嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用課件

第一章嵌入式系統(tǒng)概論

無處不在的嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)的特徵嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程嵌入式系統(tǒng)的分類嵌入式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求嵌入式應(yīng)用開發(fā)

電腦發(fā)展的三大階段

第一階段：始於五十年代的由IBM等公司率先研製的大型機(jī)。第二階段：始於七十年代的個(gè)人電腦。第三階段：電腦正邁入下一個(gè)充滿機(jī)遇的階段—“後PC時(shí)代”或“無處不在的電腦”階段。無處不在的電腦施樂公司PaloAlto研究中心主任MarkWeiser認(rèn)為：“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，PC機(jī)和電腦工作站將衰落，因?yàn)殡娔X變得無處不在：例如在牆裏、在手腕上、在手寫電腦中(象手寫紙一樣)等等，隨用隨取、伸手可及”。全世界的電腦科學(xué)家正在形成一種共識(shí):

電腦不會(huì)成為科幻電影中的那種貪婪的怪物,而是將變得小巧玲瓏,無處不在.他們藏身在任何地方,又消失在所有地方,功能強(qiáng)大,卻又無影無蹤.人們將這種思想命名為:“無所不在的電腦”。

嵌入式系統(tǒng)無處不在彼此互連

採(cǎi)樣控制系統(tǒng)飛行控制系統(tǒng)資訊家電即時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)汽車電子產(chǎn)品普適計(jì)算仿真測(cè)試嵌入式系統(tǒng)無處不在嵌入式設(shè)備無處不在，但桌面系統(tǒng)還依然有用無處不在的電腦是電腦與使用者的比率達(dá)到和超過100:1的階段無處不在的電腦包括通用電腦和嵌入式電腦系統(tǒng)在100:1比例中95%以上都是嵌入式電腦系統(tǒng)，並非通用電腦通用電腦－看得見的電腦如：PC機(jī)、伺服器、大型電腦等。顯示器主機(jī)鼠標(biāo)鍵盤硬件諸如主機(jī)、顯示器、鍵盤、滑鼠等看得見部件軟體應(yīng)用程式可按用戶需要隨時(shí)改變,即重新編制。通用電腦－看得見的電腦嵌入式系統(tǒng)定義看不見的電腦，一般不能被用戶編程,它有一些專用的I/O設(shè)備,對(duì)用戶的介面是專用的。

通常將嵌入式電腦系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以電腦技術(shù)為基礎(chǔ)、軟體硬體可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用電腦系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的電腦技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合後的產(chǎn)物。包含有電腦，但又不是通用電腦的電腦應(yīng)用系統(tǒng)。通用電腦與嵌入式系統(tǒng)對(duì)比特徵通用電腦嵌入式系統(tǒng)形式和類型看得見的電腦。按其體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)算速度和結(jié)構(gòu)規(guī)模等因素分為大、中、小型機(jī)和微機(jī)。看不見的電腦。形式多樣，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，按應(yīng)用來分。組成通用處理器、標(biāo)準(zhǔn)匯流排和外設(shè)。軟體和硬體相對(duì)獨(dú)立。面向應(yīng)用的嵌入式微處理器，匯流排和外部介面多集成在處理器內(nèi)部。軟體與硬體是緊密集成在一起的。開發(fā)方式開發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行平臺(tái)都是通用電腦採(cǎi)用交叉開發(fā)方式，開發(fā)平臺(tái)一般是通用電腦，運(yùn)行平臺(tái)是嵌入式系統(tǒng)。二次開發(fā)性應(yīng)用程式可重新編制一般不能再編程即時(shí)系統(tǒng)

即時(shí)系統(tǒng)：能夠在限定的回應(yīng)時(shí)間內(nèi)提供所需水準(zhǔn)服務(wù)的電腦系統(tǒng)。即時(shí)性並不等於快！而是“及時(shí)”

衡量即時(shí)系統(tǒng)的三個(gè)指標(biāo)：回應(yīng)時(shí)間、吞吐量、生存時(shí)間

即時(shí)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是即時(shí)性和可靠性

嵌入式系統(tǒng)≠即時(shí)系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的特徵

技術(shù)密集專用緊湊安全可靠多種多樣及時(shí)回應(yīng)成本敏感開發(fā)困難不可壟斷技術(shù)密集軟硬結(jié)合，缺一不可基本的微處理器、記憶體；FPGA、CPLD；專用的處理晶片實(shí)現(xiàn)行業(yè)的特定功能，難以通用。功能日益更新專用緊湊一般用於特定的任務(wù)，其硬體和軟體都必須高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗餘，而通用電腦則是一個(gè)通用的計(jì)算平臺(tái)。它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用微處理器中許多由板卡完成的任務(wù)集成在晶片內(nèi)部。嵌入式軟體是應(yīng)用程式和操作系統(tǒng)兩種軟體的一體化程式。安全可靠對(duì)於嵌入式系統(tǒng)，編譯的軟體通常稱為固件，大多數(shù)被存放在只讀記憶體或閃存而不是硬碟中，只需要非常少的硬體資源就可以運(yùn)行。一般來講，希望設(shè)備中嵌入式系統(tǒng)可以不出錯(cuò)誤地連續(xù)運(yùn)行，或者出現(xiàn)系統(tǒng)錯(cuò)誤也可以進(jìn)行自我修復(fù)，而不是也不大可能進(jìn)行人工干預(yù)。這對(duì)嵌入式系統(tǒng)的可靠性提出了極高的要求。運(yùn)行環(huán)境往往惡劣嵌入式設(shè)備連網(wǎng)勢(shì)在必行為什麼嵌入式系統(tǒng)有特別的安全可靠性要求？在大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的軟體中一般都包括一些機(jī)制，比如硬體的看門狗定時(shí)器，軟體的記憶體保護(hù)和重啟動(dòng)機(jī)制。保障措施？多種多樣嵌入式處理器週邊設(shè)備嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)工具外部環(huán)境相關(guān)外觀形狀及時(shí)回應(yīng)嵌入式系統(tǒng)屬於某種技術(shù)過程的核心處理環(huán)節(jié)，必須滿足技術(shù)過程的相關(guān)要求。由於這些技術(shù)過程一般都有時(shí)間、可靠、可用等約束，相應(yīng)的嵌入式系統(tǒng)也就需要即時(shí)性保障嵌入式系統(tǒng)外部事件往往不是單一，而且隨機(jī)發(fā)生，可能同時(shí)出現(xiàn)。因此嵌入式系統(tǒng)還具有多任務(wù)分佈和併發(fā)的特點(diǎn)。在這種多任務(wù)嵌入式系統(tǒng)中，對(duì)重要性各不相同的任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧的合理調(diào)度是保證每個(gè)任務(wù)及時(shí)執(zhí)行的關(guān)鍵

大多數(shù)即時(shí)系統(tǒng)都是嵌入式系統(tǒng)關(guān)注成本嵌入式系統(tǒng)通常需要注意的成本是系統(tǒng)成本，特別是量大的消費(fèi)類數(shù)位化產(chǎn)品，其成本是產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵因素之一。嵌入式的系統(tǒng)成本包括:一次性的開發(fā)成本NRE(Non-RecurringEngineering)成本產(chǎn)品成本:硬體BOM、外殼包裝和軟體版稅等批量產(chǎn)品的總體成本=NRE成本+每個(gè)產(chǎn)品成本*產(chǎn)品總量每個(gè)產(chǎn)品的最後成本=總體成本/產(chǎn)品總量=NRE成本/產(chǎn)品總量+每個(gè)產(chǎn)品成本開發(fā)困難：需要專門工具和特殊方法由於嵌入式系統(tǒng)資源有限，一般不具備自主開發(fā)能力，產(chǎn)品發(fā)佈後用戶通常也不能對(duì)其中的軟體進(jìn)行修改，必須有一套專門的開發(fā)環(huán)境。該開發(fā)環(huán)境包括專門的開發(fā)工具（包括設(shè)計(jì)、編譯、調(diào)試、測(cè)試等工具），採(cǎi)用交叉開發(fā)的方式進(jìn)行，交叉開發(fā)環(huán)境如圖所示。採(cǎi)用交叉環(huán)境不可壟斷PC有WinTel壟斷嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的基礎(chǔ)是以應(yīng)用為中心的“晶片”設(shè)計(jì)和麵向應(yīng)用的軟體產(chǎn)品開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程

