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1、第一讲第一讲嵌入式系统介绍嵌入式系统介绍电信学院电信学院 崔寅鸣崔寅鸣本讲主要内容本讲主要内容n n嵌入式系统概述嵌入式系统概述实验室介绍与课程说明实验室介绍与课程说明实验室介绍与课程说明实验室介绍与课程说明嵌入式系统概要介绍嵌入式系统概要介绍嵌入式系统概要介绍嵌入式系统概要介绍n nEELiod270开发系统介绍开发系统介绍ModuleModule板、板、板、板、EDREDR板板板板Banyan-UEBanyan-UE仿真器仿真器仿真器仿真器n nARM处理器简介处理器简介体系结构、编程模型、体系结构、编程模型、体系结构、编程模型、体系结构、编程模型、ARMARM指令系统指令系统指令系统指令
2、系统嵌入式系统概述嵌入式系统概述应用于航空航天军事应用于航空航天军事应用于消费电子产品应用于消费电子产品嵌入式嵌入式Internet应用应用嵌入式系统的定义（一）嵌入式系统的定义（一）IEEE对嵌入式系统的定义：对嵌入式系统的定义：Embedded system is a kind of device used to control,monitor or assist the operation of equipment,machinery or plant.“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置的装置”嵌入式系统的定义（二）嵌入式系统的定义（二）
3、一般的定义：一般的定义：嵌入式系统是以应用为中心和以计算机技嵌入式系统是以应用为中心和以计算机技术为基础的，并且软硬件是可裁减的，能术为基础的，并且软硬件是可裁减的，能满足应用系统对功能、可靠性、实时性、满足应用系统对功能、可靠性、实时性、成本、体积、功耗等指标的严格要求的专成本、体积、功耗等指标的严格要求的专用计算机系统。用计算机系统。简单说，嵌入式系统就是应用软件与系统硬简单说，嵌入式系统就是应用软件与系统硬件的一体化。件的一体化。嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点n n系统内核小：一般应用于小型电子装置。系统内核小：一般应用于小型电子装置。n n专用性强：软硬件结合紧密，针对硬件进专用性强
4、：软硬件结合紧密，针对硬件进行系统的移植。行系统的移植。n n系统精简：系统软件和应用软件紧密融合，系统精简：系统软件和应用软件紧密融合，部分无明显区别。部分无明显区别。n n实时多任务的操作系统：实时多任务的操作系统：合理调度多任合理调度多任务，务，RTOS开发平台。开发平台。n n专门的开发工具和环境。专门的开发工具和环境。实验室条件实验室条件n n深圳亿道公司深圳亿道公司EELiod270教学开发平台教学开发平台n nIntelXscale270IntelXscale270微处理器，微处理器，微处理器，微处理器，520MHz520MHzn n完善的硬件平台完善的硬件平台完善的硬件平台完善
5、的硬件平台n n支持支持支持支持WinCEWinCE和和和和LinuxLinux操作系统操作系统操作系统操作系统课程主要内容课程主要内容n nARM与与EEliod270开发系统介绍开发系统介绍n n嵌入式嵌入式Linux系统的构建与启动分析系统的构建与启动分析n n嵌入式嵌入式Linux下程序开发下程序开发课程特点课程特点n n理论结合实践，通过实验掌握知识、锻炼理论结合实践，通过实验掌握知识、锻炼能力能力n n课程涉及面广，要求软硬件综合能力高课程涉及面广，要求软硬件综合能力高硬件（嵌入式开发板、各种硬件接口）硬件（嵌入式开发板、各种硬件接口）硬件（嵌入式开发板、各种硬件接口）硬件（嵌入式
6、开发板、各种硬件接口）ARMARM汇编语言编程汇编语言编程汇编语言编程汇编语言编程C/C+C/C+语言编程语言编程语言编程语言编程LinuxLinux操作系统操作系统操作系统操作系统QTQT、JavaJava等等等等课程安排（一）课程安排（一）318周周n n3-5周理论课周理论课n n6-18周嵌入式周嵌入式Linux实验实验系统构建系统构建系统构建系统构建驱动程序实验驱动程序实验驱动程序实验驱动程序实验自选综合实验自选综合实验自选综合实验自选综合实验评分标准评分标准n n理论课：理论课：10n n实验：实验：90内部网络资源内部网络资源ftp服务器：，服务器：，port:21,user:e
