嵌入式處理器技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展(參考版)
2025-06-20 00:50本頁面
【正文】 希望今后類似這樣課程設(shè)計、類似這樣的鍛煉機(jī)會能更多些！四、參考文獻(xiàn)[1] 何加銘. 嵌入式32位微處理器系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，[2] 方爾正，王燕. 嵌入式技術(shù)及其應(yīng)用. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，[3] 張培仁. 嵌入式微處理器原理、系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用. 北京：清華大學(xué)出版社，2007.[4] 馬維華. 嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用. 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006.[5] 郭書軍，王玉花等. 嵌入式處理器原理及應(yīng)用Nios 系統(tǒng)設(shè)計和C語言編程. 北京：清華大學(xué)出版社。 通過這次課程設(shè)計，我感觸最深的當(dāng)屬查閱大量的與嵌入式處理器相關(guān)的資料，為了讓自己的設(shè)計更加完善，多找一些相關(guān)內(nèi)容是必要的，同時也是必不可少的。三、課程設(shè)計總結(jié) 在這次課程設(shè)計中，我學(xué)到會了綜合運(yùn)用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，同時也學(xué)到了課本中沒有的知識，對嵌入式處理器和嵌入式系統(tǒng)有了很深的了解，如：51系列單片機(jī)、ARM系列微處理器、MISP芯片、OMAP處理器等的構(gòu)架、功能及其應(yīng)用。PSOC的方法是大馬拉小車，首先做出一個功能齊全的SoC，用戶可根據(jù)需要選擇用哪些外設(shè)和精度，例如A/D還是D/A，精度是8位還是12位。前者FPGA廠商大顯身手，Altera公司推出了SOPC（system on programmable chip）概念，Xilinx公司也有類似產(chǎn)品，途徑是通過FPGA進(jìn)行編程，但FPGA廠商面臨的問題是成本與功耗的問題。但這里所說的可編程是指對處理器本身的定制，即通過編程的辦法現(xiàn)場“制造”出用戶所需要的處理器。 可編程處理器 可編程也是處理器的一個發(fā)展方向。這一方面，ARM公司是一個非常成功的例子。此外，隨著第三方的開發(fā)工具支持的不斷增加，開發(fā)工具的價格在逐步降低，另一方面技術(shù)供應(yīng)商在不斷提高開發(fā)工具的靈活性和智能化程度，使得開發(fā)環(huán)境不斷改善?！ 、谟捎贗T技術(shù)發(fā)展的推動，隨著高端32位CPU價格的不斷下降和開發(fā)環(huán)境的成熟，促使32位嵌入式處理器日益擠壓原先由8位微控制器主導(dǎo)的應(yīng)用空間。在MCU運(yùn)行TCP/IP或其他通信協(xié)議的情況下，要求系統(tǒng)建立在RTOS上就必然成為一種現(xiàn)實(shí)需求，而8位單片機(jī)難以勝任。而8位微控制器一般只能使用成本較高的SRAM作為數(shù)據(jù)存儲器。 ?、?手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、MP3播放機(jī)、PDA、游戲機(jī)等手持設(shè)備以及各種信息家電等有更高性能要求的多媒體和通信設(shè)備的推出促進(jìn)了32位處理器的應(yīng)用。8位MCU市場已逐步趨向穩(wěn)定，32位MPU和SoC代表著嵌入式技術(shù)的發(fā)展方向。事實(shí)上，幾乎所有帶有一點(diǎn)“智能”的加點(diǎn)（全自動洗衣機(jī)、電腦電飯煲）都使用嵌入式處理器，嵌入式處理器具有廣泛的適應(yīng)能力和多樣性。神州飛船和長征系列火箭系統(tǒng)中就有很多嵌入式處理器，導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)中也有嵌入式處理器，高檔汽車中也有多達(dá)幾十個嵌入式處理器。其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括智能產(chǎn)品（智能儀表、只能和信息家電）、工業(yè)自動化（測控裝置、數(shù)控機(jī)床、數(shù)據(jù)采集與處理）、辦公自動化（通用計算機(jī)中的智能接口）、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設(shè)備檢測、石油化工、商業(yè)應(yīng)用（電子稱、POS機(jī)，條碼識別機(jī)）、安全防范（防火、防盜、防泄漏等報警系統(tǒng)）、網(wǎng)絡(luò)通信（路由器、網(wǎng)關(guān)、手機(jī)、PDA、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)）、汽車電子與航天航空（汽車防盜報警器、騎車和飛行器黑匣子）以及軍事等各個領(lǐng)域，如下圖所示。另外，擁有C54X的CPU、用戶定制的內(nèi)存儲器的外設(shè)結(jié)構(gòu)的派生器件也得到了廣泛的應(yīng)用。目前，盡量C5X還在生產(chǎn)，但C54X和C55X已經(jīng)成為主流。② 采用多級流水線結(jié)構(gòu)，提高可了單位時間內(nèi)執(zhí)行指令的數(shù)量。主要表現(xiàn)在：① DSP芯片全部采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)、總線分離的哈佛結(jié)構(gòu)或超哈佛結(jié)構(gòu)，相比傳統(tǒng)的馮 DSP的典型核心架構(gòu)DSP處理器也被稱為數(shù)字信號處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號處理的微處理器。故AT89C52除了具備AAT89C51的定時器/計數(shù)器T0和定時器/計數(shù)器T1功能外，還額外增加了一個定時器/計數(shù)器T2。③ 中斷源增加。② 內(nèi)部FLASH變大。AT89C51有128B的內(nèi)部RAM，稱之為DATA儲存區(qū)。 51系列微控制器的系統(tǒng)框圖 為了提高51核心微控制器的市場競爭能力，設(shè)計者在51核心基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，增加了部分資源，提高了系統(tǒng)適應(yīng)能力，產(chǎn)生了52核心。其系統(tǒng)框圖如下所示。在振蕩器的頻率為12MHz的條件下，考慮單片機(jī)周期指令的執(zhí)行時間可以計算得出，每秒最多可執(zhí)行的指令為1M條。雖然配合通用寄存器可以進(jìn)行16位寬度的運(yùn)算，但是需要額外的機(jī)器周期。近來ATMEL公司推出的AVR單片機(jī)集成了FPGA等器件，因而具有相當(dāng)高的性價比，必將推動單片機(jī)市場的發(fā)展。④ 可以為嵌入式系統(tǒng)常用的控制操作（例如位處理）提供專用指令。② 可以在同一個IC上含有某些程序和數(shù)據(jù)存儲器。由于嵌入式微控制器價格低廉，功能強(qiáng)大，因此有著相當(dāng)豐富的種類和很高的市場占有率。需要注意的是16bit和32bit數(shù)據(jù)分別需要對齊，因此在C語言條件下會對移植產(chǎn)生一定的影響。指令可以分為ARM指令和Thumb指令兩類。處理器的核心架構(gòu)如下圖。取指譯碼 執(zhí)行 取指譯碼 執(zhí)行 取指譯碼執(zhí)行 3級流水線指令的執(zhí)行過程ARM7類型處理器采用的是馮由上述過程可知，程序計數(shù)器指針（PC）指向的并不是當(dāng)前正在執(zhí)行的指令，而是指向正在取指的指令。取指階段將指令從存儲器中取出，譯碼階段分析指令將要用到的寄存器，執(zhí)行階段從寄存器組中讀寄存器移位和ALU操作，把寄存器寫回到寄存器組。ARM處理器全部采用ARMV4T結(jié)構(gòu)，分為3級流
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