萌芽階段:嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)和興起（1960-1970）簡(jiǎn)單系統(tǒng)階段:嵌入式系統(tǒng)開始走向日常生活（1971-1989）RTOS階段:嵌入式系統(tǒng)開始走向繁榮，軟體和硬體日臻完善（1989-90年代末）網(wǎng)路化階段:嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用走向縱深（1990年-現(xiàn)在）嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)和興起出現(xiàn)：20世紀(jì)60年代以電晶體、磁芯存儲(chǔ)為基礎(chǔ)的電腦開始用於航空等軍用領(lǐng)域。第一臺(tái)機(jī)載專用數(shù)字電腦是奧托內(nèi)蒂克斯公司為美國(guó)海軍艦載轟炸機(jī)“民團(tuán)團(tuán)員”號(hào)研製的多功能數(shù)字分析器(Verdan)。同時(shí)嵌入式電腦開始應(yīng)用於工業(yè)控制。1962年一個(gè)美國(guó)乙烯廠實(shí)現(xiàn)了工業(yè)裝置中的第一個(gè)直接數(shù)字控制(DDC)。嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)和興起興起：在1965～1970年，當(dāng)時(shí)電腦已開始採(cǎi)用積體電路，即第三代電腦。在航空航太領(lǐng)域、工業(yè)控制、軍事的需求推動(dòng)下。第一次使用機(jī)載數(shù)字電腦控制的是1965年發(fā)射的Gemini3號(hào)，第一次通過容錯(cuò)來提高可靠性是1968年的阿波羅4號(hào)、土星5號(hào)。1965年DEC公司推出PDP8併發(fā)展成PDP11系列，成為工業(yè)生產(chǎn)集中控制的主力軍。在軍用領(lǐng)域中，為了可靠和滿足體積、重量的嚴(yán)格要求，還需為各個(gè)武器系統(tǒng)設(shè)計(jì)五花八門的專用的嵌入式電腦系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)開始走向日常生活嵌入式系統(tǒng)大發(fā)展是在微處理器問世之後1973年至1977年間各廠家推出了許多8位的微處理器，包括Intel8080/8085，Motorola的6800/6802，Zilog的Z80和Rockwell的6502。微處理器不單用來組成微型電腦，而且用來製造儀器儀錶、醫(yī)療設(shè)備、機(jī)器人、家用電器等嵌入式系統(tǒng)。僅8085/Z80微處理器的銷售就超過7億片,其中大部分是用於嵌入式工業(yè)控制應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)開始走向日常生活單片機(jī)、DSP出現(xiàn)隨著微電子工藝水準(zhǔn)的提高,積體電路設(shè)計(jì)製造商開始把嵌入式應(yīng)用所需要的微處理器、I/O介面、A/D、D/A轉(zhuǎn)換、串行介面以及RAM、ROM通通集成到一個(gè)VLSI中,製造出面向I/O設(shè)計(jì)的微控制器，就是我們俗稱的單片機(jī)。專門用於高速即時(shí)信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理器DSP。嵌入式系統(tǒng)開始走向繁榮軟體技術(shù)的進(jìn)步使嵌入式系統(tǒng)日臻完善在微處理器出現(xiàn)的初期，為了保障嵌入式軟體的時(shí)間、空間效率，軟體只能用組合語言編寫。由於微電子技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)軟體的時(shí)空效率的要求不再那麼苛刻了，嵌入式電腦的軟體開始使用C等高級(jí)語言。對(duì)於複雜的嵌入式系統(tǒng)來說除了需要高級(jí)語言開發(fā)工具外，還需要嵌入式即時(shí)操作系統(tǒng)的支持。嵌入式系統(tǒng)開始走向繁榮80年代開始出現(xiàn)了一批軟體公司，推出商品化的嵌入式即時(shí)操作系統(tǒng)和各種開發(fā)工具。ReadySystem(後來的MicrotecResearch、後來又被MentorGraphic收購(gòu))公司:VRTX操作系統(tǒng)及Xray,Spectra工具IntegratedSystemIncorporation(ISI，後被WindRiver公司合併):pSOS操作系統(tǒng)及pRISM工具WindRiver公司:VxWorks操作系統(tǒng)及Tornado工具QNX公司:QNX操作系統(tǒng)及工具商用嵌入式即時(shí)操作系統(tǒng)和開發(fā)工具的出現(xiàn)和推廣應(yīng)用，使嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)從作坊式向分工協(xié)作規(guī)模化的方向發(fā)展，促使嵌入式應(yīng)用擴(kuò)展到更廣闊的領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用走向縱深進(jìn)入20世紀(jì)90年代,在分佈控制、柔性製造、數(shù)位化通信和數(shù)字化家電等巨大需求的牽引下，嵌入式系統(tǒng)的硬體、軟體技術(shù)進(jìn)一步加速發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、VCD、數(shù)字電視、路由器、交換機(jī)等都是嵌入式系統(tǒng)。大多數(shù)豪華轎車每輛擁有約50個(gè)嵌入式微處理器。最新的波音777寬體客機(jī)上約有1000個(gè)微處理器。在不久的將來你會(huì)在你的家裏發(fā)現(xiàn)幾十到上百的嵌入系統(tǒng)在為你服務(wù)。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用走向縱深嵌入式系統(tǒng)的硬體4位、8位、16位微處理器晶片已逐步讓位於32位嵌入式微處理器晶片。面向不同應(yīng)用領(lǐng)域的（Application-Specific）、功能強(qiáng)大、集成度高、種類繁多、價(jià)格低廉、低功耗的32位晶片已大量應(yīng)用於各種各樣的軍用和民用設(shè)備。DSP向高速、高精度、低功耗發(fā)展。DSP與通用嵌入式微處理器集成（SoC）已成為現(xiàn)實(shí)，並已大量應(yīng)用於嵌入式系統(tǒng)，如手機(jī)、IP電話等。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用走向縱深嵌入式系統(tǒng)的軟體隨著微處理器性能的提高，嵌入式軟體的規(guī)模也隨著發(fā)生指數(shù)型增長(zhǎng)。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用走向縱深低價(jià)位的RISC/32-位微處理器日益複雜的應(yīng)用產(chǎn)品推向市場(chǎng)的時(shí)間壓力開發(fā)成本的提高嵌入式軟體危機(jī)32位晶片將能夠執(zhí)行由上百萬行C代碼構(gòu)成的複雜程式，使得嵌入式應(yīng)用具備高度複雜和智能化的功能軟體的實(shí)現(xiàn)從某種意義上說決定了產(chǎn)品的功能，已成為新產(chǎn)品成功與否的關(guān)鍵因素。

嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用走向縱深為此，嵌入式系統(tǒng)已大量採(cǎi)用嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)功能不斷的擴(kuò)大和豐富，由80年代只有內(nèi)核、發(fā)展為包括內(nèi)核、網(wǎng)路、檔、圖形介面、嵌入式JAVA、嵌入式CORBA及分佈式處理等豐富功能的集合。此外，嵌入式開發(fā)工具更加豐富，其集成度和易用性不斷提高，目前不同廠商已開發(fā)出不同類型的嵌入式開發(fā)工具，可以覆蓋嵌入式軟體開發(fā)過程各個(gè)階段，提高嵌入式軟體開發(fā)效率。嵌入式系統(tǒng)的分類按嵌入式處理器的位數(shù)來分類按應(yīng)用來分類按系統(tǒng)即時(shí)性來分類按工業(yè)界應(yīng)用的複雜程度來分類按嵌入式處理器的位數(shù)來分類4位嵌入式系統(tǒng)8位嵌入式系統(tǒng)16位嵌入式系統(tǒng)32位嵌入式系統(tǒng)64位嵌入式系統(tǒng)正成為主流發(fā)展趨勢(shì)高度複雜的、高速的嵌入式系統(tǒng)已開始採(cǎi)用目前已大量應(yīng)用按應(yīng)用來分類資訊家電類移動(dòng)終端類通信類汽車電子類工業(yè)控制類按即時(shí)性分類根據(jù)系統(tǒng)對(duì)即時(shí)性要求的程度，可將嵌入式系統(tǒng)分為硬實(shí)時(shí)、軟即時(shí)系統(tǒng)：硬實(shí)時(shí)：系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)回應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格的要求，如果系統(tǒng)回應(yīng)時(shí)間不能滿足，就要引起系統(tǒng)崩潰或致命的錯(cuò)誤。軟即時(shí)：系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)回應(yīng)時(shí)間有要求，但是如果系統(tǒng)回應(yīng)時(shí)間不能滿足，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)致命的錯(cuò)誤或崩潰。按即時(shí)性分類根據(jù)處理速度的快慢：強(qiáng)即時(shí)系統(tǒng),其系統(tǒng)回應(yīng)時(shí)間在毫秒或微秒級(jí)。一般即時(shí)系統(tǒng),其系統(tǒng)回應(yīng)時(shí)間在幾秒的數(shù)量級(jí)上,其實(shí)時(shí)性的要求比強(qiáng)即時(shí)系統(tǒng)要差一些。弱即時(shí)系統(tǒng),其系統(tǒng)回應(yīng)時(shí)間約為數(shù)十秒或更長(zhǎng)。這種系統(tǒng)的回應(yīng)時(shí)間可能隨系統(tǒng)負(fù)載的輕重而變化。按工業(yè)界應(yīng)用的複雜程度度來分類簡(jiǎn)單單處理器系統(tǒng)可擴(kuò)展單處理器系統(tǒng)複雜嵌入式系統(tǒng)製造或過程控制中使用的電腦系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式硬體和軟體組成硬體以微處理器為核心集成記憶體和系統(tǒng)專用的輸入/輸出設(shè)備軟體包括：初始化代碼及驅(qū)動(dòng)、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程式等，這些軟體有機(jī)地結(jié)合在一起，形成系統(tǒng)特定的一體化軟體。嵌入式系統(tǒng)硬體組成電源晶振複位端口時(shí)鐘分頻