7、mb，pwd:embeddedEELiodEELiod硬件平台资料硬件平台资料硬件平台资料硬件平台资料ADSADS开发系统资料开发系统资料开发系统资料开发系统资料嵌入式嵌入式嵌入式嵌入式LinuxLinux BSPBSP软件包软件包软件包软件包实验指导书实验指导书实验指导书实验指导书其他安装软件（虚拟机，其他安装软件（虚拟机，其他安装软件（虚拟机，其他安装软件（虚拟机，Redhat9Redhat9等）等）等）等）参考书及资料（一）参考书及资料（一）n nARM嵌嵌入入式式处处理理器器结结构构与与应应用用基基础础，北北航出版社，马忠梅等，航出版社，马忠梅等，2002n n嵌嵌入入式式系系统统In
8、tel StrongARM结结构构与与开开发，北航出版社，陈章龙等，发，北航出版社，陈章龙等，2002n nARM应应用用系系统统开开发发详详解解，清清华华大大学学出出版版社，李驹光等，社，李驹光等，2003n nRedhatLinux9从入门与精通，从入门与精通，MichaelJang著，邱仲潘等译，电子工业出版社著，邱仲潘等译，电子工业出版社n nLinux编程宝典，编程宝典，John Goerzen著，魏永著，魏永明等译，电子工业出版社明等译，电子工业出版社参考书及资料（二）参考书及资料（二）Alessandro Rubini，魏魏永永明明等等译译，linux设设备备驱驱动动程程序序，第
9、第二二版版，中中国国电电力力出出版版社社，2002 中国中国Linux论坛论坛 嵌入式开发网嵌入式开发网嵌入式系统的基本构成嵌入式系统的基本构成存储器及外围电路嵌入式处理器嵌入式操作系统应用软件n n嵌入式硬件系统嵌入式硬件系统嵌入式硬件系统嵌入式硬件系统嵌入式处理器嵌入式处理器嵌入式处理器嵌入式处理器各种类型存储器各种类型存储器各种类型存储器各种类型存储器模拟电路及电源模拟电路及电源模拟电路及电源模拟电路及电源接口控制器及接插件接口控制器及接插件接口控制器及接插件接口控制器及接插件n n嵌入式软件系统嵌入式软件系统嵌入式软件系统嵌入式软件系统板级支持包（板级支持包（板级支持包（板级支持包（B
10、SPBSP）操作系统（操作系统（操作系统（操作系统（OS/RTOSOS/RTOS）设备驱动（设备驱动（设备驱动（设备驱动（DeviceDriverDeviceDriver）协议栈（协议栈（协议栈（协议栈（ProtocolStackProtocolStack）应用程序（应用程序（应用程序（应用程序（ApplicationApplication）嵌入式处理器的分类嵌入式处理器的分类n n嵌入式微处理器（嵌入式微处理器（MPU)ARMARMDragonballMc9328Mx1DragonballMc9328Mx1Xscale270Xscale270n n嵌入式微控制器嵌入式微控制器(MCU)805
11、18051、P51XAP51XA、MC68HC05/11/12/16MC68HC05/11/12/16、6830068300等等等等 n n嵌入式嵌入式DSP处理器处理器n n嵌入式片上系统（嵌入式片上系统（SOC-SystemOnChip）n n嵌入式可编程片上系统（嵌入式可编程片上系统（EPSOC）ARM嵌入式微处理器嵌入式微处理器n nARMARM公司成立于公司成立于公司成立于公司成立于19901990年，年，年，年，SaxbySaxby和和和和1212名工程师名工程师名工程师名工程师n nARM=AdvancedRISCMachineRISC（精简指令集）（精简指令集）的典型代表的典型
12、代表32位处理器技术位处理器技术嵌入式领域的主力军嵌入式领域的主力军n nARMARM处理器有三大特点处理器有三大特点处理器有三大特点处理器有三大特点体积小、功耗低、成本低，性能高体积小、功耗低、成本低，性能高体积小、功耗低、成本低，性能高体积小、功耗低、成本低，性能高ARM/Thumb32/16ARM/Thumb32/16位双指令系统位双指令系统位双指令系统位双指令系统全球众多的合作伙伴全球众多的合作伙伴全球众多的合作伙伴全球众多的合作伙伴ARMn nARM的产品的产品ARM处理器内核，以知识产权（处理器内核，以知识产权（IP）形）形式提供给式提供给IC生产厂家生产厂家硬核：有和特定工艺相连
