【正文】 humb狀態(tài)切換到ARM狀態(tài)。當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位(位0)為1時(shí)，可以采用執(zhí)行BX指令的方法，使微處理器從ARM狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài)。ARM指令集和Thumb指令集均有切換處理器狀態(tài)的指令，在程序的執(zhí)行過(guò)程中，微處理器可以隨時(shí)在兩種工作狀態(tài)之間切換，并且，處理器的工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變并不影響處理器的工作模式和相應(yīng)寄存器中的內(nèi)容。這樣可以把指令訪問(wèn)和數(shù)據(jù)訪問(wèn)單獨(dú)安排1級(jí)流水線。(5)回寫：將指令產(chǎn)生的結(jié)果回寫到寄存器，包括任何從存儲(chǔ)器中讀取的數(shù)據(jù)。(4)緩沖/數(shù)據(jù)：如果需要，則訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。(2)譯碼：對(duì)指令進(jìn)行譯碼。除此以外，ARM微處理器及技術(shù)還應(yīng)用到許多不同的領(lǐng)域，并會(huì)在將來(lái)取得更加廣泛的應(yīng)用。(5)成像和安全產(chǎn)品:現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機(jī)和打印機(jī)中絕大部分采用ARM技術(shù)。此外，ARM在語(yǔ)音及視頻處理上行了優(yōu)化，并獲得廣泛支持，也對(duì)DSP的應(yīng)用領(lǐng)域提出了挑戰(zhàn)。 (2)無(wú)線通訊領(lǐng)域:目前已有超過(guò)85%的無(wú)線通訊設(shè)備采用了ARM技術(shù)，ARM以其高性能和低成本，在該領(lǐng)域的地位日益鞏固。 ARM微處理器的應(yīng)用領(lǐng)域 到目前為止，ARM微處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到各個(gè)領(lǐng)域。此外，ARM體系結(jié)構(gòu)還提供：(1)每一條數(shù)據(jù)處理指令都對(duì)算術(shù)邏輯單元(ALU)和移位器進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)ALU和移位器的最大利用；(2)地址自動(dòng)增加和自動(dòng)減少的尋址模式實(shí)現(xiàn)了程序循環(huán)的優(yōu)化；(3)所有指令的條件執(zhí)行實(shí)現(xiàn)了最快速的代碼執(zhí)行。ARM處理器的簡(jiǎn)單使ARM的內(nèi)核非常小，這樣使器件的功耗也非常低。目前ARM微處理器己廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無(wú)線系統(tǒng)等各個(gè)領(lǐng)域。嵌入式操作系統(tǒng)的性能通常取決于核心程序，而核心的工作主要在任務(wù)管理 (Task Management)、任務(wù)調(diào)度 (Task Schueduling)、進(jìn)程間的通信(IPC)、內(nèi)存管理 (Memory Management)[8]。(1)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 所謂實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(Real Time Operating System，RTOS)，是指操作系統(tǒng)本身要能在一個(gè)固定時(shí)限內(nèi)對(duì)程序調(diào)用(或外部事件)做出正確的反應(yīng)，亦即對(duì)時(shí)序與穩(wěn)定性的要求十分嚴(yán)格。有些嵌入式操作系統(tǒng)也會(huì)提供多種通信協(xié)議，以及用戶接口函數(shù)庫(kù)等。 盡管不同的應(yīng)用場(chǎng)合會(huì)產(chǎn)生不同特點(diǎn)的嵌入式操作系統(tǒng)，但都會(huì)有一個(gè)核心(Kernel)和一些系統(tǒng)服務(wù) (System Service)。嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)核心通常要求體積要很小，因?yàn)橛布OM的容量有限，除了應(yīng)用程序之外，不希望操作系統(tǒng)占用太大的存儲(chǔ)空間。它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過(guò)加載卸載某些模塊來(lái)達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。應(yīng)用程序通過(guò)這一接口實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的使用和控制，不必考慮不同硬件操作方式的差異。由于桌面型操作系統(tǒng)的體積，以及實(shí)時(shí)性等特性不能滿足嵌入式系統(tǒng)的要求，從而促進(jìn)了嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展。嵌入式設(shè)備與Internet的結(jié)合將代表嵌入式系統(tǒng)的未來(lái)。(4)以Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。主要特點(diǎn)是:嵌入式操作系統(tǒng)等運(yùn)行于各種不同類型的微處理器上，兼容性好；操作系統(tǒng)內(nèi)核小，效率高，并且具有高度的模塊化和擴(kuò)展性。主要特點(diǎn)是：CPU種類繁多，通用性比較弱；系統(tǒng)開(kāi)銷小，效率高；操作系統(tǒng)達(dá)到一定的兼容性和擴(kuò)展性；應(yīng)用軟件較專業(yè)化，用戶界面不夠友好。主要特點(diǎn)是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)單一，處理效率較低，存儲(chǔ)容量較小，幾乎沒(méi)有用戶接口。 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展主要經(jīng)歷了4個(gè)階段。