《(9.1)--1 嵌入式系统的概述单片机原理与应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(9.1)--1 嵌入式系统的概述单片机原理与应用.ppt（86页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第1章章嵌入式系统概述嵌入式系统概述EmbeddedSystemOverviewSTM32嵌入式系统课程内容嵌入式系统课程内容1、嵌入式系统概述嵌入式系统概述2 2、Cotex-M3Cotex-M3体系结构体系结构3 3、STM32STM32最小系统最小系统4 4、STM32STM32程序设计程序设计5 5、GPIOGPIO原理及应用原理及应用6 6、EXTIEXTI原理及应用原理及应用7 7、USARTUSART原理及应用原理及应用8 8、定时器定时器原理及应用原理及应用9 9、DMADMA原理及应用原理及应用1010、ADCADC原理及应用原理及应用1111、C/OSIIC/OSII嵌入
2、式操嵌入式操作系统基础作系统基础1212、C/OSIIC/OSII内核机制内核机制1313、嵌入式系统综合嵌入式系统综合设计实例设计实例课程成绩评定课程成绩评定u课程主要内容（课程主要内容（1818次课程，次课程，6 6个实验）共计个实验）共计4848学时学时u课程成绩：平时成绩（点名、作业、学习、实验）课程成绩：平时成绩（点名、作业、学习、实验）+期末综合考试期末综合考试u期末综合测试：期末综合测试：50%50%，平时成绩：，平时成绩：50%50%u平时成绩由点名、作业、学习、实验四项组成，学平时成绩由点名、作业、学习、实验四项组成，学习占习占20%20%，其它每项各占，其它每项各占10%1
3、0%2023/11/293参考教材参考教材u1、原子教你玩原子教你玩STM32-库函数版库函数版 例说例说STM32-库函数版库函数版张洋等张洋等 编著，北京航空航天大学出编著，北京航空航天大学出版社版社 u2、STM32嵌入式微控制器快速上手嵌入式微控制器快速上手 陈志旺等陈志旺等 编著，电子工业出版社。编著，电子工业出版社。2023/11/294第第1章章嵌入式系统概述嵌入式系统概述1.1.嵌入式系统嵌入式系统简介简介2.2.ARMARM体系结构体系结构及及系列系列微处理器微处理器3.3.Cotex-M3Cotex-M3系列微处理器简介系列微处理器简介4.4.STM32STM32系列微处理
4、器简介系列微处理器简介5.5.STM32STM32嵌入式系统的学习问题嵌入式系统的学习问题1.1嵌入式系统简介嵌入式系统简介A.A.嵌入式系统嵌入式系统定义定义B.B.嵌入式系统嵌入式系统特点特点C.C.嵌入式系统嵌入式系统应用应用D.D.嵌入式系统嵌入式系统分类分类E.E.嵌入式系统发展嵌入式系统发展嵌入式系统组成嵌入式系统组成1.1.1嵌入式系统定义嵌入式系统定义 随着计算机技术、网络技术和微电子技术随着计算机技术、网络技术和微电子技术的快速发展，人们进入了的快速发展，人们进入了后后PCPC时代时代，后，后PCPC时时代是一个代是一个嵌入式系统（嵌入式系统（Embedded SystemE
5、mbedded System）的）的网络时代网络时代，嵌入式技术正主宰后，嵌入式技术正主宰后PCPC时代。时代。“嵌入式系统嵌入式系统”实际上是实际上是“嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统”的简称。的简称。1.1.1嵌入式系统定义嵌入式系统定义(2)一、一、嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义 嵌入式系统是：嵌入式系统是：“以应用为中心，以计以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，对功能、算机技术为基础，软硬件可裁减，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专专用计算机系统用计算机系统”。1.1.1嵌入式系统定义嵌入式系统定义(3)嵌入式系统三要素：嵌
6、入式系统三要素：嵌入、专用、计算机嵌入、专用、计算机嵌入性：嵌入性：嵌入到对象体系中，有对象环境要求嵌入到对象体系中，有对象环境要求专用性：专用性：软、硬件按对象要求设计、裁减软、硬件按对象要求设计、裁减计算机：计算机：实现对象的智能化功能，是计算机实现对象的智能化功能，是计算机1.1.1嵌入式系统定义嵌入式系统定义(5)二、嵌入式系统的其它定义二、嵌入式系统的其它定义1、IEEE（国际电气和电子工程师协会）国际电气和电子工程师协会）的定义的定义 嵌入式系统是嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的操作机器和设备的装置装置”（Devicesusedtocont