13、系的物理版硬核：有和特定工艺相连系的物理版图。图。软核：用硬件描述语言或软核：用硬件描述语言或C语言写成，语言写成，用于功能仿真用于功能仿真ARM开发工具、开发工具、SOC开发工具、评估开发工具、评估板等板等ARM公司不生产芯片公司不生产芯片ARMn n赢利模式：专利授权费赢利模式：专利授权费+版费版费n n目前在通信领域处于统治地位，目前在通信领域处于统治地位，100%的的CDMA手机和手机和85%以上的以上的WCDMA手机手机n nIntelInside&InsideInteln nARM芯片年出货量超过几十亿片芯片年出货量超过几十亿片n nARM营收中，手机芯片占营收中，手机芯片占2/3
14、ARM嵌入式微处理器嵌入式微处理器嵌入式操作系统简介嵌入式操作系统简介n n使用操作系统的好处和坏处使用操作系统的好处和坏处底层硬件抽象化，多任务，在比较复杂的应底层硬件抽象化，多任务，在比较复杂的应底层硬件抽象化，多任务，在比较复杂的应底层硬件抽象化，多任务，在比较复杂的应用情况下优势明显用情况下优势明显用情况下优势明显用情况下优势明显占用系统资源，简单应用情况下增加开发难占用系统资源，简单应用情况下增加开发难占用系统资源，简单应用情况下增加开发难占用系统资源，简单应用情况下增加开发难度度度度嵌入式操作系统特点嵌入式操作系统特点n n除具有普通操作系统的功能如任务调度、除具有普通操作系统的功
15、能如任务调度、中断处理等外，嵌入式操作系统还有以下中断处理等外，嵌入式操作系统还有以下特点：特点：编码体积小，适合有限的存储空间编码体积小，适合有限的存储空间编码体积小，适合有限的存储空间编码体积小，适合有限的存储空间面向应用，可裁减和移植面向应用，可裁减和移植面向应用，可裁减和移植面向应用，可裁减和移植部分要求实时性强，又称实时多任务操作系部分要求实时性强，又称实时多任务操作系部分要求实时性强，又称实时多任务操作系部分要求实时性强，又称实时多任务操作系统（统（统（统（RTOSRTOS）可靠性高以及较强的网络功能可靠性高以及较强的网络功能可靠性高以及较强的网络功能可靠性高以及较强的网络功能嵌入
16、式操作系统嵌入式操作系统n n通常按体系的分类通常按体系的分类通常按体系的分类通常按体系的分类WindowsWindows兼容系列兼容系列兼容系列兼容系列WindowsCE/NT/XPWindowsCE/NT/XPLinuxLinux类类类类嵌入式嵌入式嵌入式嵌入式Linux,uCLinux,RTLinuxLinux,uCLinux,RTLinuxAndroidAndroid及其派生的及其派生的及其派生的及其派生的iPhoneiPhone、oPhoneoPhone、LePhoneLePhone等等等等通信领域嵌入式操作系统通信领域嵌入式操作系统通信领域嵌入式操作系统通信领域嵌入式操作系统VxW
17、orks,Nucleus,VRTX,QNS,pSOSVxWorks,Nucleus,VRTX,QNS,pSOS其他如其他如其他如其他如SymbianSymbian、BlackBerryBlackBerry等等等等嵌入式操作系统结构嵌入式操作系统结构嵌入式嵌入式Linux特点特点免费和代码公开免费和代码公开免费和代码公开免费和代码公开支持多种硬件平台支持多种硬件平台支持多种硬件平台支持多种硬件平台可裁剪可裁剪可裁剪可裁剪使用成本低使用成本低使用成本低使用成本低强大的网络功能强大的网络功能强大的网络功能强大的网络功能支持支持支持支持GUIGUI开发开发开发开发丰富的开发技术资源丰富的开发技术资源丰
18、富的开发技术资源丰富的开发技术资源嵌入式系统的应用开发嵌入式系统的应用开发n n本实验室条件支持：本实验室条件支持：n n无无无无OSOSADSADS集成开发环境集成开发环境集成开发环境集成开发环境n n有有有有OSOS嵌入式嵌入式嵌入式嵌入式LinuxLinuxWindowsCEWindowsCE嵌入式产品开发过程嵌入式产品开发过程集成开发环境集成开发环境n nARM ADS（ARM Developer Suits）它是它是ARMARM公司的集成开发环境，包括命令行公司的集成开发环境，包括命令行开发工具、图形开发工具、实用工具和支持开发工具、图形开发工具、实用工具和支持软件软件4 4部分，可
19、以进行编辑、编译及调试部分，可以进行编辑、编译及调试C C、C+C+及汇编程序。及汇编程序。ARMARM汇编及汇编及C C程序的编辑、编译程序的编辑、编译AXDAXD调试调试嵌入式应用开发的调试嵌入式应用开发的调试由于嵌入式系统的可用资源有限，嵌入式开发和调试工作通常由于嵌入式系统的可用资源有限，嵌入式开发和调试工作通常要通过高性能的宿主机完成。要通过高性能的宿主机完成。嵌入式应用软件通过宿主机上的交叉编译器，完成交叉编嵌入式应用软件通过宿主机上的交叉编译器，完成交叉编译和连接后下载到目标机。译和连接后下载到目标机。宿主机：进行嵌入式软件开发的主机宿主机：进行嵌入式软件开发的主机目标机：将要开