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以不需要操作系統(tǒng)地支持直接運(yùn)行，但是為了合理地調(diào)度多任務(wù)，充分利用系統(tǒng)資源，用戶必須自行選配實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性和可靠性，減少開(kāi)發(fā)時(shí)間，保證軟件質(zhì)量；(4)嵌入式系統(tǒng)與具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行的，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，具有較長(zhǎng)的生命周期；(5)為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不存儲(chǔ)于磁盤等載體中；(6)專門開(kāi)發(fā)工具支持。 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)作為專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)與通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，具有以下幾個(gè)重要特征：(1)嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用。系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì)包括微處理器及存儲(chǔ)器電路的設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)功能設(shè)計(jì)及接口電路設(shè)計(jì)等等。如果系統(tǒng)復(fù)雜而且有實(shí)時(shí)性的要求，則需要實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來(lái)調(diào)度多個(gè)任務(wù)的執(zhí)行并滿足一定的延時(shí)要求。 由于小型嵌入式系統(tǒng)可能只完成一個(gè)任務(wù)，因此不需要操作系統(tǒng)。系統(tǒng)專用電路ROMRAM復(fù)位及振蕩電路處理器定時(shí)器串口并口中斷控制輸入/輸出設(shè)備接口及驅(qū)動(dòng)電路圖21 嵌入式系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)(2)應(yīng)用軟件，應(yīng)用軟件是完成系統(tǒng)功能的主要軟件，它可以由單獨(dú)的一個(gè)任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以由多個(gè)并行的任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。輸入輸出設(shè)備完成與系統(tǒng)外部的信息交換。嵌入式系統(tǒng)一般有3個(gè)主要的組成部分： (1)硬件，圖21給出了嵌入式系統(tǒng)的硬件組成。 嵌入式系統(tǒng)的組成 由于嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)分支，所以它在硬件上的組成與標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)類似，其中最重要的部分也是微處理器。 狹義上講，嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為核心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，對(duì)功能、可靠性、成本、體積和功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng) (Embedded System)從廣義上講，凡是不用于通用目的的可編程計(jì)算機(jī)設(shè)備，就可以算是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。甚至一些從事嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的科技人員也只知單片機(jī)，不知道嵌入式系統(tǒng)。主要內(nèi)容包括：(1)嵌入式系統(tǒng)的基本概念和發(fā)展； (2)嵌入式操作系統(tǒng)的基本概念；(3)ARM微處理器的應(yīng)用領(lǐng)域及特點(diǎn)；(4)ARM微處理器的體系結(jié)構(gòu)。本課題正是要設(shè)計(jì)出基于當(dāng)前較好的嵌入式微處理器S3C2410的實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板，以便為自行設(shè)計(jì)的嵌入式儀器提供開(kāi)發(fā)板，從而組成完整的嵌入式系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)出自己的嵌入式儀器。另外，考慮到學(xué)生的好動(dòng)易損壞器件的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板時(shí)，除了要求其具有技術(shù)先進(jìn)性的同時(shí)，也考慮了實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板的通用性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性?；谝陨系脑蜻@個(gè)嵌入式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)有必要自行開(kāi)發(fā)。但這樣做也有很大的弊端:一方面，集成大量的外擴(kuò)設(shè)備無(wú)疑使整個(gè)教學(xué)平臺(tái)的成本增加。但是縱觀現(xiàn)在嵌入式教學(xué)平臺(tái)市場(chǎng)，幾乎沒(méi)有哪一家公司會(huì)給出全面的技術(shù)文檔以及設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，更不用說(shuō)這對(duì)本專業(yè)而進(jìn)行的特有設(shè)計(jì)。但隨著嵌入式系統(tǒng)的快速發(fā)展，以傳統(tǒng)的單片機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字系統(tǒng)開(kāi)發(fā)課程，逐漸過(guò)渡到內(nèi)容更為廣泛的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)己成大趨勢(shì)。 