嵌入式處理器技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展-wenkub.com
2025-06-14 00:50 本頁(yè)面
【正文】 這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多，不僅是鞏固了先前學(xué)的80C51單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)的知識(shí)，而且也使我的創(chuàng)造性思維得到拓展。處理器的可編程將引起一個(gè)有趣的現(xiàn)象：在開發(fā)嵌入式系統(tǒng)軟件之前要先把處理器定制好?！ 】删幊讨饕蠧PU+FPGA和PSOC（programmable system on a chip）。多內(nèi)核處理器和SoC市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊，我們有理由相信會(huì)有越來(lái)越多的公司提供處理器IP，也會(huì)有越來(lái)越多的組織選用這些IP。隨著32位處理器在全球范圍的流行，32位的RISC嵌入式處理器已經(jīng)開始成為高中端嵌入式應(yīng)用和設(shè)計(jì)的主流。此外除了處理應(yīng)用控制功能之外，還有需要支持因特網(wǎng)接入的應(yīng)用。32位處理器應(yīng)用范圍擴(kuò)大的驅(qū)動(dòng)因素主要有以下兩個(gè)方面。 在日常生活中，人們使用各種電子設(shè)備中基本都有嵌入式處理器，但未必知道它們。 TMS320C54x DSP的內(nèi)部硬件組成框圖2 嵌入式處理器的應(yīng)用 嵌入式處理器具有非常廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、提升多領(lǐng)域技術(shù)水平的有力工具，可以說(shuō)嵌入式處理器無(wú)處不在。④ 有不同種類的獨(dú)立總線并有配用輔助寄存器，提高了數(shù)據(jù)和指令流的處理效率；C5000系列 C5000系列DSP處理器是全部16 bit 定點(diǎn) DPS，包含了原有的C5X系列、以高性價(jià)比為目標(biāo)的C54X系列和以高速低功耗為目標(biāo)的C55X系列處理器。它強(qiáng)調(diào)運(yùn)行處理的實(shí)時(shí)性，因此，除了具備普通微處理器所強(qiáng)調(diào)的高速運(yùn)算和控制功能外，主要針對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理，在處理器結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和數(shù)據(jù)流程上均有突出特點(diǎn)。()和(),也就是說(shuō)，和輸出占空比為50%的時(shí)鐘脈沖端口。AT89C52的內(nèi)部RAM擴(kuò)展為256B，其中高128B，位于從80H開始的地址空間中，稱之為IDATA存儲(chǔ)區(qū)，但I(xiàn)DATA區(qū)的訪問(wèn)只能是間接尋址方式。其片上資源主要包含：① 4KB可擦寫程序存儲(chǔ)器；② 128B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；③ 32根可編程控制線；④ 2個(gè)16位計(jì)數(shù)器；⑤ 5個(gè)中斷源；⑥ 全雙工串行口。51微控制器的機(jī)器周期是其所使用晶體振蕩器的振蕩周期的12倍。目前單片機(jī)中最典型的的是以51為核心的8051系列8位單片機(jī)和以MSP430為代表的16位單片機(jī)。嵌入式微控制器的典型代表是單片機(jī)，現(xiàn)代的單片機(jī)通常具備以下全部或部分特征：① 可以在處理器所在集成電路（IC）上含有ROM/EPROM、RAM、總線邏輯、看門狗、定時(shí)器、串行口、A/D等各種必需的功能和外部設(shè)備。數(shù)據(jù)可以分為3種存取格式，分別為8bit、16bit和32bit。諾依曼結(jié)構(gòu)，只有一條32位數(shù)據(jù)通道，指令和數(shù)量都通過(guò)這條通道傳輸。正常的操作過(guò)程中，若一條指令正在被執(zhí)行，則它的后繼指令譯碼，第三條指令則正在執(zhí)行取指。在ARM710TARM740T處理器中，自帶了數(shù)據(jù)高速緩存DCACHE和指令高速緩存ICACHE，大大提高了處理器的綜合能力。