硬件系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)介紹《嵌入式系統(tǒng)原理》

1、嵌入式系統(tǒng)原理硬件系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)介紹,嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)的硬件布局,基于ARM的嵌入式硬件平臺(tái)體系結(jié)構(gòu),ARMAdvanced RISC Machines,ARM（Advanced RISC Machines），既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類(lèi)微處理器的通稱(chēng)，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。 ARM公司是專(zhuān)門(mén)從事基于RISC技術(shù)芯片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的公司，作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事芯片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片，世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購(gòu)買(mǎi)其設(shè)計(jì)的ARM微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐罚瑥亩纬勺约旱腁RM微處理器芯片進(jìn)入市場(chǎng)。,ARM微處

2、理器的特點(diǎn),采用RISC架構(gòu)的ARM微處理器一般具有如下特點(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，能很好的兼容8位/16位器件； 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；,ARM微處理器系列,ARM微處理器目前包括下面幾個(gè)系列，以及其它廠商基于ARM體系結(jié)構(gòu)的處理器，除了具有ARM體系結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)以外，每一個(gè)系列的ARM微處理器都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。 ARM7系列 ARM9系列 ARM9E系列 ARM10E系列 SecurCore系列 I

3、ntel的Xscale Intel的StrongARM,ARM7微處理器系列,ARM7系列微處理器為低功耗的32位RISC處理器，最適合用于對(duì)價(jià)位和功耗要求較高的消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用。ARM7微處理器系列具有如下特點(diǎn)： 具有嵌入式ICERT邏輯，調(diào)試開(kāi)發(fā)方便。 極低的功耗，適合對(duì)功耗要求較高的應(yīng)用，如便攜式產(chǎn)品。 能夠提供0.9MIPS/MHz的三級(jí)流水線結(jié)構(gòu)。 代碼密度高并兼容16位的Thumb指令集。 對(duì)操作系統(tǒng)的支持廣泛，包括Windows CE、Linux、Palm OS等。 指令系統(tǒng)與ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，便于用戶的產(chǎn)品升級(jí)換代。 主頻最高可達(dá)130MIPS，高速

4、的運(yùn)算處理能力能勝任絕大多數(shù)的復(fù)雜應(yīng)用。 ARM7系列微處理器包括如下幾種類(lèi)型的核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI是目前使用最廣泛的32位嵌入式RISC處理器，屬低端ARM處理器核。,ARM7TDMI結(jié)構(gòu),T取至THUMB，表示支持16bit的高代碼密度的THUMB指令集。THUMB指令集是ARM指令集的子集，并且壓縮到16bit字長(zhǎng)。在系統(tǒng)中合理地交叉使用ARM和THUMB指令集，可以使系統(tǒng)在達(dá)到設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，盡可能地減小代碼量。 D取至Debug，表示支持Debuging功能。 M取至Multiplier，表示具備32bit硬

5、件乘法器。 I取至ICE，表示支持Embedded-ICE接口，可進(jìn)行在線仿真。,ARM微處理器的寄存器結(jié)構(gòu),ARM處理器共有37個(gè)寄存器，被分為若干個(gè)組（BANK），這些寄存器包括： 31個(gè)通用寄存器，包括程序計(jì)數(shù)器（PC指針），均為32位的寄存器。 6個(gè)狀態(tài)寄存器，用以標(biāo)識(shí)CPU的工作狀態(tài)及程序的運(yùn)行狀態(tài)，均為32位，目前只使用了其中的一部分。,ARM微處理器的工作狀態(tài),從編程的角度看，ARM微處理器的工作狀態(tài)一般有兩種，并可在兩種狀態(tài)之間切換： 第一種為ARM狀態(tài)，此時(shí)處理器執(zhí)行32位的字對(duì)齊的ARM指令； 第二種為T(mén)humb狀態(tài)，此時(shí)處理器執(zhí)行16位的、半字對(duì)齊的Thumb指令。 當(dāng)A

6、RM微處理器執(zhí)行32位的ARM指令集時(shí)，工作在ARM狀態(tài)；當(dāng)ARM微處理器執(zhí)行16位的Thumb指令集時(shí)，工作在Thumb狀態(tài)。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。,ARM處理器模式,ARM微處理器支持7種運(yùn)行模式，分別為： 用戶模式（usr）：ARM處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài) 快速中斷模式（fiq）:用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理 外部中斷模式（irq）：用于通用的中斷處理 管理模式（svc）：操作系統(tǒng)使用的保護(hù)模式 數(shù)據(jù)訪問(wèn)終止模式(abt)：當(dāng)數(shù)據(jù)或指令預(yù)取終止時(shí)進(jìn)入該模式，可用于虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)保護(hù)

7、。 系統(tǒng)模式（sys）：運(yùn)行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)。 未定義指令中止模式（und）：當(dāng)未定義的指令執(zhí)行時(shí)進(jìn)入該模式，可用于支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真。,Samsung S3C44B0X,Samsung S3C44B0X微處理器是三星公司專(zhuān)為手持設(shè)備和一般應(yīng)用提供的高性價(jià)比和高性能的微控制器解決方案，它使用ARM7TDMI核，工作在66MHZ。為了降低系統(tǒng)總成本和減少外圍器件，這款芯片中還集成了下列部件： 8KB Cache、外部存儲(chǔ)器控制器、LCD控制器、4個(gè)DMA通道、2通道UART、1個(gè)多主I2C總線控制器、1個(gè)IIS總線控制器，5通道PWM定時(shí)器及一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器、71個(gè)通用I/O口、8個(gè)

8、外部中斷源、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、8通道10位ADC等。,開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件資源,1）UarmJtag并口仿真器驅(qū)動(dòng)程序； 2）23個(gè)實(shí)驗(yàn)案例源代碼 3）UCOS-II操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序、API函數(shù)的庫(kù)文件；,集成開(kāi)發(fā)環(huán)境,ARM SDT 2.5開(kāi)發(fā)環(huán)境 ADS1.2 開(kāi)發(fā)環(huán)境 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的使用，參看實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)講義,可以練習(xí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,實(shí)驗(yàn)一A：ARM SDT 2.5開(kāi)發(fā)環(huán)境 實(shí)驗(yàn)一B：ADS1.2 開(kāi)發(fā)環(huán)境 實(shí)驗(yàn)一C：超級(jí)終端設(shè)置及BIOS功能使用 實(shí)驗(yàn)二 ARM的串行口實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)三 鍵盤(pán)及LED驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)四 D/A接口試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)五 ARM的A/D接口實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)六 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)七 LCD的驅(qū)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)八 觸摸屏程序設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)九 CAN總線通訊實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十 定時(shí)器中斷和驅(qū)動(dòng)程序?qū)嶒?yàn),實(shí)驗(yàn)十一 BOOTLOADER實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十二A C/OS-II在ARM微處理器上的移植及編譯 實(shí)驗(yàn)十二B 完善的C/OS-開(kāi)發(fā)框架 實(shí)驗(yàn)十三 音頻實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十四 繪圖的API函數(shù) 實(shí)驗(yàn)十五