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1、嵌入式计算平台续,陈天洲,1、组件接口,存储器组件 设备接口,1.1 存储器组件,选用存储块来扩展获得高带宽存储器 三种主存结构 单体单字 单体多字 多体交叉,假设： 送地址：4CC 每个字的访问时间： 24CC 传输一个字的时间： 4CC 块大小： 4字,a)单体单字,失配损失： 4*（4+24+4）=128CC 带宽： 16B/128CC = 1/8 （字节/CC),b)单体多字提高带宽方法1,失配损失： 1*（4+24+4）= 32CC 带宽： 16B/32CC = 1/2 （字节/CC) 代价：多路转换器，可能影响命中时间 内存扩充不便、错误检测不便,c)简单的多体交叉提高带宽方法2,
2、失配损失： 4+24+4*4=44CC 带宽： 16/44 = 0.4,独立存储器模块提高带宽方法3 目的：优化顺序访问支持独立无关访问 公用地址线、数据线 设分开的地址线、数据线。 避免存储器访问模块冲突提高带宽方法4 取大的模块数 编译优化：内外循环转换， 数组大小2n 模块数取：（2n -1）的 质数 模块号=地址 mod 模块数 模块内地址=地址 mod 模块内字数 图（437/289） DRAM芯片内的交叉提高带宽方法5,1.2 设备接口,部分设备直接接在总线上，无逻辑接口 大部分通过逻辑接口连总线 不同设备不同接口逻辑,2、嵌入式系统设计框架,嵌入式系统设计 嵌入式系统框架图 简单
3、的，嵌入式系统可以分为嵌入式硬件与嵌入式软件。 嵌入式硬件指的是嵌入式系统中物理可见的部分。 撇开封装等因素，这里讨论的主要是嵌入式系统的硬件模块。,嵌入式硬件模块一般称为嵌入式系统板级产品。,提供了系统的各种资源，如存储、电源、接口、传感等等。 系统的各种资源由嵌入式处理器管理,嵌入式处理器,分为高端低端两个分叉的方向 低端的嵌入式系统使用的是低廉，简单控制的嵌入式系统，如报时功能等等，优点是是性价比高这个特点 高端嵌入式处理器一般是有大内存、高处理速度等特点 从“硬”的角度讲，高端嵌入式处理器大多是有JTAG口的，高端嵌入式处理器为网络互联与多媒体应用提供了广阔的平台,嵌入式应用软件,运行
4、在嵌入式操作系统平台上 早期的嵌入式系统中，如51,PIC单片机，没有嵌入式操作系统的 早期的嵌入式应用软件就要管理整个系统，考虑到系统的复杂性带来开发的难度，这样的系统只能适用于控制功能不多的场景。,嵌入式操作系统（Embedded OS）,在嵌入式系统中是一个承上启下的结构 统管系统的所有硬件资源，同时为嵌入式应用软件提供软接口（体现为一系列的API） 由于应用环境限制的缘故，嵌入式操作系统对实时性要求比较高（这也正是不要linux作为嵌入式操作系统的原因），系统容量不大（系统存储空间有限）,嵌入式系统的开发工具平台,包括: 实时在线仿真系统ICE (In-Circuit Emulator
5、) 实时多任务操作系统 (Real Time multi-tasking Operation System, RTOS) 、 嵌入式硬件模块 嵌入式仿真器 嵌入式仿真/模拟软件 嵌入式数据库 嵌入式通信协议等等,开发工具选择,当前常用的实时操作系统 pSOSystem、VxWorks、VRTX、QNX、Nucleus Plus、WindowsCE,常用处理器（未考虑DSP）,Intel 186EX、Intel 386ex、Intel 486/Pentium、Intel i960 8031/8051/8098、ARM Core Chip、Motorola 68K、Motolola PowerPC
6、、AMD Am186/Am386,常用编译器,Microtec C/C+ Compiler、TAR EWmbedded Workbench、GreenHills Compiler、GCC、Diab C/C+ Compiler、MetaWare High C/C+/EC+,常用调试器：,XRAY Debugger、visionCLICK Tornado Debugger、SingleStep、IAR Embedded Workbench、CodeWarrior,常用仿真器,：CodeICE、SuperTAP、CodeTAP、TRACE32、visionICE Advice,常用测试工具：,Cod
7、eTest、LOGISCOPE、Test Expert,构建嵌入式系统开发平台,1、入门级 2、训练级 3、高手级 4、大师级,1、入门级：,用一个开发商支持的开发模块（操作系统硬件开发模块（购买或租借）开发系统），目标是搭建一个系统。 相应的开发套件为： （1） 华恒HHCO5272-LCD-IDE-R1嵌入式Linux开发套件(价格9000元左右) 研究意义：ColdFire 5272（内置10/100以太网，66MHz），UcLinux（源代码支持） （2） WH5307SDK（模块WH5307SOM电路板WH5307DBSDK软件） 研究意义：ColdFire 5307（88.472M