定時(shí)器DMA中斷控制I/O端口A/D轉(zhuǎn)換核心處理器DRAMFlashROM網(wǎng)口處理器核嵌入式處理器核調(diào)試介面外設(shè)與擴(kuò)展USBLCD手寫筆鍵盤紅外其他最小硬體系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)軟體組成嵌入式即時(shí)操作系統(tǒng)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用程式介面功耗管理檔管理GUI操作系統(tǒng)內(nèi)核有線無線網(wǎng)路基本組件汽車電子流覽器資訊家電嵌入式資料庫擴(kuò)展組件板級(jí)支持包嵌入式硬體層嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)、PC相比的優(yōu)勢(shì)採(cǎi)用32位RISC嵌入式微處理器和即時(shí)操作系統(tǒng)組成的嵌入式控制系統(tǒng)，與傳統(tǒng)基於單片機(jī)的控制系統(tǒng)和基於PC的控制方式相比，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：性能方面：採(cǎi)用32位RISC結(jié)構(gòu)微處理器，主頻從30MHz到624MHz以上，處理能力大大超出單片機(jī)系統(tǒng)，接近PC機(jī)的水準(zhǔn)，但體積更小，能夠真正地“嵌入”到設(shè)備中；實(shí)性性方面：嵌入式機(jī)控制器內(nèi)嵌即時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），能夠完全保證控制系統(tǒng)的強(qiáng)即時(shí)性；人機(jī)交互方面：嵌入式控制器可支持大螢?zāi)坏囊壕э@示器，提供功能強(qiáng)大的圖形用戶介面；輸入方法多種多樣；系統(tǒng)升級(jí)方面：嵌入式控制器可為控制系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)，其功能專一，成本較低，而且開放的用戶程式介面（API）保證了系統(tǒng)能夠快速升級(jí)和更新。

嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求功能實(shí)用、便於升級(jí)併發(fā)處理、及時(shí)回應(yīng)造型自然、結(jié)構(gòu)緊湊介面方便、操作容易穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡(jiǎn)便功耗管理、降低成本

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同與桌面系統(tǒng)，它非常受限於功能和具體的應(yīng)用環(huán)境，如及時(shí)性、體積/重量限制、安全性、可靠性等。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮一下以下因素：嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)

嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)是一個(gè)軟硬體的協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品定義系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)軟硬體總體設(shè)計(jì)軟硬體集成與測(cè)試產(chǎn)品發(fā)佈嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程硬體設(shè)計(jì)產(chǎn)品定義系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體框架處理器選定操作系統(tǒng)選定開發(fā)環(huán)境選定原理圖設(shè)計(jì)PCB設(shè)計(jì)制板與調(diào)試硬體調(diào)試原理圖設(shè)計(jì)PCB設(shè)計(jì)制板與調(diào)試硬體調(diào)試符合需要？軟硬體集成及測(cè)試產(chǎn)品發(fā)佈是否否否軟體設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)複雜，成功率相對(duì)低嵌入式編程：以C為主嵌入式系統(tǒng)測(cè)試：比較困難，測(cè)試手段必須多樣嵌入式軟體的重用：構(gòu)件技術(shù)嵌入式開發(fā)平臺(tái)：平臺(tái)選擇是基礎(chǔ)，也是方向嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用於消費(fèi)電子、通信、汽車、國(guó)防、航空航太、工業(yè)控制、儀錶、辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域。據(jù)歐盟的統(tǒng)計(jì)：2003年全球大概有80億片嵌入式微處理器，到2010年，預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到160億片，地球上的人平均擁有3個(gè)嵌入式微處理器；在航空電子中，嵌入式軟體的開發(fā)成本占整個(gè)飛機(jī)研製成本的50%；對(duì)於汽車工業(yè)，汽車電子在整車價(jià)值中的比例逐年提高，將從1997年的20%提升到2010年的33-40%；消費(fèi)電子數(shù)量越來越大，據(jù)預(yù)測(cè)，到2010年，僅數(shù)字家庭在美國(guó)的銷售額就將達(dá)到2000億歐元。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域AndthelistgoesonandonAnti-lockbrakesAuto-focuscamerasAutomatictellermachinesAutomatictollsystemsAutomatictransmissionAvionicsystemsBatterychargersCamcordersCellphonesCell-phonebasestationsCordlessphonesCruisecontrolCurbsidecheck-insystemsDigitalcamerasDiskdrivesElectroniccardreadersElectronicinstrumentsElectronictoys/gamesFactorycontrolFaxmachinesFingerprintidentifiersHomesecuritysystemsLife-supportsystemsMedicaltestingsystemsModemsMPEGdecodersNetworkcardsNetworkswitches/routersOn-boardnavigationPagersPhotocopiersPoint-of-salesystemsPortablevideogamesPrintersSatellitephonesScannersSmartovens/dishwashersSpeechrecognizersStereosystemsTeleconferencingsystemsTelevisionsTemperaturecontrollersThefttrackingsystemsTVset-topboxesVCR’s,DVDplayersVideogameconsolesVideophonesWashersanddryersA“shortlist”ofembeddedsystems嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域消費(fèi)電子領(lǐng)域隨著技術(shù)的發(fā)展，消費(fèi)電子產(chǎn)品正向數(shù)位化和網(wǎng)路化方向發(fā)展。高清晰度數(shù)字電視將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬電視。數(shù)碼相機(jī)將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的膠片相機(jī)。固定電話今後會(huì)被IP電話所替代。各種家用電器（電視機(jī)、冰箱、微波爐、電話等）將通過家庭通信、控制中心與Internet連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、資訊交互、網(wǎng)上娛樂、遠(yuǎn)程醫(yī)療和遠(yuǎn)程教育等。轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芫W(wǎng)路家電，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療，遠(yuǎn)程教育等。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域通信領(lǐng)域通信領(lǐng)域大量應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)，主要包括程式控制交換機(jī)、路由器、IP交換機(jī)、傳輸設(shè)備等。據(jù)預(yù)測(cè)，由於互聯(lián)的需要，特別是寬頻網(wǎng)路的發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)各種網(wǎng)路設(shè)備如：ADSLModem/Router等，其數(shù)量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高於傳統(tǒng)的網(wǎng)路設(shè)備。它們基於32位的嵌入式系統(tǒng)、價(jià)格低廉，將為企業(yè)、家庭提供更為廉價(jià)的、方便的、多樣的網(wǎng)路方案。就寬頻上網(wǎng)的網(wǎng)路設(shè)備ADSLRouter而言，國(guó)外現(xiàn)在每月需要600K的數(shù)量。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域工控、汽車電子、仿真、醫(yī)療儀器等隨著工業(yè)、汽車、醫(yī)療衛(wèi)生等各部門對(duì)智能控制需求的不斷增長(zhǎng)，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行智能化、數(shù)位化改造，為嵌入式系統(tǒng)提供了很大的市場(chǎng)。就汽車電子系統(tǒng)而言，目前的大多數(shù)高檔轎車每輛擁有約50個(gè)嵌入式微處理器。如BMW7系列轎車，則平均安裝有63個(gè)嵌入式微處理器。據(jù)預(yù)測(cè)，21世紀(jì)初美國(guó)接入Internet的汽車將有一億輛。ICInsights報(bào)導(dǎo)2001年車載計(jì)算系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模是30億美元，而2004年將達(dá)到46億美元，屆時(shí)這些系統(tǒng)將成為所有新型轎車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域國(guó)防、航空航太領(lǐng)域雷達(dá)、電子對(duì)抗、坦克、戰(zhàn)艦航天器(火箭、衛(wèi)星、太空梭等)飛機(jī)(民用和軍用飛機(jī))嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)形成行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)：行業(yè)性嵌入式軟硬體平臺(tái)嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心的系統(tǒng)，不會(huì)象PC一樣只有一種平臺(tái)。吸取PC的成功經(jīng)驗(yàn)，形成不同行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)具有開放、設(shè)計(jì)技術(shù)共用、軟硬體重用、構(gòu)件相容、維護(hù)方便和合作生產(chǎn)的特點(diǎn)，是增強(qiáng)行業(yè)性產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的有效手段。如歐共體汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟規(guī)定以O(shè)SEK標(biāo)準(zhǔn)作為開發(fā)汽車嵌入式系統(tǒng)的公用平臺(tái)和應(yīng)用編程介面嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)面向應(yīng)用領(lǐng)域的、高度集成的、以32位嵌入式微處理器為核心的SOC（SystemOnChip）將成為應(yīng)用主流SoC給系統(tǒng)帶來高性能之外更多更重要的好處穩(wěn)定性、體積、散熱、功耗·