7、rol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。）。1.1.1嵌入式系统定义嵌入式系统定义(6)2、中国微机学会的定义中国微机学会的定义嵌入式系统是以嵌入式系统是以嵌入式应用嵌入式应用为目的的计算为目的的计算机系统，可以分为机系统，可以分为芯片级、板卡级、系统级芯片级、板卡级、系统级三种类型。三种类型。芯片级嵌入的是含芯片级嵌入的是含程序或算法程序或算法的处理器；的处理器；板卡级嵌入的是系统中某个板卡级嵌入的是系统中某个核心模块板核心模块板；系统级嵌入的是主计算机系统。系统级嵌入的是主计算机系统。1.1.1嵌入式系统
8、定义嵌入式系统定义(7)3、国内学者认为、国内学者认为将一套将一套计算机控制系统计算机控制系统嵌入到具有某种完嵌入到具有某种完善的、特定功能的系统内（如各种机械设备）善的、特定功能的系统内（如各种机械设备），以实现对原有系统的计算机控制，这样的，以实现对原有系统的计算机控制，这样的计算机控制系统叫做嵌入式系统。计算机控制系统叫做嵌入式系统。主要由主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户应用软件嵌入式操作系统、用户应用软件等部分组成等部分组成。1.1.1嵌入式系统定义嵌入式系统定义(8)二、单片机和嵌入式系统二、单片机和嵌入式系统单片机属于嵌入式系统
9、单片机属于嵌入式系统，但功能不够强、，但功能不够强、性能不够高，性能不够高，是一种不够完善的嵌入式系统是一种不够完善的嵌入式系统。单片机与嵌入式系统的区别单片机与嵌入式系统的区别，从软件和硬，从软件和硬件两个方面：件两个方面：单片机数据处理能力有限、处理速度有限单片机数据处理能力有限、处理速度有限 单片机不使用操作系统单片机不使用操作系统 单片机无网络功能、无文件系统功能等单片机无网络功能、无文件系统功能等 1.1.2嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点主要有以下几个方面的特点（特征）主要有以下几个方面的特点（特征）1、专用性强专用性强2 2、系统精简（功能单一）、系统精简（功能单一）3 3、操作
10、系统可有可无，内核小、实时性强、操作系统可有可无，内核小、实时性强4 4、程序固化在存储器中、程序固化在存储器中5 5、可靠性高、可靠性高6 6、需要、需要专门工具开发和环境专门工具开发和环境7 7、与被嵌入设备有机结合，生命周期长、与被嵌入设备有机结合，生命周期长1.1.3嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用消费电子消费电子嵌入式应用嵌入式应用信息家电信息家电智能玩具智能玩具军事电子军事电子通信设备通信设备移动存贮移动存贮工控设备工控设备智能仪表智能仪表汽车电子汽车电子网络设备网络设备工工业业军事国防军事国防电子商务电子商务网网络络1.1.2嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用(3)嵌入式系统的应用
11、领域嵌入式系统的应用领域工业控制工业控制仪器仪表仪器仪表日常生活日常生活科学研究科学研究军事国防军事国防航空航天航空航天医疗卫生医疗卫生文化教育文化教育广播电视广播电视电信电信网络网络交通运输交通运输水利水利电力电力农业农业气象气象等等1.1.2嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用(3)当前我国的主要应用领域当前我国的主要应用领域 客户分布：客户分布：主要在电信、医疗、汽车、主要在电信、医疗、汽车、安全、工业控制和消费类等行业。安全、工业控制和消费类等行业。产品分布：产品分布：主要在消费类电子、通信、主要在消费类电子、通信、医疗、安全等行业。其中在消费类电子领域医疗、安全等行业。其中在消费类电子领
12、域占最大的市场份额。占最大的市场份额。发展重点：发展重点：移动多媒体、数字娱乐、移动多媒体、数字娱乐、手机终端、汽车电子、医疗产品等，成为嵌手机终端、汽车电子、医疗产品等，成为嵌入式系统应用市场的发展重点。入式系统应用市场的发展重点。嵌入式系统应用举例嵌入式系统应用举例举例：举例：2014年吴顺伟老师主持承担的年吴顺伟老师主持承担的横横向项目向项目：基于嵌入式技术的换热站无线基于嵌入式技术的换热站无线远程监控节点及其网络设计远程监控节点及其网络设计；详见技术；详见技术开发（委托研究）合同书（如图开发（委托研究）合同书（如图1所示）所示）讲解要点：项目采用了先进的嵌入式技讲解要点：项目采用了先进