20、发的目标板目标机：将要开发的目标板嵌入式开发的调试方法嵌入式开发的调试方法大致有以下几种调试方法：大致有以下几种调试方法：模拟调试方式模拟调试方式模拟调试方式模拟调试方式ROMMonitorROMMonitor方式（或方式（或方式（或方式（或AngelAngel方式）方式）方式）方式）ICEICE仿真仿真仿真仿真JTAGJTAG调试与仿真调试与仿真调试与仿真调试与仿真模拟开发调试方式模拟开发调试不需开发板硬件，一台不需开发板硬件，一台PCPC即可即可纯软件模拟嵌入式处理器的功能和指令。如纯软件模拟嵌入式处理器的功能和指令。如ARMARM公司的公司的ARMulatorARMulator模拟器。模
21、拟器。它虽然简单可行，但是缺乏在线调试和实时它虽然简单可行，但是缺乏在线调试和实时仿真功能。仿真功能。ROMMonitor调试方式（一）调试方式（一）ROMMonitor方式（或方式（或Angel方式）方式）ROM MonitorROM Monitor（或（或AngelAngel）是运行在目标机的）是运行在目标机的FlashFlash或或ROMROM的一段程序，它主要负责监控的一段程序，它主要负责监控目标机上被调试程序的运行情况。通过和宿目标机上被调试程序的运行情况。通过和宿主机的配合，完成嵌入式系统的调试。主机的配合，完成嵌入式系统的调试。它是目前低廉有效的一种调试方式。之前课它是目前低廉有
22、效的一种调试方式。之前课程使用程使用MetrowerksMetrowerks公司的公司的CodeWarriorCodeWarrior进行进行开发调试时要用到的开发调试时要用到的Metro-TRKMetro-TRK就属于这类就属于这类软件。软件。ROMMonitor调试方式（二）调试方式（二）ICE在线仿真模式在线仿真模式n n在线仿真在线仿真(InCircuitEmulator)传统硬件级仿真调试模式传统硬件级仿真调试模式 取取下下目目标标板板MPUMPU；在在线线仿仿真真器器可可以以完完全全仿仿真真MPUMPU的行为；通过卡座等连接到目标板。的行为；通过卡座等连接到目标板。它它支支持持单单步
23、步执执行行、断断点点、反反汇汇编编、源源程程序序级级调调试。试。优优点点：功功能能非非常常强强大大，软软硬硬件件均均可可做做到到完完全全实实时在线调试时在线调试 缺点：缺点：适合于简单的适合于简单的MPUMPU 一般滞后一般滞后MPUMPU几个月几个月 价格昂贵价格昂贵宿主机目标板仿真器硬件连接示意图JTAG仿真调试方式（一）仿真调试方式（一）n nJTAG（Joint Test Action Group）联合测）联合测试行动小组，是试行动小组，是IEEE的一个标准的一个标准n nJTAG初始主要用于芯片内部测试，可对初始主要用于芯片内部测试，可对具有具有JTAG接口的芯片的硬件电路进行边接口
24、的芯片的硬件电路进行边界扫描和故障检测界扫描和故障检测n n后用于调试：在芯片内部定义后用于调试：在芯片内部定义TAP（Test Access Port)，可以访问寄存器和挂在总线，可以访问寄存器和挂在总线上的设备上的设备JTAG仿真调试方式（二）仿真调试方式（二）n nJTAG调试器调试器n n硬件简单，只进行并口硬件简单，只进行并口硬件简单，只进行并口硬件简单，只进行并口/usb/usb和和和和JTAGJTAG接口的电接口的电接口的电接口的电平转换平转换平转换平转换n n主要工作由主机软件完成，如主要工作由主机软件完成，如主要工作由主机软件完成，如主要工作由主机软件完成，如JTAG/usb
25、JTAG/usb协议协议协议协议转换等转换等转换等转换等n n速度慢，一般速度慢，一般速度慢，一般速度慢，一般10K/s10K/s级别级别级别级别n nJTAG仿真器仿真器n n硬件复杂，除完成硬件复杂，除完成硬件复杂，除完成硬件复杂，除完成JTAG/usbJTAG/usb协议转换，可能协议转换，可能协议转换，可能协议转换，可能有有有有MPUMPU进行控制进行控制进行控制进行控制n n提供并口提供并口提供并口提供并口/USB/USB接口等，速度快接口等，速度快接口等，速度快接口等，速度快n n价格贵价格贵价格贵价格贵JTAG仿真调试方式（三）仿真调试方式（三）n nJTAG仿真器仿真器 ARM
