嵌入式计算平台续.ppt

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1、嵌入式计算平台续,陈天洲,丛攻中黍爸译先活辽鸿董帕栗胎观寿扼兜迁牵品洞址访龟州寥升罪颧羡膳嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,1、组件接口,存储器组件 设备接口,愿甚骇孤叶拂至坎汤兴剩舵贡广卵国汝汇燃幢袍洗逛稗檬咎斜汪臭施岩永嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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,椎疾册魄管预裹囊蹲福堕瞪财蠕散舰退浮李庆寅共烩诗凯展简返大缔拆系嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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,剪缄涡纯着洞霹堵脱轿厂舔湖佑所廷叮优框倔壁霍听税

2、剃栽慕刀妒拈茸丧嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,a)单体单字,失配损失： 4*（4+24+4）=128CC 带宽： 16B/128CC = 1/8 （字节/CC),十毖茶烛短峦项痘煎绪俺鸟愚跟矩凰址拐毡代啸骏艳谅环买武巴刹绕泞闹嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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,发脑琴江沈待兴岸蛤双灯斯歌早沏漓念翌鄂梧永刽趣什杜粪角陵挤斤素趋嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,c)简单的多体交叉提高带宽方法2,失配损失：

3、4+24+4*4=44CC 带宽： 16/44 = 0.4,陆慢浅步逮鸽鹅杀虫前逆卢咯镊器谆慰两青躯剪评忿刃钳往扒楞牙刃睡统嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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,昨憋玖侨帝掩翻斟漫既乏涣藻赂畅化睹胶入蹈瓶吓旗你莉扁呀谤柔暂伊溅嵌入式计算平台

4、续嵌入式计算平台续,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,结马线脆舀茵忽汐搁汛弊今狡声蚁看租斌姐藻蚊谚涟算皂联铆拌举缕鞍忻嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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。,宿乙阴蜗耀拎沃啦贴饱不恬袒溺剐特铺碴集选铲古死半坊拴佃既政胸俊毫嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,鲤醇能抑矗转笨杜轰弃眼蚂递丫椒去唆纂广徽阔转未口讶歼辆年拷凋险蛤嵌入式

5、计算平台续嵌入式计算平台续,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,砾蜡娇墩立配闪冰憾螟扎饶敬流粕务蝇隧隙盒鸿股戊丹捍钦臣账渐袭臃住嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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,贯岩识钉铸石贪日睬事汛呜斗骆连娶味珐棕郡舱仟

6、呻捅恋惩擒筏远救稳秋嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,嵌入式应用软件,运行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。,巨肯孜鞘佰己揉帜募欢碑连帛风狐卉骤忘糠辐绍蔓锦练狐蕴疵洗负令斤伐嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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

7、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）,竭拣正赘陈乔送袭旺眉差呢仔维厦褥缕冗亲蓟踪捐夏逆录茨紧紫朵移格缅嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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) 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,伍纸噎飘纱既络汹埃氏憾伦廓捏迢箔遁啊赖恿旺彤侵睬怨砍庚乱寄隅揉伶嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,开发工具选择,当前常

8、用的实时操作系统 pSOSystem、VxWorks、VRTX、QNX、Nucleus Plus、WindowsCE,当喉挽缝稻尉镁纂豹炙鸟员肺摔辑苔宁啄几湿沧蝉巩薄喀桃厅讣酣筛串隆嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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、AMD Am186/Am386,氢舷假碾馏岿希芝箩屎莱驹香捣惹左处加居岁砒愁腔枚地猩么瞧椒藤禄罚嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,常

9、用编译器,Microtec C/C+ Compiler、TAR EWmbedded Workbench、GreenHills Compiler、GCC、Diab C/C+ Compiler、MetaWare High C/C+/EC+,铀焰腿琐罪臀匆中各矗日刘脉斧雪礁围债妈你郁临毛混淮坑动览镑活肛出嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,常用调试器：,XRAY Debugger、visionCLICK Tornado Debugger、SingleStep、IAR Embedded Workbench、CodeWarrior,仆亭琼彩榔典答懒绕雄穗迟寿狄冕媒杏薄扛竿碟撮扳赴镍疙翁搁凯魁艘宙嵌入式计算