·

·

處理器外設(shè)記憶體I/O“Systemonboard”“Systemonchip”USB以太網(wǎng)memoryExternalMemoryCPUAddressDataCacheBusInterfaceWriteBufferMMU/MPURRWWWW(R/W)

外設(shè)如USB、LCD

控制器等擴(kuò)展晶片內(nèi)核（core）處理器記憶體子系統(tǒng)SoC的片內(nèi)外設(shè)系統(tǒng)的片外設(shè)備處理器（Processor）晶片（SoC）系統(tǒng)（System）嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)嵌入式應(yīng)用軟體的開發(fā)需要強(qiáng)大的開發(fā)工具和操作系統(tǒng)的支持採(cǎi)用即時(shí)多任務(wù)編程技術(shù)和交叉開發(fā)工具技術(shù)來控制功能複雜性，簡(jiǎn)化應(yīng)用程式設(shè)計(jì)、保障軟體品質(zhì)和縮短開發(fā)週期。嵌入式操作系統(tǒng)將在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，不斷採(cǎi)用先進(jìn)的操作系統(tǒng)技術(shù)，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的需求向:可適應(yīng)不同的嵌入式硬體平臺(tái)具有可移植、可伸縮、功能強(qiáng)大、可配置、良好的即時(shí)性、可靠性、高可用方向發(fā)展

嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)嵌入式開發(fā)工具支持多種硬體平臺(tái)覆蓋嵌入式軟體開發(fā)過程各個(gè)階段高效高度集成的工具集方向發(fā)展RequirementAnalysisSoftwareDesignCodingTestRelease嵌入式軟體開發(fā)基本過程嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)嵌入式系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)成為必然趨勢(shì)，驅(qū)動(dòng)了大量新的應(yīng)用針對(duì)外部聯(lián)網(wǎng)要求，嵌入系統(tǒng)必需配有通信介面，需要TCP/IP協(xié)議簇軟體支持。針對(duì)內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)要求，新一代嵌入式系統(tǒng)還需具備IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信介面，同時(shí)也需要提供相應(yīng)的通信組網(wǎng)協(xié)議軟體和物理層驅(qū)動(dòng)軟體。為了支持網(wǎng)路交互的應(yīng)用，還需內(nèi)置XML流覽器和WebServer。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)嵌入式系統(tǒng)向新的嵌入式計(jì)算模型方向發(fā)展支持自然的人機(jī)交互和互動(dòng)的、圖形化、多媒體的嵌入式人機(jī)介面。操作簡(jiǎn)便、直觀、無須學(xué)習(xí)。如司機(jī)操縱高度自動(dòng)化的汽車主要還是通過習(xí)慣的方向盤、腳踏板和操縱桿?？删幊痰那度胧较到y(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)可支持二次開發(fā)如採(cǎi)用嵌入式Java技術(shù)，可動(dòng)態(tài)加載和升級(jí)軟體，增強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)功能。支持分佈式計(jì)算。與其他嵌入式系統(tǒng)和通用電腦系統(tǒng)互聯(lián)構(gòu)成分佈式計(jì)算環(huán)境。

作業(yè)：課本P28第10題

寫一篇小論文，分析嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)第二章嵌入式微處理器

嵌入式微處理器概述

ARM嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)

嵌入式微處理器概述

嵌入式硬體系統(tǒng)是以嵌入式微處理器為核心，主要由嵌入式微處理器、匯流排、記憶體、輸入/輸出介面和週邊設(shè)備組成。嵌入式微處理器擁有豐富的片內(nèi)資源，同時(shí)提供了擴(kuò)展介面，還可以根據(jù)應(yīng)用的需要，進(jìn)一步擴(kuò)展外部介面，實(shí)現(xiàn)硬體的裁減。嵌入式微處理器匯流排記憶體輸入/輸出介面和設(shè)備嵌入式硬體系統(tǒng)基本體系架構(gòu)電源晶振電路複位電路程式/數(shù)據(jù)記憶體CPU中斷控制器I/O介面電路定時(shí)器專用電路串/並口USB顯示鍵盤其他週邊為設(shè)備嵌入式微處理器有4、8、16、32、64位處理器；尋址空間從幾KB到上G；處理速度從幾MHz到上GHz。體積小、集成度高、低功耗、價(jià)格較低；對(duì)即時(shí)任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力；嵌入式微處理器有許多不同的體系，即使在同一體系中也可能具有不同的時(shí)鐘速度和匯流排數(shù)據(jù)寬度、集成不同的外部介面和設(shè)備。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全世界嵌入式微處理器的品種總量已經(jīng)超過千種，有幾十種嵌入式微處理器體系，主流的體系有ARM、MIPS、PowerPC、SH、X86等。匯流排從微處理器的角度來看，匯流排可分為片外匯流排(如：PCI、ISA等)和片內(nèi)匯流排（如：AMBA、AVALON、OCP、WISHBONE等）。選擇匯流排和選擇嵌入式微處理器密切相關(guān)，匯流排的種類隨不同的微處理器的結(jié)構(gòu)而不同。記憶體嵌入式系統(tǒng)的記憶體包括主存和外存。大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的代碼和數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在處理器可直接訪問的存儲(chǔ)空間即主存中。系統(tǒng)上電後在主存中的代碼直接運(yùn)行。主記憶體的特點(diǎn)是速度快，一般採(cǎi)用ROM、EPROM、NorFlash、SRAM、DRAM等記憶體件。記憶體目前有些嵌入式系統(tǒng)除了主存外，還有外存。外存是處理器不能直接訪問的記憶體，用來存放各種資訊，相對(duì)主存而言具有價(jià)格低、容量大的特點(diǎn)。在嵌入式系統(tǒng)中一般不採(cǎi)用硬碟而採(cǎi)用電子盤做外存，電子盤的主要種類有NandFlash、SD（SecureDigital）卡、CompactFlash、SmartMedia、MemoryStick、MultiMediaCard、、DOC（DiskOnChip）等。輸入/輸出介面和設(shè)備嵌入式系統(tǒng)的大多數(shù)輸入/輸出介面和部分設(shè)備已經(jīng)集成在嵌入式微處理器中。輸入/輸出介面主要有中斷控制器、DMA、串行和並行介面等，設(shè)備主要有定時(shí)器（Timers）、計(jì)數(shù)器（counters）、看門狗（watchdogtimers）、RTC、PWM（Pulsewidthmodulator）、AD/DA、顯示器、鍵盤和網(wǎng)路等。嵌入式微處理器的體系結(jié)構(gòu)微處理器體系結(jié)構(gòu)馮?諾依曼（VonNeumann）結(jié)構(gòu)哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)指令系統(tǒng)

RISCCISC採(cǎi)用的先進(jìn)技術(shù)嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)地址數(shù)據(jù)主記憶體MOVr8,#8CPUPC指令程式記憶體CPUPC地址數(shù)據(jù)記憶體MOVr8,#8地址數(shù)據(jù)馮?諾依曼結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的微處理器採(cǎi)用的馮·諾依曼結(jié)構(gòu)將指令和數(shù)據(jù)存放在同一存儲(chǔ)空間中，統(tǒng)一編址，指令和數(shù)據(jù)通過同一匯流排訪問。哈佛結(jié)構(gòu)則是不同於馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的一種並行體系結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是程式和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間中，即程式記憶體和數(shù)據(jù)記憶體是兩個(gè)相互獨(dú)立的記憶體，每個(gè)記憶體獨(dú)立編制、獨(dú)立訪問。與之相對(duì)應(yīng)的是系統(tǒng)中設(shè)置的兩條匯流排（程式匯流排和數(shù)據(jù)匯流排），從而使數(shù)據(jù)的吞吐率提高了一倍。指令系統(tǒng)嵌入式微處理器的指令系統(tǒng)可採(cǎi)用精簡(jiǎn)指令集系統(tǒng)RISC（ReducedInstructionSetComputer）或複雜指令集系統(tǒng)CISC（ComplexInstructionSetComputer）