目前應(yīng)用較為廣泛的是ARM7系列核心，ARM9系列核心、ARM10系列核心?，F(xiàn)代的CPU往往采用CISC的外圍，而內(nèi)部加入RISC的特征，如超長(zhǎng)指令集CPU就是融合了RISC和CISC的優(yōu)勢(shì)，成為未來(lái)的CPU發(fā)展方向之一。 ⑥ 設(shè)計(jì)周期RISC微處理器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局緊湊，設(shè)計(jì)周期短，且易于采用最新技術(shù)；CISC微處理器機(jī)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。② 存儲(chǔ)器操作RISC對(duì)存儲(chǔ)器操作有限制，使控制簡(jiǎn)單化；而CISC機(jī)器的存儲(chǔ)器操作指令多，操作直接。因此，在CISC機(jī)器上實(shí)現(xiàn)特殊功能時(shí)，效果可能較低?；谝陨系牟缓侠硇?，1979年，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校提出精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(Riduced Instruction Set Computer，RISC)的概念。專用SOC一般專用于某個(gè)或某類系統(tǒng)中，不為一般用戶所知。用戶只需定義出其整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，仿真通過(guò)后就可以將設(shè)計(jì)圖交給半導(dǎo)體工廠制作樣品。DSP56000目前已經(jīng)發(fā)展成為DSP56000，DSP56100，DSP56200和DSP56300等幾個(gè)不同系列的處理器。 推動(dòng)嵌入式DSP處理器發(fā)展的另一個(gè)因素是嵌入式系統(tǒng)的智能化，例如各種帶有智能邏輯的消費(fèi)類產(chǎn)品，生物信息識(shí)別終端，帶有加解密算法的鍵盤，ADSL接入、實(shí)時(shí)語(yǔ)音壓解系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實(shí)顯示等。TI公司亦將其TMS320C2XXX系列DSP做為MCU進(jìn)行推廣。 嵌入式微控制器目前的品種和數(shù)量最多，比較有代表性的通用系列包括805P51XA、MCS25MCS96/196/29C166/16MC68HC05/11/12/168300等。這樣可以使單片機(jī)最大限度地和應(yīng)用需求相匹配，功能不多不少，從而減少功耗和成本。此外Hitachi（日立公司）也有自己的一套R(shí)ISC技術(shù)SuperH。臺(tái)灣研華公司也推出了類似的模組化系統(tǒng)SOM（System On Module）。為了滿足嵌入式應(yīng)用的特殊要求，嵌入式微處理器雖然在功能上和標(biāo)準(zhǔn)微處理器基本是一樣的，但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都作了各種增強(qiáng)。按照運(yùn)算數(shù)據(jù)寬度可以分為5種。鑒于嵌入式系統(tǒng)廣闊的發(fā)展前景，很多半導(dǎo)體制造商都大規(guī)模生產(chǎn)嵌入式處理器，并且公司自主設(shè)計(jì)處理器也已經(jīng)成為了未來(lái)嵌入式領(lǐng)域的一大趨勢(shì)，其中從單片機(jī)、DSP到FPGA有著各式各樣的品種，速度越來(lái)越快，性能越來(lái)越強(qiáng)，價(jià)格也越來(lái)越低。二、設(shè)計(jì)正文1嵌入式處理器技術(shù) 嵌入式處理器是用在計(jì)算機(jī)之外的設(shè)備中提供添加的功能性的計(jì)算機(jī)芯片，它經(jīng)常用于控制和監(jiān)控領(lǐng)域。二、主要內(nèi)容數(shù)字控制算法分析設(shè)計(jì)；現(xiàn)代控制理論算法分析設(shè)計(jì)模糊控制理論算法分析設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)字控制系統(tǒng)方案分析設(shè)計(jì)；微機(jī)硬件應(yīng)用接口電路設(shè)計(jì)；微機(jī)應(yīng)用裝置硬件電
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