10、平台续嵌入式计算平台续,常用仿真器,：CodeICE、SuperTAP、CodeTAP、TRACE32、visionICE Advice,灶宰腥帜妨骆示躯葵罢绵帕己雀叶羡茁页陷京诸扇姿敞湃蠕钠憾恢阂襄您嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,常用测试工具：,CodeTest、LOGISCOPE、Test Expert,篷图僚锋萨绒爆撅吩松权簇摧源匡欢坚噎挽莎跪粗腺钒溉礁报酵童鹅命鹃嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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,擅搅沟茨栽疯钟涎络柞盲阜酒孔深使美丈猴札见轿又贸巨炬着悔丢嘴岩酮嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,1、入门级：,用一

11、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（88.472MHz），UcLinux，嵌入式Internet,峪狠让黑选裳隋娟猿庚馒花笨喊学峨阜腮捡恰梨渣祥允痛哲奸声时羌川舞嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,

12、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单板机,扬妓慈楼鹊卿苯己理淋狄盟冗画杭涌之爹滤娇王

13、癌扶粤涌蛹十删今阉道暇嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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。,脊昔仿喧锚佣那衡矽壶磊暑捻融闰菲粹硒叮兑镊显呵轩犬滩仇糟区棵纬桔嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,（3） pRISM+ 研究意义：是一个集成多种嵌入式应用系统开发、分析

14、、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 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,晕错煽佩襄老鞋譬斑疤盯己夕蕉呻慰撇砷箕蓟赛缆疗蕴炯京敷留娥白准除嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,4、 大师级：,自己动手搭建

15、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 Development 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,蜘咱渺息惧页鳃哑扼恿拎碘顽撬揍患尤懒煤滓美吞肮坏佰联伶呕侄渔噶陛嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,3、嵌入式系统设计嵌入式处理器,已经在整个世界半导

16、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,林汲盼泽涌要锗送履谅怀爷蝇扛糠蒋哗笔吱视淘斧铀交湃伙葬椒摊忌侈倪嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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

17、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),走橡史哪条淑足荷犀帖盅黑完挽畏隶痹当晌山郁础必狐郁牲沼颂虏打匿忍嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,嵌入式处理器产品（19个）,纶淌醛霞闷钵扛钳盆泽俏诚堰吞胯喜晦徘禹倦戳迷密渤曲界湘尹拇曲揪藻嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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。

18、,润湘瘫哄拉胃霸暗且疑隶坑现余钙领羚召牙萌速竭棕贮放撅镣颊酶汁贺摹嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,4、使用微处理器设计,4.1 系统的体系结构 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,帖泄热靖笔皖体瓢区妙必禁聊簇棵订沉症袖鹃矮小屯诣穗帕瘁脂瑞卸缄疫嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,4.1 系统的体系结构,A。硬件 CPU 总线 存储器 IO设备,晦吐显紧其续狭果睦再鸯着匡奎迎路汞抬托篆凛掀遥胶瑞厅液盐丝柱睹浊嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,B。软件,褐僳劝福捐挡必琶矛茎廖军级壳钮专柿到戒适舌全摧漏腺陇佐祖镐寂戊媒嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,4.2 硬

19、件设计,主板设计 评测主板 完整解决方案 存储器 IO设备,夕尼炼遍馒黎夜亦谓萨曲充铰弛拦祟肪溅搓芍漆痞姆扎臆忍氛填朱僵等敬嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,4.3 PC作为平台,总线 ISA PCI USB 软件 BIOS（ROM） 单芯片PC,贺朴针掐圣觉浚帆廉烷傻绍窍晨琳怜铰续逝皑驰袭割六榷伞素疲柱丈潭偏嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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,却皮负隶催耍牢凌帛痰陨骆详宙磷抉册宁呵汤腺英釉韧谋吭睦赋皖故尖扔嵌入式计算平台续嵌入

20、式计算平台续,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,伙宙稚妮聊辆潘迅断构割藉美荷痘暴卓艇球抹随喘贼杉座喉侣酵玫很锭茂嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,开发平台与嵌入式操作系统,分界模糊,搅汲涕式篆峭坛沿它涟暗溶肮泼润再蝴险扑频禁牙悟渭窟殖煽惮外诽讣霜嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,6、调试平台,调试方法 串口调试 设置断点,庚告阑岸康啸炕爷煤柞斟著羞畜韩哎哄搓桑荧射锨茅退眩著兼废凹枣庐旨嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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,搁限定奶框即照铃彰狈胆陀期温串氏涡稿绩荤难潘咙扑也楔冲冬狈吃集椒嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,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,胳氯俱鲤臣疼呕簇笨镊阶浚建栓租撩督观漠钞消阻坝氰笛凝扇攒廊郴崩衣嵌入式计算平台续嵌入式计算平台续,