CISCRISC指令系統(tǒng)指令數(shù)量很多；大量的混雜型指令集，有簡(jiǎn)單快速的指令，也有複雜的多週期指令指令數(shù)量少；簡(jiǎn)單的單週期指令，在彙編指令方面有相應(yīng)的CISC微代碼指令執(zhí)行時(shí)間有些指令執(zhí)行時(shí)間很長(zhǎng)，如整塊的記憶體內(nèi)容拷貝，或?qū)⒍鄠€(gè)寄存器的內(nèi)容拷貝到記憶體多為單週期指令編碼長(zhǎng)度編碼長(zhǎng)度可變，1-15位元組長(zhǎng)度固定，4位元組尋址模式複雜的尋址模式，支持記憶體到記憶體尋址尋址方式簡(jiǎn)單操作可以對(duì)記憶體和寄存器進(jìn)行操作僅允許LOAD和STORE指令存取記憶體，其他所有的操作都基於寄存器到寄存器價(jià)格由硬體完成部分軟體功能，硬體複雜性增加，晶片成本高由軟體完成部分硬體功能，軟體複雜性增加，晶片成本低寄存器數(shù)目寄存器較少寄存器較多嵌入式微處理器採(cǎi)用的先進(jìn)技術(shù)流水線技術(shù)超標(biāo)量技術(shù)匯流排和匯流排橋嵌入式微處理器的分類嵌入式微處理器MPU嵌入式微控制器MCU嵌入式DSP處理器嵌入式片上系統(tǒng)Soc、Sopc嵌入式微處理器的集成度用於桌面和服務(wù)器的微處理器的晶片內(nèi)部通常只包括CPU核心、Cache、MMU、匯流排介面等部分，其他附加的功能如外部介面、系統(tǒng)匯流排、外部匯流排和外部設(shè)備獨(dú)立在其他晶片和電路內(nèi)。嵌入式微處理器除了集成CPU核心、Cache、MMU、匯流排等部分外，還集成了各種外部介面和設(shè)備，如中斷控制器、DMA、定時(shí)器、UART等。符合嵌入式系統(tǒng)的低成本和低功耗需求，一塊單一的集成了大多數(shù)需要的功能塊的晶片價(jià)格更低，功耗更少。嵌入式微處理器的集成度嵌入式微處理器是面向應(yīng)用的，其片內(nèi)所包含的組件的數(shù)目和種類是由它的市場(chǎng)定位決定的。在最普通的情況下，嵌入式微處理器包括：片內(nèi)記憶體外部記憶體的控制器，外設(shè)介面(串口，並口)LCD控制器：面向終端類應(yīng)用的嵌入式微處理器中斷控制器，DMA控制器，協(xié)處理器定時(shí)器，A/D、D/A轉(zhuǎn)換器多媒體加速器：當(dāng)高級(jí)圖形功能需要時(shí)匯流排其他標(biāo)準(zhǔn)介面或外設(shè)嵌入式微處理器的體系結(jié)構(gòu)算術(shù)格式（ArithmeticFormat）由於低成本和低功耗的限制，大多數(shù)的嵌入式微處理器使用定點(diǎn)運(yùn)算（fixed-pointarithmetic），即數(shù)值被表示為整數(shù)或在－1.0和＋1.0之間的分?jǐn)?shù)，比數(shù)值表示為尾數(shù)和指數(shù)的浮點(diǎn)版本的晶片便宜。當(dāng)嵌入式系統(tǒng)中需要使用浮點(diǎn)運(yùn)算時(shí)，可採(cǎi)用軟體模擬的方式實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算，只不過這樣要佔(zhàn)用更多的處理器時(shí)間。

功能單元（FunctionalUnits）通常包括不止一個(gè)的功能單元，典型的是包含一個(gè)ALU、移位器和乘法累加器

MAC，處理器通常用一條指令完成乘法操作。

嵌入式微處理器的功耗管理提供功耗管理機(jī)制

運(yùn)行模式（RunningMode）：處理器處於全速運(yùn)行狀態(tài)下。待命模式（StandbyMode）：處理器不執(zhí)行指令，所有存儲(chǔ)的資訊是可用的，處理器能在幾個(gè)週期內(nèi)返回運(yùn)行模式。時(shí)鐘關(guān)閉模式（clock-offmode）：時(shí)鐘完全停止，要退出這個(gè)模式系統(tǒng)需要重新啟動(dòng)。影響功耗的其他因素還有匯流排（特別是匯流排轉(zhuǎn)換器，可以採(cǎi)用特殊的技術(shù)使它的功耗最小）和記憶體的大?。ㄈ绻褂肈RAM，它需要不斷的刷新）。為了使功耗最小，匯流排和記憶體要保持在應(yīng)用系統(tǒng)可接受的最小規(guī)模。主流的嵌入式微處理器目前主流的嵌入式微處理器系列主要有ARM系列、MIPS系列、PowerPC系列、SuperH系列和X86系列等。屬於這些系列的嵌入式微處理器產(chǎn)品很多，有上千種以上。Units

(millions)Source:AndrewAllison,InsideTheNewComputerIndustry,January2001EmbeddedRISCProcessorShipmentsARM嵌入式微處理器ARM(AdvancedRISCMachine)公司是一家專門從事晶片IP設(shè)計(jì)與授權(quán)業(yè)務(wù)的英國(guó)公司，其產(chǎn)品有ARM內(nèi)核以及各類週邊介面。ARM內(nèi)核是一種32位RISC微處理器，具有功耗低、性價(jià)比高、代碼密度高等三大特色。目前，90%的移動(dòng)電話、大量的遊戲機(jī)、手持PC和機(jī)頂盒等都已採(cǎi)用了ARM處理器，許多一流的晶片廠商都是ARM的授權(quán)用戶（Licensee），如Intel、Samsung、TI、Motorola、ST等，ARM已成為業(yè)界公認(rèn)的嵌入式微處理器標(biāo)準(zhǔn)。ARM處理器的分類核體系結(jié)構(gòu)ARM1V1ARM2V2ARM2aS，ARM3V2aARM6，ARM600，ARM610V3ARM7，ARM700，ARM710V3ARM7TDMI，ARM710T，ARM720TARM740TV4TStrongARM，ARM8，ARM810V4ARM9TDMI，ARM920T，ARM940TV4TARM9E-S、XScaleV5TEARM10TDMI，ARM1020EV5TEARM11，ARM1156T2-S，ARM1156T2F-S，ARM1176JZ-S，ARM11JZF-SV6ARMCortex-M3、ARMCortex-R4、ARMCortex-A8V7ARM處理器的分類T――為解決代碼長(zhǎng)度的問題，ARM體系結(jié)構(gòu)增加了Ｔ變種，它就是Thumb指令集，它是ARM技術(shù)的一大特色。D――Debug，提供調(diào)試支持I――晶片上帶有內(nèi)置的ICE（InCircuitEmulation），從而支持程式內(nèi)的中斷點(diǎn)和數(shù)據(jù)空間的“觀察點(diǎn)”設(shè)置。M――Multiplier，支持長(zhǎng)乘法指令，由於在ARM體系版本4以後，M變種成為系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)功能，字元M通常不需要列出。E――Extended，支持增強(qiáng)型DSP指令J――Java指令支持，增加了Java加速器JazelleSIMD――支持ARM媒體功能擴(kuò)展，這是ARMV6之後的變種，它增加了媒體指令，在降低耗電量的同時(shí)還強(qiáng)化了圖形處理性能。通過追加SIMD功能，將語音及圖像的處理功能提高到了原機(jī)型的4倍。ARMV4ARMV4是目前支持的最老的架構(gòu),是基於32-bit地址空間的32-bit指令集。ARMv4除了支持ARMv3的指令外還擴(kuò)展了：支持halfword的存取支持byte和halfword的符號(hào)擴(kuò)展讀支持Thumb指令提供Thumb和Normal狀態(tài)的轉(zhuǎn)換指令進(jìn)一步的明確了會(huì)引起Undefined異常的指令對(duì)以前的26bits體系結(jié)構(gòu)的CPU不再相容

ARMv4TARMv4T增加了16-bitThumb

指令集，這樣使得編譯器能產(chǎn)生緊湊代碼（相對(duì)於32-bit代碼，記憶體能節(jié)省到35%以上)並保持32-bit系統(tǒng)的好處。Thumb在處理器中仍然要擴(kuò)展為標(biāo)準(zhǔn)的32位ARM指令來運(yùn)行。用戶採(cǎi)用16位Thumb指令集最大的好處就是可以獲得更高的代碼密度和降低功耗。ARMV5TE1999年推出ARMv5TE其增強(qiáng)了Thumb體系,增強(qiáng)的Thumb體系增加了一個(gè)新的指令同時(shí)改進(jìn)了Thumb/ARM相互作用、編譯能力和混合及匹配ARM與Thumb例程，以更好地平衡代碼空間和性能並在ARMISA上擴(kuò)展了增強(qiáng)的DSP

指令集:

增強(qiáng)的DSP指令包括支持飽和算術(shù)（saturatedarithmetic）,並且針對(duì)AudioDSP應(yīng)用提高了70%性能?！瓻’擴(kuò)展表示在通用的CPU上提供DSP能力。ARMv5TEJ2000年推出ARMv5TEJ，增加了Jazelle擴(kuò)展以支持Java加速技術(shù)。Jazelle技術(shù)比僅僅基於軟體的JVM性能提高近8倍的性能減少了80％的功耗。ARMv62001年推出ARMv6，它在許多方面做了改進(jìn)如記憶體系統(tǒng)、異常處理和較好地支持多處理器。SIMD擴(kuò)展使得廣大的軟體應(yīng)用如Video和Audiocodec的性能提高了4倍。Thumb-2和TrustZone技術(shù)也用於ARMv6中。ARMv6第一個(gè)實(shí)現(xiàn)是2002年春推出的ARM1136J(F)-STM處理器，2003年又推出了

