所用的液晶材料是一種兼有液態(tài)和固體雙重性質(zhì)的有機(jī)物，它的棒狀結(jié)構(gòu)在液晶盒內(nèi)一般平行排列，但在電場(chǎng)作用下能改變其排列方向。 70 反射型 LCD的結(jié)構(gòu) 偏 光 片電 極導(dǎo) 電 橡 膠液 晶偏 光 片配 向 膜玻 璃電 極膠 框電 極反 射 片玻 璃71 ? LCD通常由兩種方式，一種是帶有驅(qū)動(dòng)芯片的 LCD模塊，基本上屬于半成品 ? 如果有需要，也可以直接使用芯片上的內(nèi)置 LCD控制器來(lái)構(gòu)造顯示模塊，它可以支持彩色 /灰度 /單色三種模式，灰度模式下可支持 4級(jí)灰度和 16級(jí)灰度，彩色模式下最多支持 256色， LCD的實(shí)際尺寸可支持到 320X240。 2 ．專門開(kāi)辟顯示內(nèi)存，在需要刷新時(shí)候由程序進(jìn)行顯示更新。ADS7843_PIN_PEN) void TchScr_init(void)。如： 0800H 表示數(shù)據(jù)為 IP 包， 0806H表示數(shù)據(jù)為 ARP包， 814CH是 SNMP包， 8137H為 IPX/SPX包 DATA：數(shù)據(jù)段，該段數(shù)據(jù)不能超過(guò) 1500字節(jié)。 89 嵌入式的以太網(wǎng)方案 ? 嵌入式處理器＋網(wǎng)卡芯片（ RTL8019） ? 對(duì)嵌入式處理器沒(méi)有特殊要求，通用性強(qiáng) ? 處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過(guò)外部總線，速度慢，不適合于100M網(wǎng)絡(luò) ? 帶有以太網(wǎng)絡(luò)接口的嵌入式處理器 ? 處理器面向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 ? 處理器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換通過(guò)內(nèi)部總線，速度快 90 RTL8019的原理框圖 嵌 入 式 處 理 器（ S 3 C 4 4 B O X ）1 0 M以 太 網(wǎng) 芯 片（ R T L 8 0 1 9 ）網(wǎng) 卡隔 離 變 壓 器R J 4 5 接 口91 嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的特點(diǎn) ? 與常規(guī)的網(wǎng)卡設(shè)計(jì)思路不同的是，在嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)的精簡(jiǎn)一直是個(gè)主要的原則。在嵌入式系統(tǒng)中，網(wǎng)卡的外設(shè)通常是不經(jīng)常插拔的，所以，為了系統(tǒng)的精簡(jiǎn)，配置 RTL8019為非即插即用模式。頁(yè)的地址就是地址的高 8位，頁(yè)地址為 0x400x7f。當(dāng)有一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包到達(dá)的時(shí)候，RTL8019會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，在 ARM中斷處理程序中，接收數(shù)據(jù)。 ? ARP的功能是實(shí)現(xiàn)從 IP地址到對(duì)應(yīng)物理地址的轉(zhuǎn)換。 ? ICMP報(bào)文是在 IP數(shù)據(jù)包內(nèi)部被傳輸?shù)摹? ? IP數(shù)據(jù)包最長(zhǎng)可達(dá) 65535字節(jié) ,其中報(bào)頭占 32 bit的數(shù)目。 TCP為 兩臺(tái)主機(jī)提供高可靠性的端到端數(shù)據(jù)通信。 102 UDP協(xié)議 ? UDP是一種無(wú)連接不可靠的傳輸層協(xié)議。 103 關(guān)于端口 ? TCP和 UDP采用 16位的端口號(hào) 來(lái)識(shí)別上層的 TCP用戶，即上層應(yīng)用協(xié)議如 FTP,TELNET等。 ? 是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。 ? TJA1050 替代 82C250產(chǎn)品，電磁輻射更低 ，無(wú)待機(jī)模式 113 uCOSII下的驅(qū)動(dòng)程序 ? uCOSII沒(méi)有給驅(qū)動(dòng)程序提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口 ? 任何在系統(tǒng)中對(duì)于硬件的管理都可以稱為 uCOS的驅(qū)動(dòng)程序 ? 為了方便驅(qū)動(dòng)程序的模塊化劃分，提高代碼的可重用性， uCOSII的驅(qū)動(dòng)程序可以自定義標(biāo)準(zhǔn) 114 驅(qū)動(dòng)程序抽象層 ? 操作系統(tǒng)只和特定的驅(qū)動(dòng)抽象層通訊，無(wú)論在抽象層下面對(duì)應(yīng)的是什么類型的設(shè)備，對(duì)操作系統(tǒng)和用戶的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)都是統(tǒng)一的