26、ARM处理器为了方便调试，内含处理器为了方便调试，内含Embeded Embeded ICE ICE 宏单元，并留有宏单元，并留有JTAGJTAG调试接口，支持在调试接口，支持在线仿真。它无需目标存储器，不占用目标系线仿真。它无需目标存储器，不占用目标系统的端口。统的端口。使用集成开发环境配合使用集成开发环境配合JTAGJTAG仿真器是目前最仿真器是目前最常用的一种调试方式。常用的一种调试方式。宿主机目标板仿真器硬件连接示意图JTAG仿真调试方式（四）仿真调试方式（四）嵌入式嵌入式Linux开发调试开发调试嵌入式Linux工具链 交叉编译器交叉编译器GCCGCCarm-linux-gccarm
27、-linux-gcc项目管理工具项目管理工具MAKEMAKE调试工具调试工具GDBGDBbreakbreak设置断点设置断点RunRun执行程序执行程序StepStep单步跟踪进入单步跟踪进入NextNext单步不进入函数单步不进入函数Print,DisplayPrint,Display 显示变量值显示变量值QuitQuitEELiod270开发系统介绍开发系统介绍XScale架构架构PXA270n n时钟频率分时钟频率分312MHz、416MHz、520MHz及及624MHz四种四种n n内部集成内部集成IntelWirelessMMX技术，该技技术，该技术可提供额外的性能以支持术可提供额外
28、的性能以支持3D游戏和高级游戏和高级视频视频n n采用了采用了SpeedStep低功耗技术，通过智能低功耗技术，通过智能管理电压和频率变化实现节省高达管理电压和频率变化实现节省高达55%的的功耗功耗n n集成了快速捕捉（集成了快速捕捉（IntelQuickCapture）技术，使镜头支持技术，使镜头支持400万以上像素万以上像素XScale特点特点n n采用采用ARMV5TE指令集指令集n n无线无线MMX指令单元指令单元n nIMMU和和DMMUn nI-Cache和和D-Cachen n写缓冲器（写缓冲器（8入口的高速入口的高速FIFO）n n协处理器协处理器n n电源管理与性能监控电源管
29、理与性能监控n n调试单元调试单元XScale协处理器协处理器n nCP0：用于用于DSP处理，更好的处理多媒体处理，更好的处理多媒体信息，包含一个信息，包含一个40位累加器，并增加了位累加器，并增加了8条新的指令。条新的指令。n nCP1：用于无线用于无线MMX指令数据传输和状态指令数据传输和状态控制等控制等n nCP6：为为PXA27X新增的协处理器，主要新增的协处理器，主要用于减少访问中断控制寄存器的时间。用于减少访问中断控制寄存器的时间。n nCP14：用于系统的性能监视、时钟管理、用于系统的性能监视、时钟管理、电源管理和软件调试电源管理和软件调试n nCP15：用于用于MMU控制控制
30、PXA270XSBase270开发平台开发平台触摸屏8”TFTLCD640*480JTAG接口120pin 扩展接口PXA270520MHz32PinLCD接口数码管*4CF卡喇叭SD/MMC卡SIMCardCamera全功能串口RTCBattery红外收发器RS485红外串口CanBus以太网口USBHost音频输入输出USBSlave4*4矩阵键盘高亮度LED*8GPS模块接口步进电机BT串口功能转换开关直流电机Flash*32MSdram*64M平台硬件分层平台硬件分层n n分分EDR板（底板）和板（底板）和Module板（模块板板（模块板或核心板）或核心板）ModuleModule板板
31、板板 最小系统最小系统最小系统最小系统EDREDR板板板板功能接口板功能接口板功能接口板功能接口板Module板板n n包含以下部分包含以下部分MPUMPUIntelXscalePXA270520MHzIntelXscalePXA270520MHzSDRAMSDRAM双片，双片，双片，双片，64M64M，缺省地址空间是缺省地址空间是缺省地址空间是缺省地址空间是0 0 xa0000000 xa0000000 0 xafffffff 0 xafffffff FLASHFLASH双片，双片，双片，双片，32M32M，其缺省地址空间是其缺省地址空间是其缺省地址空间是其缺省地址空间是0 0 x00000