ARM1156T2(F)-S

和ARM1176JZ(F)-S處理器。ARMv7ARMv7定義了3種不同的處理器配置（processorprofiles）:

ProfileA是面向複雜、基於虛擬記憶體的OS和應(yīng)用的ProfileR是針對(duì)即時(shí)系統(tǒng)的ProfileM是針對(duì)低成本應(yīng)用的優(yōu)化的微控制器的。所有ARMv7profiles實(shí)現(xiàn)Thumb-2技術(shù)，同時(shí)還包括了NEON?技術(shù)的擴(kuò)展提高DSP和多媒體處理吞吐量400％

，並提供浮點(diǎn)支持以滿足下一代3D圖形和遊戲以及傳統(tǒng)嵌入式控制應(yīng)用的需要。系列相應(yīng)產(chǎn)品性能特點(diǎn)ARM7系列ARM7TDMI，ARM7TDMI-S，ARM720T，ARM7EJ三級(jí)流水性能：0.9MIPS/MHz,可達(dá)到130MIPs(Dhrystone2.1)

ARM9系列ARM920T，ARM922T

五級(jí)流水，性能：1.1MIPS/MHz，可達(dá)300MIPS(Dhrystone2.1)，單32-bitAMBAbus介面，支持MMUARM9E系列ARM926EJ-S,RM946E-S,ARM966E-S,ARM968E-S,ARM996HS

五級(jí)流水，支持DSP指令。性能：1.1MIPS/MHz，可達(dá)300MIPS(Dhrystone2.1)，高性能AHB,軟核（softIP）

ARM10系列ARM1020E,ARM1022EARM1026EJ-S,xcale(7級(jí)流水線)6級(jí)流水支持分支預(yù)測(cè)（branchprediction），支持DSP指令。性能：1.35MIPS/MHz，可達(dá)430+Dhrystone2.1

MIPS，，可選支持高性能浮點(diǎn)操作，雙64位匯流排介面，內(nèi)部64位數(shù)據(jù)通路系列相應(yīng)產(chǎn)品性能特點(diǎn)ARM11系列ARM11MPCore,ARM1136J(F)-S,ARM1156T2(F)-S,ARM1176JZ(F)-S

8級(jí)流水線(9級(jí)ARM1156T2(F)-S)，獨(dú)立的load-store和arithmetic流水線，支持分支預(yù)測(cè)和返回棧（ReturnStack）。強(qiáng)大的ARMv6指令集，支持DSP，SIMD(SingleInstructionMultipleData)擴(kuò)展，支持ARMTrustZone、Thumb-2核心技術(shù)。740Dhrystone2.1MIPS，低功耗0.6mW/MHz(0.13μm,1.2V)Cortex系列Cortex-A8,Cortex-M3,Cortex-R4Cortex-A系列:面向用於複雜OS和應(yīng)用的應(yīng)用處理器（applicationsprocessors），支持ARM,ThumbandThumb-2指令集。Cortex-R系列：面向嵌入式即時(shí)領(lǐng)域的嵌入式處理器，支持ARM,Thumb,和Thumb-2指令集。Cortex-M系列：面向深嵌入式價(jià)格敏感的嵌入式處理器，只支持Thumb-2指令集SecurCore系列SecurCoreSC100，SecurCoreSC200用於SmartCard和SecureIC的32-bit解決方案。支持ARM和Thumb

指令集，軟核。具有安全特徵和低成本安全存儲(chǔ)保護(hù)單元

當(dāng)前的主流ARM處理器ARM7世界上最為廣泛使用的CPU之一<100MHzARM9100-300MHzARM11晶片已經(jīng)面世ARM11300-700+MHzSIMD指令擴(kuò)展支持更豐富的多媒體應(yīng)用40家授權(quán)晶片公司，一些已開始量產(chǎn)FOMAN902iFirstARM11basedphoneOMAP2420i.MX31/i.MX31L目前最快的嵌入式處理器最快的處理器提供超過2000DMIPS的性能運(yùn)行於1GHz頻率(90nmor65nm製造工藝)功耗小於300mWARMCortexA8ApplicationProcessorCortex-M3實(shí)現(xiàn)$1

ARM晶片ARMCortexArchitectureThumb-2ISA3StagePipeline1.22DMIPS/MHz–30%overARM7TDMI33Kgates–30%smallerthanARM7TDMILuminaryMicro的Stellaris系列MCU產(chǎn)品售價(jià)僅1美元ARMCortex-M3微控制器內(nèi)核，專門針對(duì)MCU應(yīng)用領(lǐng)域而設(shè)計(jì)，突出低成本、低功耗和高效率。ARM7TDMIThumb架構(gòu)擴(kuò)展,提供兩個(gè)獨(dú)立的指令集：ARM指令，均為32位Thumb指令，均為16位兩種運(yùn)行狀態(tài)，用來選擇哪個(gè)指令集被執(zhí)行內(nèi)核具有Debug擴(kuò)展結(jié)構(gòu)增強(qiáng)乘法器(32x8)支持64位結(jié)果EmbeddedICE邏輯3級(jí)流水線馮·諾依曼架構(gòu)CPI(CyclePerInstruction)約為1.9ARM7TDMIARM7TDMI內(nèi)核MCLKnIRQnFIQnRESETBUSENBIGENDISYNCnWAITVDDVSSAPEDBE協(xié)處理器介面記憶體管理記憶體介面ABORTnOPCCPBCPAnCPInTRANSnM[4:0]MAS[1:0]nRWnMREQLOCKSEQnENOUTA[31:0]DOUT[31:0]DIN[31:0]D[31:0]電源匯流排控制時(shí)鐘配置中斷內(nèi)核信號(hào)ARM7TDMIARM7TDMI內(nèi)核TAP

控制器JTAG介面數(shù)據(jù)匯流排控制信號(hào)地址匯流排BUSSplitterEmbeddedICE邏輯方框圖乘法器指令解碼地址自增器nRESETnMREQSEQABORTnIRQnFIQnRWMAS[1:0]LOCKnCPICPACPBnWAITMCLKnOPCBIGENDISYNCnTRANSnM[4:0]D[31:0]桶移位器32位ALUDBE寫數(shù)據(jù)寄存器讀數(shù)據(jù)寄存器地址寄存器寄存器BankA[31:0]ABE及控制邏輯PCUpdate解碼站指令解壓縮IncrementerPCABusBBusALUBusARM7TDMI內(nèi)核ARM7TDMI指令流水線為增加處理器指令流的速度，ARM7系列使用3級(jí)流水線。允許多個(gè)操作同時(shí)處理，而非順序執(zhí)行。

PC指向正被取指的指令，而非正在執(zhí)行的指令。FetchDecodeExecute從記憶體中讀取指令解碼指令中用到的寄存器寄存器讀（從寄存器Bank）移位及ALU操作寄存器寫（到寄存器Bank）PC PCPC-4 PC-2PC-8 PC-4ARM ThumbARM7TDMI指令流水線

操作週期 1 2 3 4 56ADDSUBMOVANDORREORCMPRSBFetchDecode。FetchExecuteDecodeFetchExecuteDecodeFetchExecuteDecodeFetchFetchExecuteDecodeExecuteDecodeFetchExecuteDecodeFetch最佳流水線該例中用6個(gè)時(shí)鐘週期執(zhí)行了6條指令

所有的操作都在寄存器中（單週期執(zhí)行）

指令周期數(shù)(CPI)=1ARM7TDMIARM7TDMI內(nèi)核地址地址數(shù)據(jù)讀AMBA

介面寫緩衝MMU數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)ARM7xxT控制邏輯CacheAMBA匯流排介面JTAG和非AMBA信號(hào)CP15帶Cache的ARM7TDMIARM710T8K統(tǒng)一的cache完整的記憶體管理單元（MMU），支持虛擬地址和記憶體保護(hù)寫緩衝ARM720T同ARM710T，但支持WinCEARM740T8K統(tǒng)一的cache記憶體管理單元寫緩衝WriteBuffer：當(dāng)數(shù)據(jù)寫到WriteBuffer後不需要CPU的任何干預(yù)而由WriteBuffer控制邏輯自動(dòng)的將數(shù)據(jù)寫到最終的地方；Cache的回寫則需要CPU的干預(yù)。WriteBuffer較小，通常只有幾十個(gè)位元組。ReadBuffer：當(dāng)讀數(shù)據(jù)時(shí)ReadBuffer自動(dòng)多讀取一些位元組，但是不佔(zhàn)用CPU的匯流排時(shí)間，所以能加快讀數(shù)據(jù)的速度；當(dāng)使用Cache時(shí)如果要從記憶體中讀取數(shù)據(jù)則每個(gè)數(shù)據(jù)都會(huì)佔(zhàn)用CPU的時(shí)間，這是與ReadBuffer的最大不同點(diǎn)。ReadBuffer較小，通常只有幾十個(gè)位元組。Cache與Buffer的區(qū)別ARM9TDMIHarvard架構(gòu)增加了可用的記憶體寬度指令記憶體介面數(shù)據(jù)記憶體介面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)指令和數(shù)據(jù)記憶體的同時(shí)訪問5級(jí)流水線實(shí)現(xiàn)了以下改進(jìn)：改進(jìn)CPI到~1.5提高了最大時(shí)鐘頻率ARM9TDMIInstructionFetchShift+ALUMemoryAccessRegWriteRegReadRegDecodeFETCHDECODEEXECUTEMEMORYWRITEARM9TDMIARMorThumb