13、的嵌入式技术，实现了换热站的远程控制和无人值术，实现了换热站的远程控制和无人值守的自动参数检测控制，保证了安全高守的自动参数检测控制，保证了安全高效的运行。效的运行。应用举例图1 嵌入式系统的举例-横向项目合同书主持人：吴顺伟计算机应用领域的划分计算机应用领域的划分桌面通用型桌面通用型高端服务型高端服务型小小型型专专用用型型嵌入式嵌入式InternetInternet应用应用后PC时代产品的蓬勃发展1.1.2嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用(5)嵌入式技术的应用手机嵌入式技术的应用手机韩国电信手机韩国电信手机/电视遥电视遥控器二合一产品控器二合一产品SonyEricsson超小型手机电超小型手
14、机电脑手机放在底座上成为电脑脑手机放在底座上成为电脑Nokia手机户外音响手机户外音响内置内置DVB-H移动电视手机移动电视手机p普通手机普通手机p智能手机智能手机与与PDA结合结合p智能家居智能家居p智能家电智能家电Roto-Rooter公司公司马桶马桶组合笔记本组合笔记本/ipod/冰冰箱箱/Xbox360/健身健身高科技的捕鼠器高科技的捕鼠器遮断红外线光束掉下笼子遮断红外线光束掉下笼子DangerBomb闹钟闹钟不起床就爆炸啰不起床就爆炸啰配备电子食谱配备电子食谱的锅铲的锅铲coo.boo智能型垃智能型垃圾桶圾桶i.Master浙江大学智能割草机浙江大学智能割草机浙江大学显示营浙江大学显
15、示营养智能果汁机养智能果汁机嵌入式技术的应用智能家居嵌入式技术的应用智能家居嵌入式技术的应用嵌入式技术的应用PDAp个人信息助理个人信息助理p掌上电脑掌上电脑PDA手机手机+GPS导航导航DopodU1000，且支持，且支持SkyPEMap-Star的的GPS定位设备定位设备华硕华硕GPS导航器导航器GPS导航器导航器Nokia6110四频四频HSDPA/GPS导航器导航器嵌入式技术的应用嵌入式技术的应用PMPiLuv可即时将视频录制到可即时将视频录制到iPod/闪存卡上，与以前技术相反闪存卡上，与以前技术相反Sony家用影音综合设备家用影音综合设备XtremeMac开发的开发的iPod音箱音
16、箱IPEVO支持支持Skype电话电话Nike的的iPod帽帽MeizuM8IpodnanoArchos带带Wifi的的704pPortableMediaPlayer作业：定义，作用，应用领域？p录音笔录音笔pFLY数字笔数字笔能能“看懂看懂”在专用纸上所写的内在专用纸上所写的内容容能能“阅读阅读”写作和纠正语法错误写作和纠正语法错误完成简单的算术运算完成简单的算术运算将英文互相翻译成西班牙文等将英文互相翻译成西班牙文等pGenius数字便笺数字便笺存储存储100页便笺页便笺2000LPI分辨率分辨率32MB板载内存板载内存可通过可通过USB连接电脑连接电脑笔迹识别软件笔迹识别软件pPolym
17、erVision手机书手机书嵌入式技术的应用办公用品嵌入式技术的应用办公用品嵌入式技术的应用手表嵌入式技术的应用手表pMartinFrey手表手表日程表、和手机联动日程表、和手机联动获取网络连接和获取网络连接和GPS定位信息定位信息p手表手机：手表手机：M3001英寸的显示屏、英寸的显示屏、USB接口接口可播放音乐、支持蓝牙可播放音乐、支持蓝牙pNike的的Speed+手表手表结合结合iPod和运动计测和运动计测p韩国防性罪犯的电子手镯韩国防性罪犯的电子手镯可追踪罪犯的定位和坐标可追踪罪犯的定位和坐标p爱国者视频爱国者视频MP4手表手表嵌入式技术的应用运动玩具游戏嵌入式技术的应用运动玩具游戏p
18、GTX公司定位的运动跑鞋公司定位的运动跑鞋内置的内置的GPS接收器和可充电电池接收器和可充电电池p遥控蜻蜓遥控蜻蜓p次世代三大主流次世代三大主流三款主机三款主机Xbox360，WII，PS3GameCubeXboX360PS3Wii,手柄手柄,手套手套,枪枪嵌入式技术的应用摄像器材嵌入式技术的应用摄像器材p数码相机数码相机pDV嵌入式技术的应用多媒体终端嵌入式技术的应用多媒体终端pIP电话电话p视频会议视频会议p可视电话可视电话视频电话视频电话语音识别电话语音识别电话网络视频电话网络视频电话IP电话电话嵌入式技术的应用家庭音响嵌入式技术的应用家庭音响p引入计算机技术的音响引入计算机技术的音响配