32、000 x00000000 0 x03ffffff 0 x03ffffff CPLDCPLD采用采用采用采用XilinxXilinx公司的公司的公司的公司的XC2C128XC2C128可编程可编程可编程可编程器件，丰富片选及加密器件，丰富片选及加密器件，丰富片选及加密器件，丰富片选及加密串口串口串口串口全功能调试串口全功能调试串口全功能调试串口全功能调试串口网络接口网络接口网络接口网络接口JTAGJTAG电源控制电源控制电源控制电源控制LP3971LP3971芯片，芯片，芯片，芯片，IntelSpeedStepIntelSpeedStep动态电动态电动态电动态电源管理技术源管理技术源管理技术源
33、管理技术Module板板n n另外还含有以下接口电路另外还含有以下接口电路音频控制接口电路音频控制接口电路音频控制接口电路音频控制接口电路PhilipsUCB1400PhilipsUCB1400芯芯芯芯片，内含片，内含片，内含片，内含10bits10bits的的的的ADCADCLCDLCD控制电路控制电路控制电路控制电路触摸屏控制电路触摸屏控制电路触摸屏控制电路触摸屏控制电路通过两个通过两个通过两个通过两个120pin120pin的连接器连接到的连接器连接到的连接器连接到的连接器连接到EDREDR板板板板Module板板EDR板板n nPCMCIA/CF卡接口卡接口n nMMC/SD卡接口卡接
34、口n nRTC实时时钟实时时钟n n数码管和数码管和LEDn n按键按键Sw1-sw4Sw1-sw4直入键盘直入键盘直入键盘直入键盘Sw5-sw16Sw5-sw16矩阵扫描矩阵扫描矩阵扫描矩阵扫描n nQuickCapture摄像头模块摄像头模块支持支持支持支持400400万万万万像素数码镜头，并能提供最大像素数码镜头，并能提供最大像素数码镜头，并能提供最大像素数码镜头，并能提供最大416416MbpsMbps的数据的数据的数据的数据传输速率传输速率传输速率传输速率EDR板板n nRS232BT_UARTBT_UART（蓝牙串口）（蓝牙串口）（蓝牙串口）（蓝牙串口）只有收发信号线只有收发信号线
35、只有收发信号线只有收发信号线IR_UARTIR_UART（红外串口）（红外串口）（红外串口）（红外串口）n nRS485n nGPS模块接口模块接口需另外的需另外的需另外的需另外的GPSGPS模块板模块板模块板模块板n nCAN总线接口总线接口汽车应用，使用汽车应用，使用汽车应用，使用汽车应用，使用270270的的的的SPISPI（串行外设接口）（串行外设接口）（串行外设接口）（串行外设接口）n n直流电机直流电机接口信号电压为接口信号电压为接口信号电压为接口信号电压为和和和和时，分别正向时，分别正向时，分别正向时，分别正向转动和反向转动转动和反向转动转动和反向转动转动和反向转动EDR板板n
36、n步进电机步进电机有方向端，四相步进有方向端，四相步进ABCDn nUSB接口接口两个两个两个两个HOSTHOST接口，支持接口，支持接口，支持接口，支持规范规范规范规范一个一个一个一个SLAVESLAVE接口接口接口接口n n扩展插槽扩展插槽CON10,CON11CON10,CON11可外接可外接可外接可外接AD/DAAD/DA模模模模块板块板块板块板n n电源电源外接外接外接外接+5+5V/3AV/3A，+12V/2A+12V/2A输出的开关电源输出的开关电源输出的开关电源输出的开关电源5v5v及经由变换的及经由变换的及经由变换的及经由变换的给各逻辑电路供电给各逻辑电路供电给各逻辑电路供电
37、给各逻辑电路供电12v12v给显示屏、步进电机、风扇供电给显示屏、步进电机、风扇供电给显示屏、步进电机、风扇供电给显示屏、步进电机、风扇供电EDR板板n n网络接口网络接口直接从直接从直接从直接从ModuleModule板引下来板引下来板引下来板引下来n n拨码开关拨码开关控制功能复用选择，例如控制功能复用选择，例如控制功能复用选择，例如控制功能复用选择，例如QuickQuickCaptureCapture是和马达，按键，是和马达，按键，是和马达，按键，是和马达，按键，485485共用信号线共用信号线共用信号线共用信号线EDR板板Banyan-U仿真器仿真器n n20pins的的JTAG接口和