InstDecodeRegSelectRegReadShiftALURegWriteThumb?ARM

decompressARMdecodeInstructionFetchFETCHDECODEEXECUTEARM7TDMI流水線ARM9TDMIARM9TDMIDCacheICacheMMUGLUE外部記憶體ARM940T2x4KcachesMPU寫緩衝ARM9xxTARM920T2x16KcachesMMU支持虛擬地址和記憶體保護(hù)寫緩衝帶Cache的ARM9TDMIARM9E-S系列概述ARM9E基於ARM9TDMI內(nèi)核，有以下擴(kuò)展和增強(qiáng)單週期32x16乘法器EmbeddedICE邏輯RT改進(jìn)的ARM/Thumb交互操作新的32x16和16x16乘法指令新的計(jì)數(shù)到零指令新的飽和算術(shù)指令A(yù)RM946E-SARM9E-S內(nèi)核指令和數(shù)據(jù)cache,大小可選擇指令和數(shù)據(jù)RAM,大小可選擇保護(hù)單元AHB匯流排介面ARM966E-S與ARM946E-S相似,但無cacheARM926EJ-S系列概述Jazelle狀態(tài)允許直接執(zhí)行Java8位碼ARM926EJ-SARM9E-S內(nèi)核可配置的cache和TCM記憶體管理單元雙重32位AHB匯流排介面(多層)ARM10E系列概述v5TE架構(gòu)CPI1.36級(jí)流水線靜態(tài)分支預(yù)測(cè)32kB指令cache和32kB數(shù)據(jù)cache支持“Hitundermiss”非阻塞的執(zhí)行單元每週期64位的LDM/STM操作EmbeddedICE邏輯-RT-II支持新的VFPv1結(jié)構(gòu)同ARM1020E，除了cache大小為16kB對(duì)SUDL(singleuserdesignlicense)有效ARM1020EARM1022EARM9vsARM10流水線的對(duì)比Intel?StrongARM概述ARMV4架構(gòu)(無Thumb支持)5級(jí)流水線，降低跳轉(zhuǎn)損耗-stagepipeline，reducedbranchpenalty改進(jìn)的乘法器（典型地比ARM9TDMI快2個(gè)週期）不支持Multi-ICE調(diào)試(JTAG限制在連通性測(cè)試)無外部協(xié)處理器介面SA-110:

16K指令和數(shù)據(jù)caches,8x16位元組寫緩衝.SA-1100/1110:片上外設(shè)，記憶體控制器更小的cache容量PID寄存器指令中斷點(diǎn)，通過CP15Intel?XScale?概述V5TE相容架構(gòu)7-8級(jí)流水線帶統(tǒng)計(jì)分支預(yù)測(cè)32k的數(shù)據(jù)和指令Cache,外加2k的數(shù)據(jù)Minicache8口寫緩衝，4口填充和追加緩衝完整的32位協(xié)處理器介面調(diào)試和性能監(jiān)控邏輯（通過CP14）乘-加模組（作為CP0）可配置的內(nèi)核時(shí)鐘速度100-733MHz，來自33-66MHz輸入時(shí)鐘非同步輸入?yún)R流排時(shí)鐘可到100MHz（最大匯流排內(nèi)核時(shí)鐘的1/3）匯流排概述匯流排是CPU與記憶體和設(shè)備通信的機(jī)制，是電腦各部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制資訊的公共通道。片內(nèi)匯流排或內(nèi)部匯流排：連接CPU內(nèi)部各主要功能部件片外匯流排：CPU與記憶體（RAM和ROM）和I/O介面之間進(jìn)行資訊交換的通道數(shù)據(jù)匯流排Dbus地址匯流排Abus控制匯流排Cbus按相對(duì)於CPU位置劃分按功能和信號(hào)類型匯流排分類匯流排概述匯流排寬度匯流排頻率匯流排帶寬匯流排帶寬(單位:MB/s)=（匯流排寬度/8）×匯流排頻率如：匯流排寬度32位，頻率66MHZ，則匯流排帶寬=（32/8）*66MHz=264MB/s匯流排的主要參數(shù)又稱匯流排位寬，指的是匯流排能同時(shí)傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)。如16位匯流排就是具有16位數(shù)據(jù)傳送能力。匯流排工作速度的一個(gè)重要參數(shù)，工作頻率越高，速度越快。通常用MHz表示。又稱匯流排的數(shù)據(jù)傳送率，是指在一定時(shí)間內(nèi)匯流排上可傳送的數(shù)據(jù)總量，用每秒最大傳送數(shù)據(jù)量來衡量。匯流排帶寬越寬，傳輸率越高。匯流排概述原因：數(shù)據(jù)寬度：高速匯流排通常提供較寬的數(shù)據(jù)連接。成本：高速匯流排通常採(cǎi)用更昂貴的電路和連接器。橋允許匯流排獨(dú)立操作，這樣在I/O操作中可提供某些並行性。一個(gè)微處理器系統(tǒng)可能含有多條匯流排高速匯流排低速匯流排高速設(shè)備低速設(shè)備橋匯流排互聯(lián)的電路匯流排概述記憶體高速設(shè)備CPU低速設(shè)備低速設(shè)備橋高速匯流排低速匯流排多匯流排系統(tǒng)匯流排概述匯流排概述Processor-localbusMicro-processorCacheMemorycontrollerDMAcontrollerBridgePeripheralPeripheralPeripheralPeripheralbus嵌入式系統(tǒng)匯流排AMBA匯流排AMBA（AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture）是ARM公司研發(fā)的一種匯流排規(guī)範(fàn)，目前為3.0版本。在AMBA匯流排規(guī)範(fàn)中，定義了3種匯流排:AHB(AdvancedHigh-performanceBus)：用於高性能系統(tǒng)模組的連接，支持突發(fā)模式數(shù)據(jù)傳輸和事務(wù)分割；可以有效地連接處理器、片上和片外存儲(chǔ)器，支持流水線操作。ASB（AdvancedSystemBus）：也用於高性能系統(tǒng)模組的連接，由AHB匯流排替代；APB（AdvancedPeripheralBus）：用於較低性能外設(shè)的簡(jiǎn)單連接，一般是接在AHB或ASB系統(tǒng)匯流排上的第二級(jí)匯流排。AMBA匯流排測(cè)試介面ARMCPUSDRAMControlSRAMLCDControl橋並行介面串行介面TimerUART基於AMBA匯流排的典型系統(tǒng)AHB系統(tǒng)匯流排APB外部匯流排ARM微處理器：編程模型數(shù)據(jù)類型

位元組型數(shù)據(jù)（Byte）：數(shù)據(jù)寬度為8bits

半字?jǐn)?shù)據(jù)類型（HalfWord）：數(shù)據(jù)寬度為16bits，存取式必須以2位元組對(duì)齊的方式

字?jǐn)?shù)據(jù)類型（Word）：數(shù)據(jù)寬度為32bits，存取式必須以4位元組對(duì)齊的方式ARM微處理器：處理器工作狀態(tài)（PROCESSOROPERATINGSTATES）處理器有兩種工作狀態(tài)：ARM：32位，執(zhí)行字對(duì)準(zhǔn)的ARM指令Thumb：16位，執(zhí)行半字對(duì)準(zhǔn)的Thumb指令A(yù)RM和Thumb之間狀態(tài)的切換不影響處理器的模式或寄存器的內(nèi)容ARM微處理器：處理器工作狀態(tài)進(jìn)入Thumb狀態(tài)：執(zhí)行BX指令。在Thumb狀態(tài)進(jìn)入異常(IRQ,FIQ,UNDEF,ABORT,SWIetc.)，當(dāng)異常處理返回時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到Thumb狀態(tài)進(jìn)入ARM狀態(tài)：執(zhí)行BX指令。進(jìn)入異常時(shí)，將PC放入異常模式鏈接寄存器中，從異常向量地址開始執(zhí)行也可進(jìn)入ARM狀態(tài)ARM微處理器：CPU模式（processormode）CPU模式的轉(zhuǎn)變：軟體控制異常外部中斷7種CPU模式處理器模式處理器模式描述用戶模式（User，usr）正常程式執(zhí)行的模式快速中斷模式（FIQ，fiq）用於高速數(shù)據(jù)傳輸和通道處理普通中斷模式（IRQ，irq）用於通常的中斷處理監(jiān)管模式（Supervisor，svc）供操作系統(tǒng)使用的一種保護(hù)模式數(shù)據(jù)訪問中止模式（Abort，abt）用於虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)保護(hù)未定義指令中止模式（Undefined，und）用於支持通過軟體方針硬體的協(xié)處理器系統(tǒng)模式（System，sys）用於運(yùn)行特權(quán)級(jí)的操作系統(tǒng)任務(wù)ARM微處理器：CPU模式User模式程式不能訪問有些受保護(hù)的資源只能通過異常的形式來改變CPU的當(dāng)前運(yùn)行模式特權(quán)模式可以存取系統(tǒng)中的任何資源System模式與User模式的運(yùn)行環(huán)境一樣但是它可以不受任何限制的訪問任何資源該模式主要用於運(yùn)行系統(tǒng)中的一些特權(quán)任務(wù)FIQ模式IRQ模式Supervisor模式Abort模式Undefined模式異常模式：主要是在外部中斷或者程式執(zhí)行非法操作時(shí)會(huì)觸發(fā)ARM微處理器：寄存器ARM處理器有37個(gè)寄存器