19、备配备B&O与与Core2Duo的的P.Guerra家庭影院家庭影院SonosZP80无线音响无线音响LGHDDVD/蓝光播放器蓝光播放器Motorola支持支持M卡的卡的HDDVR录像机录像机iPhone嵌入式技术的应用电视嵌入式技术的应用电视p高清电视高清电视p数字电视数字电视p立体显示技术立体显示技术LG内置数字录像机的内置数字录像机的LCDTV能输出能输出1080p高画质高画质影像的影像的iPodDock数字电视机顶盒数字电视机顶盒投影机，家庭影院、教学投影机，家庭影院、教学嵌入式技术的应用通讯设备嵌入式技术的应用通讯设备p有计算机能力的各种通讯设备有计算机能力的各种通讯设备p路由器路
20、由器/交换机交换机/防火墙等防火墙等Buffalo路由器路由器/USB网卡套装网卡套装VPN产品产品千兆网关防火墙千兆网关防火墙 思考：二者有何区别？嵌入式技术的应用仪器仪表嵌入式技术的应用仪器仪表pDCG(动态心电图仪动态心电图仪)p便携式多参数监护仪便携式多参数监护仪p中医指套传感器脉象虚拟仪器中医指套传感器脉象虚拟仪器p推拿手法测试仪推拿手法测试仪p电动机故障状态监测保护系统电动机故障状态监测保护系统监监控控仪仪手手持持仪仪嵌入式技术的应用交通相关嵌入式技术的应用交通相关p汽车电子汽车电子处理器个数可达三位数处理器个数可达三位数车载：娱乐，定位等车载：娱乐，定位等车控：车控：ABS、EB
21、D等等p其他其他中国版月球车中国版月球车汽车立体声音汽车立体声音响响HDRadio扩展包扩展包改装遮阳板改装遮阳板DVD/TV/MP3思考：中国首次探月活动是何时如何进行的？嵌入式技术的应用新兴硬件嵌入式技术的应用新兴硬件#1GPS/蓝牙双拼模块芯片蓝牙双拼模块芯片龙芯龙芯2号增强型处理器芯片号增强型处理器芯片Intel进入进入二十倍数二十倍数时代，五时代，五年后给我年后给我们们八十核八十核心处理器心处理器服用的服用的RFID芯片芯片IntelTolapai计划要把南北桥做在芯片中计划要把南北桥做在芯片中思考：定义，基本组成，原理，应用领域？思考：了解我国的CPU芯片生产水平？思考：中兴事件及
22、给我们的启示汽车电子：汽车电子：18个嵌入式控制模块、个嵌入式控制模块、CAN总线网络总线网络 思考：车联网的定义，基本组成，原理，应用领域？军事国防领域军事国防领域作战指挥系统：夜视扫描、作战指挥系统：夜视扫描、全球定位、指挥通信全球定位、指挥通信航天领域航天领域火星探路者火星探路者-基于基于VXworksVXworks1.1.3嵌入式系统的应用嵌入式系统的应用(6)二、从芯片和产品市场来看嵌入式系二、从芯片和产品市场来看嵌入式系统的应用统的应用 用于嵌入式系统设计与制造的用于嵌入式系统设计与制造的CPUCPU，每年，每年大概有大概有10-2010-20亿片亿片。据统计，每年只有据统计，每年
23、只有2%2%左右左右的计算机芯片用的计算机芯片用在台式在台式PCPC或便携式电脑上的，而或便携式电脑上的，而98%98%的的CPUCPU或或微控制器微控制器用在了嵌入式系统上。用在了嵌入式系统上。每年大约有每年大约有1 1万个新的嵌入式系统产品投万个新的嵌入式系统产品投入生产，而且越来越多的系统需要复杂的嵌入生产，而且越来越多的系统需要复杂的嵌入式操作系统。入式操作系统。1.1.4嵌入式系统组成嵌入式系统组成粗略划分：粗略划分：嵌入式处理器嵌入式处理器外围设备外围设备嵌入式操作系统嵌入式操作系统(可无可无)嵌入式应用软件嵌入式应用软件稍细划分：稍细划分：嵌入式处理器嵌入式处理器外围设备外围设备
24、驱动程序驱动程序嵌入式操作系统嵌入式操作系统应用接口应用接口嵌入式应用软件嵌入式应用软件1.1.4嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成(2)软软件件部部分分硬硬件件部部分分Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器Internet Information Services(IIS,互联网信息服务),Memory Management Unit，内存管理1.1.5嵌入式系统分类嵌入式系统分类按表观形式（硬件范畴）按表观形式（硬件范畴）芯片级嵌入芯片级嵌入(含程序和算法的处理器、单片机含程序和算法的处理器、单片机)模块级嵌入（系统中的某个核心模