38、接口和USB接口接口n n支持支持ARM7/ARM9/XScale系列系列CPUn n支持支持，自动识别，自动识别n n核心部分使用核心部分使用CPLD设计设计n n使用使用USB接口供电接口供电n nJTAG接口电平由目标板决定，可以支持接口电平由目标板决定，可以支持多种电压的多种电压的CPUBanyan-U仿真器仿真器n n基础实验在线调试基础实验在线调试n nFLASH烧写烧写Banyan-UE仿真器安装使用仿真器安装使用n n仿真器的安装仿真器的安装解压解压解压解压到安装目录到安装目录到安装目录到安装目录n n仿真器使用仿真器使用执行执行执行执行，识别处理器（见下图），识别处理器（见下
39、图），识别处理器（见下图），识别处理器（见下图）Daemon图图Banyan仿真器烧写仿真器烧写FLASHn n执行执行，识别，识别flash器件型号，器件型号，DeviceIDn n选择要烧写的镜像文件，设置好烧录地址选择要烧写的镜像文件，设置好烧录地址（flash地址是地址是0 x000 x003ffffff是是PAX270处理器上电起始执行地址处理器上电起始执行地址n n烧写过程：选择烧写过程：选择AUTO，选中其中的，选中其中的erase，program，verify三项，三项，start!Flashwriten n参见参见Banyan-UBanyan-U软件手册软件手册软件手册软件手
40、册.pdf.pdfBanyan-UBanyan-U硬件手册硬件手册硬件手册硬件手册.pdf.pdfFlashWriteFlashWrite使用手册使用手册使用手册使用手册.pdf.pdf目前已购买的独立功能模块目前已购买的独立功能模块n n蓝牙模块蓝牙模块n nGPRS模块模块n nGPS模块模块EELiod270软件软件n n目前提供目前提供WindowsCE和和Linux两种嵌入两种嵌入式式OS的支持的支持平台配套手册和软件平台配套手册和软件n n实验平台实验平台使用手册使用手册使用手册使用手册(WindowsCE(WindowsCE和和和和Linux)Linux)上机指导书上机指导书上机
41、指导书上机指导书基础实验上机指导书基础实验上机指导书基础实验上机指导书基础实验上机指导书WindowsCEWindowsCE上机指导书上机指导书上机指导书上机指导书LinuxLinux上机指导书上机指导书上机指导书上机指导书BSPBSP光盘光盘光盘光盘(WindowsCE(WindowsCE和和和和Linux)Linux)EELIODWinCE软件软件EELIODLinuxBSP软件软件WindowsCE实验代码实验代码n nWindowsCE平台搭建平台搭建n n线程同步调试线程同步调试n n驱动程序结构驱动程序结构n n进程通信进程通信n n数据库数据库n nIO接口接口-LEDn nIO
42、接口接口-电机电机n n动态链接库动态链接库WindowsCE实验代码实验代码n n无线网络通信无线网络通信n nPing和和UDP实验实验n n设备驱动实验设备驱动实验n n串口实验串口实验n nCAN总线实验总线实验n nCF和和SD实验实验n nUSB摄像头摄像头Linux实验代码实验代码n n常用命令及工具常用命令及工具n nMakefile实验实验n nBootloadern n内核编译内核编译n n文件系统制作文件系统制作n nGUI应用应用n n驱动程序结构驱动程序结构n nIO驱动驱动Linux实验代码实验代码n nSD卡驱动卡驱动n nUSB驱动驱动n nQT移植移植n n串
43、口通信串口通信n nGPRS和和GSM通信通信n nWebServer移植移植n nUSB摄像头摄像头n n嵌入式数据库嵌入式数据库ARM处理器简介处理器简介ARM体系结构的发展体系结构的发展ARM简介简介ARM处理器命名规则处理器命名规则ARM7TDMIARM7TDMI核命名规则核命名规则 7 7 7 7 体系结构体系结构体系结构体系结构 T T T T Thumb Thumb Thumb Thumb 代码支持代码支持代码支持代码支持 (16 bit(16 bit(16 bit(16 bit 指令指令指令指令)D D D D Debug Debug Debug Debug 硬件调试模块支持硬
44、件调试模块支持硬件调试模块支持硬件调试模块支持M M M M 加强的乘法支持加强的乘法支持加强的乘法支持加强的乘法支持I I I I EmbeddedICE Logic EmbeddedICE Logic EmbeddedICE Logic EmbeddedICE LogicS S S S 可综合的软核可综合的软核可综合的软核可综合的软核E E E E DSP DSP DSP DSPJ J J J Jazeller Jazeller Jazeller Jazeller，允许直接执行允许直接执行允许直接执行允许直接执行JavaJavaJavaJava字节码字节码字节码字节码ARM处理器支持的运行