31個(gè)通用寄存器：程式計(jì)數(shù)器、堆疊及其他通用寄存器

6個(gè)狀態(tài)寄存器這些寄存器不能同時(shí)看到不同的處理器狀態(tài)和工作模式確定哪些寄存器是對(duì)編程者是可見的ARM微處理器：ARMState寄存器未分組寄存器分組寄存器程式計(jì)數(shù)器通用寄存器程式狀態(tài)寄存器ARM微處理器:ThumbState寄存器ARMState與ThumbState寄存器關(guān)係ARM微處理器：通用寄存器通用寄存器是R0-R15的寄存器，分為三類

未分組寄存器：沒有對(duì)應(yīng)影子寄存器的寄存器R0-R7分組寄存器：有對(duì)應(yīng)影子寄存器的寄存器R8-R14

程式計(jì)數(shù)器：R15(或者PC)

影子寄存器是指該寄存器在不同的模式下對(duì)應(yīng)的物理寄存器ARM微處理器：通用寄存器R0-R7所有模式下，R0-R7所對(duì)應(yīng)的物理寄存器都是相同的這八個(gè)寄存器是真正意義上的通用寄存器，ARM體系結(jié)構(gòu)中對(duì)它們沒有作任何特殊的假設(shè)，它們的功能都是等同的。在中斷或者異常處理程式中一般都需要對(duì)這幾個(gè)寄存器進(jìn)行保存。ARM微處理器：通用寄存器R8-R14訪問的物理寄存器取決於當(dāng)前的處理器模式，若要訪問特定的物理寄存器而不依賴當(dāng)前的處理器模式，則要使用規(guī)定的名字。R8-R12各有兩組物理寄存器：一組為FIQ模式，另一組是除FIQ以外的其他模式。R13-R14各有6個(gè)分組的物理寄存器，一個(gè)用於用戶模式和系統(tǒng)模式，其他5個(gè)分別用於5種異常模式。R13（也被稱為SP指針）被用作棧指針，通常在系統(tǒng)初始化時(shí)需要對(duì)所有模式下的SP指針賦值，當(dāng)CPU在不同的模式時(shí)棧指針會(huì)被自動(dòng)切換成相應(yīng)模式下的值。R14有兩個(gè)用途，一是在調(diào)用副程式時(shí)用於保存調(diào)用返回地址，二是在發(fā)生異常時(shí)用於保存異常返回地址。ARM微處理器：通用寄存器R15用作程式計(jì)數(shù)器(PC)，可以被讀寫ARMstate:bits[1:0]為0，bits[31:2]即為PC.THUMBstate：bit[0]為0，bits[31:1]即為PCARM微處理器：程式狀態(tài)寄存器CPSR（當(dāng)前程式狀態(tài)寄存器）在所有的模式下都是可以讀寫的；SPSR（備份程式狀態(tài)寄存器）用來進(jìn)行異常處理。它們主要包含：保存ALU中的當(dāng)前操作資訊中斷使能標(biāo)誌當(dāng)前處理器的模式其他的一些狀態(tài)和控制標(biāo)誌ARM微處理器：程式狀態(tài)寄存器置0表示執(zhí)行32bit的ARM指令置1表示執(zhí)行16bit的Thumb指令NegativeZeroCarryOverflowIRQ中斷的回應(yīng):置1：禁止回應(yīng)置0：允許回應(yīng)FIQ中斷的回應(yīng):置1：禁止回應(yīng)置0：允許回應(yīng)條件標(biāo)誌模式控制位ARM/Thumb控制標(biāo)誌中斷標(biāo)誌ARM微處理器：程式狀態(tài)寄存器模式控制位M0-M4ARM微處理器：異常異常是由內(nèi)部或者外部原因引起的，當(dāng)異常發(fā)生時(shí)CPU將暫停執(zhí)行當(dāng)前指令自動(dòng)到指定的向量地址讀取指令並且執(zhí)行。在X86上，當(dāng)有異常發(fā)生時(shí)CPU是到指定的向量地址讀取要執(zhí)行的程式的地址而ARM是到向量地址的地方讀取指令，也就是ARM的向量地址處存放的是一條指令（一般是一條跳轉(zhuǎn)指令）ARM微處理器：異常Reset：CPU被複位後，進(jìn)入SupervisorMode並且禁止FIQ和IRQ。UndefinedInstructions：CPU執(zhí)行一條未被定義的指令時(shí)就會(huì)觸發(fā)該異常。這種機(jī)制可以用於通過軟體仿真的方式擴(kuò)展THUMBorARM指令集。SWI：軟中斷（SWI）是執(zhí)行SWI指令時(shí)觸發(fā)的，該異常主要用於OS的系統(tǒng)調(diào)用。ARM微處理器：異常PrefetchAbort：CPU在讀取指令時(shí)發(fā)生讀記憶體錯(cuò)誤並且該指令又要被執(zhí)行則觸發(fā)該異常；如果只是在讀取指令時(shí)發(fā)生了記憶體錯(cuò)誤而該指令又未被執(zhí)行則不會(huì)觸發(fā)該異常。DataAbort：當(dāng)CPU在讀寫數(shù)據(jù)時(shí)，如果發(fā)生錯(cuò)誤則觸發(fā)該異常。ARM微處理器：異常IRQ：當(dāng)外部IRQ輸入請(qǐng)求發(fā)生時(shí)（IRQ中斷已經(jīng)被使能），觸發(fā)該異常。FIQ：FIQ通常被用於快速傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)外部FIQ輸入請(qǐng)求發(fā)生時(shí)（FIQ中斷已經(jīng)被使能），觸發(fā)該異常。ARM微處理器：異常異常的優(yōu)先順序ARM微處理器：異常當(dāng)異常出現(xiàn)時(shí)，異常模式分組的R14和SPSR用於保存狀態(tài)，即：

R14_<exception_mode>=returnlinkSPSR_<exception_mode>=CPSRCPSR[4:0]=exceptionmodenumberCPSR[5]=0/*在ARM狀態(tài)執(zhí)行*/if<exception_mode>==ResetorFIQthenCPSR[6]=1/*禁止快速中斷*/CPSR[7]=1/*禁止正常中斷*/PC=exceptionvectoraddress當(dāng)處理異常返回時(shí)，將SPSR傳送到CPSR，R14傳送到PCARM微處理器：記憶體和I/OARM的尋址空間是線性的地址空間，為232=4GBytes0to3存儲(chǔ)第一個(gè)word,bytes4to7存儲(chǔ)第二個(gè)wordARM支持大端（Big-endian）和小端（Little-endian）的記憶體數(shù)據(jù)方式ARM微處理器：記憶體和I/O大端的數(shù)據(jù)存放格式低地址高地址地址A地址A+1地址A+2地址A+3最高有效位元組的地址就是該word的地址最高有效位元組位於最低地址worda=0xf6

73

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cdf6734bcdARM微處理器：記憶體和I/O小端的數(shù)據(jù)格式

低地址高地址地址A地址A+1地址A+2地址A+3最低有效位元組的地址就是該word的地址最低有效位元組位於最低地址worda=0xf6

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cdf6734bcdARM微處理器：記憶體和I/O大端:小端:0xb32045000xddddddd00xb32045000xddddddd0f6f673734b4bcdcd0000dada實(shí)例變數(shù)A：wordA=0xf6734bcd，在內(nèi)存中的起始地址為0xb3204500變數(shù)B：halfwordB=218，在內(nèi)存中的起始地址為0xddddddd0問題：halfwordB=218與wordC=218在內(nèi)存中的存放方式有何不同？請(qǐng)分大端和小端兩種情況說明。ARM微處理器：記憶體和I/O實(shí)例ARM微處理器：記憶體和I