25、块）模块级嵌入（系统中的某个核心模块）系统级嵌入（系统中的电路板）系统级嵌入（系统中的电路板）按实时性要求（软件范畴）按实时性要求（软件范畴）非实时系统（非实时系统（如如PDAPDA等等）软实时系统（软实时系统（消费类产品如消费类产品如MP3MP3、MP4MP4等等）硬实时系统（硬实时系统（导引头等工业和军工系统导引头等工业和军工系统）思考：何为实时性？1.1.6嵌入式处理器分类嵌入式处理器分类 按存储器结构分按存储器结构分（数据存储器、程序存储器）（数据存储器、程序存储器）普林斯顿结构（冯普林斯顿结构（冯.诺依曼结构）：诺依曼结构）：同一空间同一空间哈佛结构：哈佛结构：两个空间（两套总线）两
26、个空间（两套总线）按处理器结构分按处理器结构分 CISCCISC、RISC RISC：复杂、精简指令处理器：复杂、精简指令处理器 按处理器功能分按处理器功能分 MPUMPU：如：如MCS-51MCS-51、ARMARM、IntelIntel、DSPDSP等系列等系列MCUMCU：如：如MCS-51MCS-51、ARM ARM、MIPSMIPS系列系列SOCSOC、SOPCSOPC：片上系统、可编程片上系统：片上系统、可编程片上系统PLD/FPGA+IP+EDA-PLD/FPGA+IP+EDA-SOC/SOC/SOPCSOPC C/OS-IIC/OS-II：教学免费的、面向中小型嵌入式系统教学免
27、费的、面向中小型嵌入式系统应用。实时、小（几应用。实时、小（几KB）、多任务、可靠）、多任务、可靠VxworksVxworks：美国美国WindRiver（风河）公司于（风河）公司于1983年年开发，具有可靠、实时、可裁减特性。主要用于网络开发，具有可靠、实时、可裁减特性。主要用于网络设备（交换机、路由器）、通信等。归设备（交换机、路由器）、通信等。归intelWinCEWinCE：它是微软针对个人电脑以外的电脑产品所它是微软针对个人电脑以外的电脑产品所研发的嵌入式操作系统，而研发的嵌入式操作系统，而CE则为则为CustomerEmbedded的缩写。的缩写。Linux/Linux/CLinu
28、xCLinux：免费、源码开放操作系统，面免费、源码开放操作系统，面向没有向没有MMU【Memory Management Unit】硬件平台。硬件平台。PalmOS：Com公司产品，在公司产品，在PDA、掌上电脑市场、掌上电脑市场占据很大份额，具有开放的操作系统应用程序接口占据很大份额，具有开放的操作系统应用程序接口(API)，可让用户灵活方便地定制操作系统。，可让用户灵活方便地定制操作系统。1.1.7嵌入式操作系统嵌入式操作系统对对于于PCPC机机，其其开开机机后后的的初初始始化化处处处处理理理理器器器器配配配配置置置置、硬硬硬硬件件件件初初初初始始始始化化化化等等等等操操操操作作作作是是
29、由由BIOSBIOS（Basic Basic Input Input/Output/Output SystemSystem）完完成成的的，但但对对于于嵌嵌入入式式系系统统来来说说，出出于于经经济济性性、价价格格方方面面考考虑虑一一般般不不配配置置BIOSBIOS，因因此此我我们们必必须须自自行行编编写写完完成成这这些些工工作作的的程程序序。这这就就是是所所需需要要的的开开机机程程序序，在在嵌嵌入式中称为入式中称为BootLoaderBootLoader程序程序。系系统统加加电电复复位位后后，几几乎乎所所有有的的 CPUCPU都都从从由由复复位位地地址址上上取指令。取指令。因因此此在在系系统统加
30、加电电复复位位后后，处处理理器器将将首首先先执执行行 Boot Boot Loader Loader 程序。程序。启动程序启动程序BootLoader介绍介绍2023/11/2947启动程序启动程序BootLoader介绍（续）介绍（续）BootLoaderBootLoader是是系系统统加加电电后后、操操作作系系统统内内核核或或用用户户应应用用程程序序运运行行之之前前，首首先先必必须须运运行行的的一一段段程程序序代代码码。通通过过这这段段程程序序,为为为为最最最最终终终终调调调调用用用用操操操操作作作作系系系系统统统统内内内内核核核核、运运运运行行行行用用用用户户户户应用程序准备好正确的环境
31、应用程序准备好正确的环境应用程序准备好正确的环境应用程序准备好正确的环境。对对于于嵌嵌入入式式系系统统来来说说，有有的的使使用用操操作作系系统统，也也有有的的不不使使用用操操作作系系统统，但但在在在在系系系系统统统统启启启启动动动动时时时时都都都都必必必必须须须须运运运运行行行行BootLoaderBootLoaderBootLoaderBootLoader，为系统运行准备好软硬件环境。为系统运行准备好软硬件环境。系系统统启启动动代代码码完完成成基基本本软软硬硬件件环环境境初初始始化化后后，对对于于有有操操作作系系统统的的情情况况下下，启启动动操操作作系系统统、启启动动内内存存管管理理、任任务