45、模式处理器支持的运行模式ARMARM处理器共支持处理器共支持7 7种运行模式，分别为：种运行模式，分别为：用户（用户（usrusr）：）：ARMARM处理器正常的程序执行状态；处理器正常的程序执行状态；系统模式（系统模式（syssys）：）：运行具有特权的操作系统任务；运行具有特权的操作系统任务；快速中断（快速中断（fiqfiq）：）：用于高速数据传输或通道处理；用于高速数据传输或通道处理；外部中断（外部中断（irqirq）：）：用于通用的中断处理；用于通用的中断处理；管理模式（管理模式（svcsvc）：）：操作系统使用的保护模式；操作系统使用的保护模式；中止中止(abt)abt)：当数据或指
46、令访问中止时进入该模式，可用于虚当数据或指令访问中止时进入该模式，可用于虚拟存储及存储保护；拟存储及存储保护；未定义未定义(und)und)：当未定义指令执行时进入该模式，可用于硬件当未定义指令执行时进入该模式，可用于硬件协处理器的软件仿真。协处理器的软件仿真。ARM处理器运行模式处理器运行模式n n除用户模式之外的其余除用户模式之外的其余6 6种称为非用户模式，或种称为非用户模式，或特权模式（特权模式（Privileged ModesPrivileged Modes）；）；而特权模式中，而特权模式中，除系统模式之外的其余除系统模式之外的其余5 5种又称为异常模式种又称为异常模式（Except
47、ion ModesException Modes）。）。n n用户程序运行在用户模式下，不能访问一些受操用户程序运行在用户模式下，不能访问一些受操作系统保护的系统资源。应用程序也不能直接进作系统保护的系统资源。应用程序也不能直接进行处理器模式的切换。当需要进行处理器模式切行处理器模式的切换。当需要进行处理器模式切换时，应用程序可以产生异常处理，在异常处理换时，应用程序可以产生异常处理，在异常处理过程中进行处理器处理器模式的切换。这种体系过程中进行处理器处理器模式的切换。这种体系结构可以使系统控制整个系统的资源。结构可以使系统控制整个系统的资源。ARM处理器运行模式处理器运行模式n n当应用程序
48、发生异常中断时，处理器进入相应的异常模式。在每一种异常模式中都有一组寄存器，供相应的异常处理程序使用，这样就可以保证在进入异常模式时，用户模式下的寄存器（保存了程序运行状态）不被破坏。系统模式系统模式n n系统模式并不是通过异常过程进入的，它和用户模式具有完全一样的寄存器。但是系统模式属于特权模式，可以访问所有的系统资源，也可以直接进行处理器模式切换。它主要供操作系统任务使用。通常操作系统的任务需要访问所有的系统资源，同时该任务仍然使用用户模式的寄存组，而不是使用异常模式下相应的寄存器组，这样可以保证当异常中断发生时可以正常保存当前工作状态，进行模式切换。ARM的寄存器组织的寄存器组织ARMA
49、RM处理器共有处理器共有3737个个3232位寄存器，其中位寄存器，其中3131个为通用个为通用寄存器，寄存器，6 6个状态寄存器个状态寄存器。ARMARM状态下的寄存器组织状态下的寄存器组织 未分组寄存器未分组寄存器R0R7R0R7 分组寄存器分组寄存器R8R14R8R14 程序计数器程序计数器R15R15（PCPC）当前程序状态寄存器当前程序状态寄存器(CPSR)CPSR)备份的程序状态寄存器备份的程序状态寄存器(SPSR)SPSR)Thumb状态下的寄存器组织状态下的寄存器组织ThumbThumb状态下的寄存器组织状态下的寄存器组织 通用寄存器通用寄存器R0R7R0R7 程序计数器程序计
50、数器PCPC 堆栈指针堆栈指针SP(R13)SP(R13)连接寄存器连接寄存器LRLR CPSRCPSR和和SPSRSPSRR13（SP堆栈指针）堆栈指针）n n每种异常模式都有备份寄存器每种异常模式都有备份寄存器R13_usr,R13_svc,R13_abt,R13_und,R13_usr,R13_svc,R13_abt,R13_und,R13_irq,R13_fiqR13_irq,R13_fiqn n用作堆栈指针用作堆栈指针每种异常模式有自己专用的栈地址每种异常模式有自己专用的栈地址每种异常模式有自己专用的栈地址每种异常模式有自己专用的栈地址R13R13用于被中断程序的现场保护，即保存需用