1嵌入式技術(shù)及其發(fā)展趨勢(編輯修改稿)
2025-02-05 14:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 rocessor Unit)嵌入式微處理器是由通用計(jì)算機(jī)中的 CPU演變而來的。 ? 與計(jì)算機(jī)處理器不同的是，在實(shí)際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。 嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。目前主要的嵌入式處理器類型有 Am186/8 386EX、 SC400、Power PC、 68000、 MIPS、ARM/StrongARM系列等 34 （ 4）嵌入式片上系統(tǒng) (System On Chip) ? SoC 就是 System on Chip ， SoC嵌入式系統(tǒng)微處理器就是一種電路系統(tǒng)。 ? 它結(jié)合了許多功能區(qū)塊，將多種功能做在一個(gè)芯片上，如 ARM RISC、 MIPS RISC、DSP或是其他的微處理器核心，以及通信接口單元，如 USB、 TCP/IP、 GPRS、 GSM、IEEE139藍(lán)牙模塊接口等等。 35 ? SOC芯片也將在聲音、圖像、影視、網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)邏輯等應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。 ? 成功實(shí)現(xiàn)了軟硬件無縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊。 ? 運(yùn)用 VHDL等硬件描述語言進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，直接在器件庫中調(diào)用各種通用處理器的標(biāo)準(zhǔn)，通過仿真之后就可以直接交付芯片廠商進(jìn)行生產(chǎn)。 36 SoC的其他的優(yōu)點(diǎn)： ? 利用改變內(nèi)部工作電壓，降低芯片功耗。 ? 減少芯片對外管腳數(shù)，簡化制造過程。 ? 減少外圍驅(qū)動(dòng)接口單元及電路板之間的信號傳遞，可以加快微處理器數(shù)據(jù)處理的速度。 ? 內(nèi)嵌的線路可以避免外部電路板在信號傳遞時(shí)所造成系統(tǒng)雜訊。 37 新的發(fā)展方向： SOC ASIC Core Memory Embedded Processor Core Analog Functions Communication Sensor Interface 38 視線跟蹤 SOC 將各功能模塊都在一片 FPGA芯片上集成，實(shí)現(xiàn)視線跟蹤片上系統(tǒng) 將視線跟蹤作為計(jì)算機(jī)輸入信號，可實(shí)現(xiàn)用眼睛對計(jì)算機(jī)的操作，即有“所見即所得”的操作便捷性 視線跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺對比 平臺類型 優(yōu)勢 劣勢 普通 PC 運(yùn)算速度快，資源豐富 作為一種人機(jī)交互通道，不宜過度消耗 CPU資源 DSP平臺 性能強(qiáng)大，運(yùn)行速度高 設(shè)計(jì)成本高，硬件裁減性，靈活性欠缺 ARM平臺 接口豐富，開發(fā)便捷快速 處理速度較慢，難以滿足實(shí)時(shí)性要求 FPGA 硬線邏輯的并行處理能力及多級流水線可大大提升運(yùn)行速度，硬件裁減方便 開發(fā)難度較大，對設(shè)計(jì)人員要求較高 視線跟蹤 SOPC系統(tǒng) 41 基 于 視 線 跟 蹤 的 S o P C 系 統(tǒng)人 眼 定 位視 頻 采 集 串 口 通 信視 線 方 向計(jì) 算攝 像 頭 P C 機(jī)系統(tǒng)硬件架構(gòu) A l t e r a C y c l o n e I I F P G AN i o s I I ( f )P r o c e s s e r C o r eS D R A MC o n t r o l l e rF L A S HC o n t r o l l e rS R A MC o n t r o l l e rAvalon BusD a t aI n s t .E y e D e t e c tC o m p o n e n tC a n n yC o m p o n e n tC a m e r a C o n t r o l l e rL C D C o n t r o l l e rU A R T C o n t r o l l e rS D R A MS R A MF L A S HC C D 模 擬 攝 像 頭L C D 觸 摸 屏P C 機(jī) 上 的 串 口系統(tǒng)算法流程 映 射Y ＝ F (X )光 斑瞳 孔 中 心圖 像 采 集人 眼 定 位瞳 孔 中 心 及光 斑 定 位視 覺 向 量 X分類器執(zhí)行模塊電路圖 F I F OF I F OF I F O寄 存 器寄 存 器寄 存 器輸 入中 值 輸 出比較器比較器比較器比較器比較器比較器比較器排 序 模 塊分類器執(zhí)行過程 流水線結(jié)構(gòu) 步 驟 一S T A T E寄存器組步 驟 二S T A T E寄存器組步 驟 三S T A T E寄存器組步 驟 四S T A T E系統(tǒng)性能對比 常見的嵌入式操作系統(tǒng) 實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)的種類繁多，大體上分為兩種，商用型和免費(fèi)型。 ? 商用型的實(shí)操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，但往往價(jià)格昂貴。 ? 免費(fèi)型的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在價(jià)格方面具有優(yōu)勢，目前主要有 Linux和 μC/OS ，穩(wěn)定性與服務(wù)性存在挑戰(zhàn)。 47 VxWorks ? VxWorks操作系統(tǒng)是美國 WindRiver公司于 1983年設(shè)計(jì)開發(fā)的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（ RTOS），具有良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)領(lǐng)域牢牢占據(jù)著一席之地。 ? VxWorks所具有的顯著特點(diǎn)是： － 可靠性、實(shí)時(shí)性和可裁減性。 － 它支持多種處理器，如 x8 i960、 Sun Sparc、Motorola MC68xxx、 MIPS 、 POWER PC等等。 ? 大多數(shù)的 VxWorks API是專有的，火星機(jī)器人。 48 Windows Embedded ? Windows CE ：一種針對小容量、移動(dòng)式、智能化、 32位、連接設(shè)備的模塊化實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)。 ? 針對掌上設(shè)備、無線設(shè)備的動(dòng)態(tài)應(yīng)用程序和服務(wù)提供了一種功能豐富的操作系統(tǒng)平臺， WindowsCE嵌入但不夠?qū)崟r(shí)，屬于軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)， ? 由于其 Windows背景，界面比較統(tǒng)一認(rèn)可。 ? 操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核需要至少 200K的 ROM。 49 Palm OS ? Palm OS是著名的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商 3COM旗下的 Palm Computing掌上電腦公司的產(chǎn)品。 ? 3COM、 CISCO競爭 ? Palm OS在
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