32、务调调度度、加加载载驱驱动动程程序序等等，最最后后执执行行应应用用程程序序或或等等待待用用户户命命令令；对对于于没没有有操操作作系系统统的的系系统统直直接接执行应用程序或等待用户命令执行应用程序或等待用户命令2023/11/2948启动程序启动程序BootLoader介绍（续）介绍（续）系统的启动通常有两种方式，一种是可以直接从从Flash启动启动，另一种是可以将压缩的内存映像将压缩的内存映像文件从文件从Flash（为节省（为节省Flash资源、提高速度）资源、提高速度）中复制、解压到中复制、解压到RAM，再从，再从RAM启动启动。当电源打开时，一般的系统会去执行当电源打开时，一般的系统会去执
33、行当电源打开时，一般的系统会去执行当电源打开时，一般的系统会去执行ROMROM（应用较多的是（应用较多的是（应用较多的是（应用较多的是FlashFlash）里面的启动代码）里面的启动代码）里面的启动代码）里面的启动代码。这些代码是用汇编语言编写用汇编语言编写用汇编语言编写用汇编语言编写的，其主要作用在于初始化CPU和板上的必备硬件如内存、中断控制器等。有时候用户必须根据自己板子的硬件资源情况做适当的调整与修改。2023/11/29491.1.8嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展可以分为单片微机嵌入式系统的发展可以分为单片微机SCM【Single Chip Microcompute
34、r】、微控制器微控制器MCU 、SOC/SOPC三个阶段。三个阶段。嵌入式系统的诞生嵌入式系统的诞生由于单片机是伴随着微机诞生的，单片机属于由于单片机是伴随着微机诞生的，单片机属于嵌入式系统，因此嵌入式系统是伴随着微机诞生的。嵌入式系统，因此嵌入式系统是伴随着微机诞生的。1971年年Intel公司首先开发出了第一片公司首先开发出了第一片4位微处理位微处理器器4004，主要用于家用电器、计算器、高级玩具中。，主要用于家用电器、计算器、高级玩具中。4004的问世标志着嵌入式系统的诞生。的问世标志着嵌入式系统的诞生。1.1.8嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展(2)1 1、SCMSCM阶段阶段即单片微
35、机即单片微机(Single Chip Microcomputer)(Single Chip Microcomputer)、单片机阶段、单片机阶段 主要标志：主要标志：是将微机的几部分集成在一个是将微机的几部分集成在一个芯片中芯片中 代表机型：代表机型：主要有主要有IntelIntel的的MCS-48MCS-48、MCS-MCS-5151、MCS-96/98MCS-96/98等。等。1.1.8嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展(3)2、MCU阶段阶段即微控制器（即微控制器（MicroControllerUnit）阶段）阶段主要标志：主要标志：除了将微机的几部分集成在一个芯片除了将微机的几部分集成在
36、一个芯片中外，把控制所常用到的电路也集成到芯片中，如中外，把控制所常用到的电路也集成到芯片中，如A/D、D/A、RTC、PWM、USB、Watchdog等。等。Philips公司起着重要作用。公司起着重要作用。代表机型：代表机型：主要有中国深圳宏晶公司的主要有中国深圳宏晶公司的STC89LE52AD、STC12C5A60S2，Philips的的LPC935、SILICONLABS公司的公司的C8051Fxxx等等思考：何为Watchdog,作用作用？1.1.8嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展(4)3 3、SOC/SOC/SOPCSOPC SOCSOC即片上系统即片上系统（System On C
37、hipSystem On Chip）、）、SOPCSOPC即即可编程片上系统可编程片上系统(System On Programmable Chip (System On Programmable Chip)，在芯片上集成一个完整专用计算机系统，在芯片上集成一个完整专用计算机系统，单片单片系统系统。主要标志：主要标志：ICIC设计技术发展和设计技术发展和IPIP（Intellectual Property Intellectual Property 知识产权）软内核、知识产权）软内核、SIPSIP（Silicon IPSilicon IP）软内核的出现，产生了）软内核的出现，产生了SOC SOC
