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1、嵌入式硬件设计 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望嵌入式硬件设计w嵌入式硬件设计的特点w硬件的四大关键技术w嵌入式硬件的开发流程w一个具体的开发实例w软cpu核NIOS II嵌入式硬件设计的特点w没有规则,量体裁衣w同系统软件密切相关 硬件所有的资源都很紧张的 为实现功能选用的每个芯片都是专用的,需要从底层进行开发 PC硬件 功能模块固定 体积大小固定 外部接口规范 功耗控制简单 嵌入式系统硬件 没有必须支持的功能 没有固定的体积大小 没有必须提供的接
2、口 功耗控制复杂硬件的四大关键技术wMcu 微控制器wDsp 数字信号处理器wFpge 可编程逻辑器件w内存 Eprom,Eeprom,Flash,Sram,Sdram 几种主要器件的比较应用硬件灵活性软件灵活性功耗开发Mcu复杂控制中高低HandbookDsp数据处理低中中Handbook算法Fpga接口设计简单控制高不支持 高Vhdl,Verilog嵌入式硬件的开发流程w确定嵌入式系统的需求(最关键)w体系结构设计,软硬件分割(最困难)w详细的硬件设计w软硬件的联调和集成w测试一个具体的开发实例BF533500M5249120MA/DD/ATVS-videoCVBSFlashSdramWl
3、anPs2红外以太网CPLD以太网控制器MP3解码器AmpD/A硬盘SPI12M设计中遇到的问题w两个分离中心,开发难度增大w系统速度瓶颈SPIw外部总线任务过于繁重wMp3解码速度受限wPCMCIA控制信号时序不兼容w指令Cache过小,软件加速困难w红外遥控软件解码,消耗资源过多wI/O不够不可能找到满足我们所有要求的CPU!软cpu核NIOS IIwFpga嵌入MCU是目前的一个趋势wNIOS II BasicswDesign your cpu as your wishwNIOS II 的不足wNIOS II 开发方法Fpga中嵌入cpu的优势wThe pins on the chip
4、can be rearranged to make board design easierwExtra pins and logic resources can be used for functions unrelated to the processorwXlinx(Powerpc)Atmel(ARM7TDMI),Altera(NIOS II)NIOS II BasicDesign your cpu as your wishwCustumize your softcore more or less a feature,3 kind of softcorewCustunmize your p
5、eripheral set add or remove your peripheralwCustunmize your instructions use custom instructions to increase system performance 3 kind of softcoreWhat can we do with NIOS II?BF533500M5249120MA/DD/ATVS-videoCVBSFlashSdramWlanPs2红外以太网CPLD以太网控制器MP3解码器AmpD/A硬盘SPI12M设计中遇到的问题w两个分离中心,开发难度增大w系统速度瓶颈SPIw外部总线任务过于繁重wMp3解码速度受限wPCMCIA控制信号时序不兼容w指令Cache过小,软件加速困难w红外遥控软件解码,消耗资源过多wI/O不够不可能找到满足我们所有要求的CPU!NIOS II的不足w速度慢,150MIPS。Sram工艺和连线特性使NIOS II无法提供一个高性能的可配置的片上总线w灵活性不是神话,实现高度的灵活性仍然有大的技术难度w功耗大,电源管理难于实现NIOS II的开发方法w硬件开发环境:Quartus II 4.0,SOPC builder,原理图设计,Cyclonewwww.opencore.org IP core下载w软件开发环境:IDE软件开发工具谢谢!