8、Hz），UcLinux，嵌入式Internet,2、训练级：,用Linux/WinCE在现有硬件模块上跑起来，并对部分应用模块进行裁剪。应用开发的仿真。 （1） 以色列786CoreModule（价格100美金/片） 研究意义：PC兼容单板机，Celeron or Pentium-III selection, 400 - 700 MHz支持包括Linux、Dos（支持网络功能）、VxWorks和WindowsCE/98/NT等多种操作系统 （2） ARM教育版DeltaOS开发套件（DeltaCoreLambdaIDEARM7EHP） 研究意义：DeltaOS，LambdaTOOL，ARM7单
9、板机,3、高手级：,修改部分内核，重建操作系统，熟悉多个操作系统与多个处理器。着手定制硬件模块。 （1） CAD-UL Workbench 研究意义：X86系列CPU的开发环境和工具处于业界领先位 （2） CodeWarrior* IDE 研究意义： 提供统一的图形用户界面来集成各种开发工具，支持多种主机平台、多种编程语言、多种处理器和多种实时操作系统，称为下一代集成开发环境。,（3） pRISM+ 研究意义：是一个集成多种嵌入式应用系统开发、分析、测试工具的综合开发环境，是与pSOS实时操作系统结合得最紧密的集成开发环境。Tornadol/VxmWorks （4） TMS320VS5471
10、Development Bundle（Linux OS, drivers, utilities, GNU ARM + C54x Linux tools）（价格：$8999） 研究意义：DSP54xxARM7双核处理器 （5） 闻亭无线移动嵌入式开发平台SA1110 研究意义：StrongARM，PDA，蓝牙协议，WinCE,4、 大师级：,自己动手搭建操作系统内核，拥有自有产权的硬件产品。 （1） CCS 2.1 (OMAP)(价格$4500，相应的开发板子未计) 研究意义：DSP55xxARM9，高性能嵌入式处理器未来主流之一 （2） PXA250/210 开发平台1：Intel PCA D
11、evelopment Kits 开发平台2：Accelents PXA250 based IDPs（$5,495.00） 研究意义：PXA，Intel的XScale最新架构，高性能嵌入式处理器未来主流之一,3、嵌入式系统设计嵌入式处理器,已经在整个世界半导体市场中占去了94%的份额 Intel的Pentium和Motorola的PowerPC实际上仅占6%的市场份额 嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器 嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行体系结构有30几个系列,嵌入式处理器,嵌入式处理器的寻址空间一般从64kB到16MB，处理速度从0.1 MIPS到2000 MIPS，常
12、用封装从8个引脚到144个引脚。 嵌入式计算机可以分成下面几类 嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU) 嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP) 嵌入式片上系统(System On Chip),嵌入式处理器产品（19个）,国产嵌入式微处理器,北京中芯微系统技术有限公司在2002年国际集成电路研讨会暨展览会中展示了两块处理器。其中方舟二号主频为266MHz，性能在300MIPS以上。,4、使用微处理器设计,4.1 系统的
13、体系结构 4.2 嵌入式硬件组件的设计方法 4.3 PC机作为嵌入式系统平台的用法,4.1 系统的体系结构,A。硬件 CPU 总线 存储器 IO设备,B。软件,4.2 硬件设计,主板设计 评测主板 完整解决方案 存储器 IO设备,4.3 PC作为平台,总线 ISA PCI USB 软件 BIOS（ROM） 单芯片PC,5、开发平台,主机目标机通过串口/以太网连接 目标机：嵌入式系统 软件中包含与主机通讯模块 主机 将程序下载到目标机 在目标机上启动或者停止程序 检测目标机内存与寄存器,交叉编译,在A计算机上编译生产B计算机的代码 大部分情况下，Pc机作为主机,开发平台与嵌入式操作系统,分界模糊,6、调试平台,调试方法 串口调试 设置断点,调试策略 LED作为调试设备 电路内部仿真（ICE） 逻辑分析仪 CPU仿真器 协同认证工具,下次内容,嵌入式集成开发环境 编译器 源程序模拟器 实时在线仿真系统 调试器 测试工具 开发系统例子,