38、；EDA EDA(Electronic Design Automatic)(Electronic Design Automatic)工具工具（如（如VHDLVHDL）的发展，使外围电路简化在一个芯片上。）的发展，使外围电路简化在一个芯片上。IPIP软内核代表：软内核代表：ARMARM系列处理器系列处理器ARM7ARM7、ARM9ARM9、Cortex-M3Cortex-M3等以等以IPIP软内核转让。软内核转让。思考：何为软内软内核和硬内核核和硬内核,作作用用？1.1.8嵌入式系统的发展嵌入式系统的发展(6)#2二、嵌入式系统的发展方向二、嵌入式系统的发展方向根据应用的要求，根据应用的要求，沿
39、着高速度、网络化、沿着高速度、网络化、高可靠、小体积、低功耗、低成本高可靠、小体积、低功耗、低成本方向发展。方向发展。在生活方面、工作方面，以及所有领域，在生活方面、工作方面，以及所有领域，随着随着物联网物联网的发展应用，嵌入式系统的应用，的发展应用，嵌入式系统的应用，进入了爆炸式发展的阶段，正在改变着人们进入了爆炸式发展的阶段，正在改变着人们的生活和各种活动。的生活和各种活动。1.2ARM体系结构及系列处理器体系结构及系列处理器本节内容本节内容ARMARM公司简介公司简介 ARMARM体系结构简介体系结构简介3、ARM指令系统版本指令系统版本4、ARM体系结构演变体系结构演变5、ARM微处理
40、器简介微处理器简介1.2.1ARM公司简介公司简介ARMARM是是Advance RISC MachineAdvance RISC Machine 缩写。缩写。ARMARM的含义：的含义：ARMARM公司、公司、ARMARM微处理器或微处理器或IPCoreIPCoreARMARM技术技术（处理器架构，类似的有（处理器架构，类似的有x86x86、MIPMIP、SPowerPCSPowerPC架构）架构）ARMARM内核的微控制器内核的微控制器 ARMARM处理器在嵌入式领域占绝对优势：处理器在嵌入式领域占绝对优势：占占手机处理器手机处理器90%90%的市场份额，的市场份额，平板电脑处理平板电脑处
41、理器器80%80%的市场份额，的市场份额，上网本处理器上网本处理器30%30%的市场的市场份额。份额。1.2.1ARM公司简介公司简介ARMARM公司于公司于19911991年年1111月在英国剑桥成立月在英国剑桥成立，前身为，前身为AcornAcorn计算机公司。计算机公司。ARMARM公司是全球领先的公司是全球领先的16/3216/32位嵌入式位嵌入式RISCRISC微处理微处理器解决方案供应商。器解决方案供应商。ARMARM公司是知识产权公司是知识产权IPIP （Intellectual Intellectual Property Property）公司公司，本身不生产芯片，只转让设计许
42、可本身不生产芯片，只转让设计许可。全世界有几十家著名的半导体公司都使用全世界有几十家著名的半导体公司都使用ARMARM公司公司的授权，包括的授权，包括IntelIntel、IBMIBM、ATMELATMEL等。等。中国也有不少公司得到授权，如中兴、华为等，中国也有不少公司得到授权，如中兴、华为等，生产生产ARMARM微控制器。微控制器。ARMARM公司已成为移动通信、手持设备、多媒体数字公司已成为移动通信、手持设备、多媒体数字消费嵌入式解决方案的消费嵌入式解决方案的RISCRISC标准。标准。（3）ARM的全球合作伙伴的全球合作伙伴qqARMARM技术共享计划技术共享计划技术共享计划技术共享计
43、划ATAPATAP）q半导体和系统半导体和系统伙伴伙伴qq开发工具伙伴开发工具伙伴开发工具伙伴开发工具伙伴qq操作系统伙伴操作系统伙伴操作系统伙伴操作系统伙伴qq应用伙伴应用伙伴应用伙伴应用伙伴2023/11/29581.2.2ARM体系结构简介体系结构简介所谓体系结构，也就是系统结构、所谓体系结构，也就是系统结构、CPUCPU架构（包括指令集）。架构（包括指令集）。ARMARM公司定义了一系列的体系结构版本，公司定义了一系列的体系结构版本，以以vxvx表示某种版本，选择以及发展到了表示某种版本，选择以及发展到了v8v8版本版本。2.1.3ARM指令系统版本指令系统版本(8)体系结构体系结构A