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究進(jìn)展測(cè)控專業(yè)本科生學(xué)生培養(yǎng)的一個(gè)主要目標(biāo)是訓(xùn)練計(jì)算機(jī)軟硬件基礎(chǔ)及應(yīng)用能力，即具有自主設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)字化核心器件的能力?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)ARM芯片的半導(dǎo)體生產(chǎn)商己經(jīng)超過(guò)50家，國(guó)內(nèi)多家大公司也已經(jīng)購(gòu)買ARM公司的芯核用于通信專用芯片的設(shè)計(jì)。ARM公司自成立以來(lái)，在32位RISC(Reduced Instruction Set Computer)CPU開(kāi)發(fā)領(lǐng)域不斷取得突破，其結(jié)構(gòu)已經(jīng)從V3發(fā)展到V6。其中，ARM處理器的性能高、功耗低，適合于用電池供電的便攜、手持式設(shè)備。在嵌入式高端應(yīng)用領(lǐng)域，像網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、圖像處理、手機(jī)、PDA等主要使用ARM、MIPS、PowerPC、DSP等16一64位處理器，以32位處理器為主。在處理器方面，目前大量的中、低端嵌入式應(yīng)用主要使用8/16位單片機(jī)。由于各種新型微處理器的出現(xiàn)和應(yīng)用的不斷深化，嵌入式系統(tǒng)在后PC時(shí)代得到了空前的發(fā)展?；贏RM9S3C2410實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板的硬件設(shè)計(jì)計(jì)劃書目 錄緒 論 1 課題的背景、意義 1 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究進(jìn)展 2 課題內(nèi)容 22 ARM微處理器的概述 4 嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介 4 嵌入式系統(tǒng)的定義 4 嵌入式系統(tǒng)的組成 4 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 5 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展 6 嵌入式操作系統(tǒng) 6 ARM處理器 7 ARM的體系結(jié)構(gòu) 7 ARM微處理器的應(yīng)用領(lǐng)域 8 ARM92OT體系結(jié)構(gòu) 8 ARM92OT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析 8 ARM920T的工作狀態(tài) 9 ARM920T體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器格式 9 ARM920T處理器模式 103 基于ARM9S3C2410開(kāi)發(fā)板的硬件設(shè)計(jì) 11 PROTEL 99 SE簡(jiǎn)介 11 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 11 S3C2410處理器及片外圍簡(jiǎn)介 12 單元電路設(shè)計(jì) 14 電源電路 14 串行接口電路設(shè)計(jì) 14 IIC總線接口電路設(shè)計(jì) 15 復(fù)位按鍵電路 16 調(diào)試接口電路的設(shè)計(jì) 17 開(kāi)發(fā)板硬件原理圖 184. 開(kāi)發(fā)板硬件的PCB板設(shè)計(jì) 20 PCB的基本概念 20 高速電路定義及高速信號(hào)確定 20 傳輸線 21 高速PCB信號(hào)線的布線 22 高速PCB信號(hào)線的布線基本原則 22 地線設(shè)計(jì) 23 布線后信號(hào)完整性的PCB板 23 提高該板抗電磁干擾能力的措施 27結(jié)論與展望 28致 謝 29參考文獻(xiàn) 30附錄1 31附錄2 37附錄3 422東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論緒 論 課題的背景、意義嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為核心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積和功耗等方面的嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目前，嵌入式系統(tǒng)幾乎包括了生活中的所有電器設(shè)備，如掌上PDA、移動(dòng)計(jì)算設(shè)備、電視機(jī)頂盒、手機(jī)上網(wǎng)、數(shù)字電視、多媒體、汽車、微波爐、數(shù)字相機(jī)、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)、電梯、空調(diào)、安全系統(tǒng)、自動(dòng)售貨機(jī)、蜂窩式電話、消費(fèi)電子設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化儀表與醫(yī)療儀器等。隨著時(shí)間的推移和技術(shù)的進(jìn)步，在工業(yè)控制和新興的手持式應(yīng)用等領(lǐng)域，越來(lái)越多的產(chǎn)品需要較好的圖形界面和較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，以及網(wǎng)絡(luò)、通信、音頻、圖像等功能，這對(duì)嵌入式處理器和嵌入式軟件提出了更高的要求。在國(guó)內(nèi)，主要是以MCS51核為主的許多不同型號(hào)的單片機(jī)。各種類型的處理器都有其一定的針對(duì)性。由于近幾年便攜、手持式嵌入式應(yīng)用的高速發(fā)展，ARM處理器的增長(zhǎng)速度和市場(chǎng)占有率也快速提升，成為目前32位應(yīng)用中的主力產(chǎn)品。