[工學]第一章_嵌入式系統(tǒng)概述(參考版)
2025-02-20 03:36本頁面
【正文】 2022年 3月 13日星期日 47嵌入式系統(tǒng)設計 小結 ?簡要介紹了嵌入式系統(tǒng)的兩個重要組成部分 ?簡要介紹了 ARM微處理器的相關知識 使大家對嵌入式系統(tǒng)和 ARM處理器有個初步的認識，幫助以后的學習 希望大家努力學好本門課程，嵌入式有前途阿！ 。 2022年 3月 13日星期日 46嵌入式系統(tǒng)設計 ? 芯片內(nèi)存儲器的容量 大多數(shù)的 ARM微處理器片內(nèi)存儲器的容量都不太大 ， 需要用戶在設計系統(tǒng)時外擴存儲器 ， 但也有部分芯片具有相對較大的片內(nèi)存儲空間 ， 如 ATMEL的 AT91F40162就具有高達2MB的片內(nèi)程序存儲空間 ， 用戶在設計時可考慮選用這種類型 ， 以簡化系統(tǒng)的設計 。 ARM7系列微處理器的典型處理速度為 ， 常見的 ARM7芯片系統(tǒng)主時鐘為20MHz133MHz， ARM9系列微處理器的典型處理速度為 ， 常見的 ARM9的系統(tǒng)主時鐘頻率為 1 0 0 MHz233MHz， ARM10最高可以達到700MHz。 事實上 ，uCLinux已經(jīng)成功移植到多種不帶 MMU的微處理器平臺上 ，并在穩(wěn)定性和其他方面都有上佳表現(xiàn) 。 2022年 3月 13日星期日 44嵌入式系統(tǒng)設計 ARM微處理器的應用選型 ? ARM微處理器內(nèi)核的選擇 ARM微處理器包含一系列的內(nèi)核結構 ， 以適應不同的應用領域 ， 用戶如果希望使用 WinCE或標準 Linux等操作系統(tǒng)以減少軟件開發(fā)時間 ， 就需要選擇 ARM720T以上帶有 MMU（ Memory Management Unit） 功能的 ARM芯片 ， ARM720T、ARM920T 、 ARM922T 、 ARM946T 、 StrongARM 都 帶有MMU功能 。 ? 當然，和 CISC架構相比較，盡管 RISC架構有上述的優(yōu)點，但決不能認為 RISC架構就可以取代CISC架構，事實上， RISC和 CISC各有優(yōu)勢，而且界限并不那么明顯。 ? － 使用單周期指令 ， 便于流水線操作執(zhí)行 。 RISC結構優(yōu)先選取使用頻最高的簡單指令 ， 避免復雜指令；將指令長度固定 ， 指令格式和尋地方式種類減少；以控制邏輯為主 ， 不用或少用微碼控制等措施來達到上述目的 。 而余下的 80％ 的指令卻不經(jīng)常使用 ， 在程序設計中只占 20％ ， 顯然 ， 這種結構是不太合理的 。 SecurCore系列專門為安全要求較高的應用而設計。 ? 采用 RISC架構的 ARM微處理器一般具有如下特點： ? 體積小 、 低功耗 、 低成本 、 高性能； ? 支持 Thumb（ 16位 ） /ARM（ 32位 ） 雙指令集 ，能很好的兼容 8位 /16位器件； ? 大量使用寄存器 ， 指令執(zhí)行速度更快； ? 大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成； ? 尋址方式靈活簡單 ， 執(zhí)行效率高； ? 指令長度固定； 2022年 3月 13日星期日 42嵌入式系統(tǒng)設計 ARM微處理器系列 ? ARM微處理器目前包括下面幾個系列 ， 以及其它廠商基于 ARM體系結構的處理器 ， 除了具有 ARM體系結構的共同特點以外 ， 每一個系列的ARM微處理器都有各自的特點和應用領域 。 ? 本節(jié)主要內(nèi)容： ? － ARM及相關技術簡介 ? － ARM微處理器的應用領域及特點 ? － ARM微處理器系列 ? － ARM微處理器的體系結構 ? － ARM微處理器的應用選型 2022年 3月 13日星期日 40嵌入式系統(tǒng)設計 ? ARM－ Advanced RISC Machines ? ARM（ Advanced RISC Machines）， 既可以認為是一個公司的名字，也可以認為是對一類微處理器的通稱，還可以認為是一種技術的名字。額外的ROM/RAM開銷等。 可以充分發(fā)揮 CPU的多任務能力。 ? 現(xiàn)在的競爭對手是 HTC的 MTK平臺和 Google的Android 2022年 3月 13日星期日 37嵌入式系統(tǒng)設計 使用操作系統(tǒng)的優(yōu)缺點 ? 優(yōu)點： 操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。 ? 為了對抗 微軟 及 Palm，取得未來智能移動終端領域的市場先機， 1998年 6月， 諾基亞 、摩托羅拉（ Motorola）、愛立信（ ERICSSON）、三菱（ MITSUBISHI）和寶意昂（ Psion）在英國倫敦共同投資成立 Symbian公司。目前，最新版本為 Android Gingerbread和 Android Honeyb。當 FreeRTOS被設置為可剝奪型內(nèi)核時，處于就緒態(tài)的高優(yōu)先級任務能剝奪低優(yōu)先級任務的 CPU使用權，這樣可保證系統(tǒng)滿足實時性的要求；當 FreeRTOS被設置為不可剝奪型內(nèi)核時，處于就緒態(tài)的高優(yōu)先級任務只有等當前運行任務主動釋放 CPU的使用權后才能獲得運行，這樣可提高 CPU的運行效率。 FreeRT0S內(nèi)核同時支持輪換調(diào)度算法，系統(tǒng)允許不同的任務使用相同的優(yōu)先級，在沒有更高優(yōu)先級任務就緒的情況下，同一優(yōu)先級的任務共享 CPU的使用時間。 ? 作為一個輕量級的操作系統(tǒng)， FreeRTOS提供的功能包括：任務管理、時間管理、信號量、消息隊列、內(nèi)存管理、記錄功能等，可基本滿足較小系統(tǒng)的需要。 2022年 3月 13日星期日 34嵌入式系統(tǒng)設計 FreeRTOS ? 由于 RTOS需占用一定的系統(tǒng)資源 (尤其是 RAM資源 )，只有 μC/OSII、embOS、 salvo、 FreeRTOS等少數(shù)實時操作系統(tǒng)能在小 RAM單片機上運行。為實時系統(tǒng)而開發(fā)的變種 RT Linux（ RealTime Linux）， 可以讓 Linux支持硬件實時任務。此外，更為重要的是， Linux是開源的，有眾多高手愿意在 Linux上開發(fā)程序，隨時對 Linux的開放內(nèi)核進行升級和修補。Linux對硬件配置的要求非常低，能夠在 4MB內(nèi)存的 386機器上很好地運行。
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