44、RM微处理器核微处理器核ARMv3ARM6，ARM600，ARM610，ARM7DI，ARM710ARMv4T ARM7TDMI,ARM710T,ARM720TARM740TARMv4StrongARM，ARM8，ARM810ARMv4T ARM9TDMI，ARM920T，ARM940TARMv5TEARM9E-S，ARM10TDMI，ARM1020E(E:DSP)ARMv5TEJ ARM925EJ，ARM1022EJ(J:Java加速加速)ARMv6ARM11，ARM1156T2-S，ARM1156T2F-S，ARM1176JZ-S，ARM11JZF-SARMv7A款式，高端、复杂运算应用款
45、式，高端、复杂运算应用，接近接近PC，手机手机、平板平板R款式（款式（RealTimeController），高端实时控制），高端实时控制M款式（款式（MicroController），低端控制，类单片机），低端控制，类单片机ARMv8Cortex-A50系列，系列，64位处理器位处理器ARM处理器的主要特征处理器的主要特征#2采用采用RISCRISC体系结构体系结构指令长度固定（指令长度固定（32/1632/16位）位）流水线操作，流水线操作，1 1个时钟可执行个时钟可执行1 1条指令条指令每条指令均可按条件执行每条指令均可按条件执行Load/StoreLoad/Store型指令，具有多寄存
46、器的型指令，具有多寄存器的Load/StoreLoad/Store指令，多数操作数在寄存器中指令，多数操作数在寄存器中可通过协处理器扩展指令可通过协处理器扩展指令有高密度编码的有高密度编码的Thumb(16Thumb(16位位)指令集指令集思考：何为流水线，有何优势？ARM系列产品命名规则系列产品命名规则如：如：ARM7TDMI、ARM9TDMI、ARM920T(16KB+16KB)ARM926EJ-SARM926EJ-SFamily number 7:ARM7 9:ARM910:ARM1011:ARM11Memory system 2:Cache,MMU,Process ID 4:Cache
47、,MPU(内存保护单元内存保护单元)6:Write buffer,no cacheMemory size 0:Cache size(4-128KB)2:Reduced cache size 6:TCM(缓存可改变缓存可改变)tempered contral(cache)Memory 缓存缓存)SynthesizableExtensions E:DSP extension J:Jazelle extension T:Thumb support内容：内容：Cortex-M0Cortex-M1Cortex-M3Cortex-M41.3Cortex-M系列处理器简介系列处理器简介ARM Cortex-
48、M0ARM Cortex-M0简称简称CM0CM0，是最小的，是最小的ARMARM处理器。处理器。架构版本为架构版本为ARMv6ARMv6。CM0CM0的主要特点：的主要特点：最小的最小的ARM CPUARM CPU，与，与CM3CM3、CM4CM4兼容，是兼容，是8/168/16位位微控制器的升级换代产品。微控制器的升级换代产品。功耗低功耗低，仅用不到，仅用不到12K12K等效门等效门，功耗仅，功耗仅8585W/MHzW/MHz。开发简单开发简单，指令少（，指令少（5656条）条）优良的互联性优良的互联性，支持低功耗网络互联设备，支持低功耗网络互联设备主要应用：主要应用：医疗器械、测量控制、
49、游戏、互联设备医疗器械、测量控制、游戏、互联设备Cortex-M0处理器处理器思考：何为等效门？Cortex-M0处理器框图处理器框图WIC:唤醒中断唤醒中断控制器控制器嵌套向量中断控制器嵌套向量中断控制器(NestedVectoredInterruptController)ARMCortex-M1简称简称CM1，是第一个专门为，是第一个专门为FPGA设计设计SOC而开发的而开发的ARM处理器。处理器。ARMv6版本。版本。Cortex-M1处理器处理器TCMIF:紧耦合内紧耦合内存接口存接口思考：定义，基本组成，原理，应用领域？嵌套向量中断控制器嵌套向量中断控制器(NestedVectore
50、dInterruptController)Advanced High-performance Bus(AHB）ARM Cortex-M3ARM Cortex-M3简称简称CM3CM3。版本为。版本为ARMv7ARMv7主要特点：主要特点：采用采用Thumb-2Thumb-2指令集指令集，比，比ThumbThumb具有更高的具有更高的代代码密度码密度和更高的性能。和更高的性能。提高了中断的性能提高了中断的性能，数量多、速度快，数量多、速度快低功耗、低成本低功耗、低成本高性能、易使用高性能、易使用 Cortex-M3处理器处理器思考：定义？ARMCortex-M3简称简称CM3。版本为。版本为AR