由于ARM公司自成立以來(lái)，一直以 IP (Intelligence Property) 提供者的身份向各大半導(dǎo)體制造商出售知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而自己從不介入芯片的生產(chǎn)銷售，加上其設(shè)計(jì)的芯核具有高性能、低功耗、低成本、小體積等顯著優(yōu)點(diǎn)，在移動(dòng)計(jì)算和普適計(jì)算領(lǐng)域具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，因此得到眾多的半導(dǎo)體廠家和整機(jī)廠商的大力支持，在32位嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域獲得了巨大的成功，目前已經(jīng)占有了32位RISC嵌入式產(chǎn)品市場(chǎng)750/0以上的份額，確立了市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位。采用R工SC架構(gòu)的ARM微處理器一般具有以下特點(diǎn):(1)體積小、低功耗、低成本、高性能；(2)支持Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令集；(3)大量使用寄存器、指令執(zhí)行速度更快；(4)大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；(5)尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高；(6)指令長(zhǎng)度固定。為此，為本科生開(kāi)設(shè)了“單片機(jī)原理及課程設(shè)計(jì)”、“微機(jī)系統(tǒng)與接口”等課程。嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的核心問(wèn)題是一個(gè)嵌入式的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括從硬件、中間件、軟件、教學(xué)范例以及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等諸多問(wèn)題。同時(shí)這些教學(xué)平臺(tái)大多以實(shí)驗(yàn)箱的形式出現(xiàn)，其硬件系統(tǒng)集成了嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用所需的大部分設(shè)備，使得的它的教學(xué)平臺(tái)的功能很強(qiáng)大。另一方面，學(xué)生只能在這個(gè)平臺(tái)上完成特定的實(shí)驗(yàn)而不能基于這個(gè)平臺(tái)動(dòng)手搭建自己的硬件電路，不利于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。對(duì)測(cè)控專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，中斷服務(wù)、時(shí)鐘控制、串口通信、AD采樣、簡(jiǎn)單的I/0口等實(shí)驗(yàn)是基本的，實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板要有能力支持這類相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)考慮到學(xué)生的動(dòng)手能力的培養(yǎng)以及可以進(jìn)行后續(xù)開(kāi)發(fā)等問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板不采用實(shí)驗(yàn)箱的形式，在盡可能小的電路板面積上集成通用設(shè)備接口的同時(shí)引出地址總線、數(shù)據(jù)總線、中斷控制、AD轉(zhuǎn)換等CPU的大部分信號(hào)引腳。 課題內(nèi)容嵌入式系統(tǒng)的硬件是以嵌入式微處理器為核心的實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板，主要由嵌入式微處理器、總線、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口和設(shè)備組成。本課題的主要內(nèi)容如下：（1）ARM9S3C2410微處理器概述及運(yùn)用；（2）輔助設(shè)計(jì)軟件Protel99SE的使用，ARM9S3C2410開(kāi)發(fā)板的硬件設(shè)計(jì)；（3）實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板的各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)與介紹；（4）實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板PCB的設(shè)計(jì)以及相關(guān)措施47東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ARM微處理器的概述2 ARM微處理器的概述本章簡(jiǎn)要介紹了嵌入式系統(tǒng)的基本知識(shí)和ARM微處理器的一些基本概念、應(yīng)用領(lǐng)域及特點(diǎn)。 嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介 嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)科技領(lǐng)域和日常生活的每個(gè)角落，由于其本身的特性，使得我們很難發(fā)現(xiàn)它的存在。本節(jié)將從嵌入式系統(tǒng)的定義開(kāi)始，闡述嵌入式系統(tǒng)的含義、特點(diǎn)等。最典型的嵌入式系統(tǒng)如手機(jī)、可視電話等。根據(jù)英國(guó)電機(jī)工程師協(xié)會(huì)所做的定義“嵌入式系統(tǒng)是控制、監(jiān)視或輔助某個(gè)設(shè)備、機(jī)器甚至工廠運(yùn)行的設(shè)備”，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)該具備以下4個(gè)特性：(1)執(zhí)行特定的功能；(2)以微處理器與外圍設(shè)備構(gòu)成核心；(3)需要嚴(yán)格的時(shí)序與穩(wěn)定性；(4)全自動(dòng)操作。與標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)相同，嵌入式系統(tǒng)中也包含了中央處理器、內(nèi)存、輸入/輸出設(shè)備，只不過(guò)在嵌入式系統(tǒng)里，這里單元以比較特殊的形式存在。其中，處理器是系統(tǒng)運(yùn)算核心；存儲(chǔ)器(ROM、RAM)用來(lái)保存可執(zhí)行代碼，以及中間結(jié)果。其他部分輔助系統(tǒng)完成功能。(