微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)-第一章-概述資料

1、自動化工程學(xué)院賴小紅 地址:主樓C2-508 電話: 61831430 E-mail : 2022/9/11星期1 第3,4節(jié) 二教108 星期3 第5,6節(jié) 二教108 星期5 (單) 第1,2節(jié) 二教204 教學(xué)總學(xué)時：80 （課堂教學(xué)：64 實(shí)驗(yàn)：16） 一：概述 4課時 二：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與工作原理 10課時 三：微處理器體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù) 6課時 四：總線技術(shù)與總線標(biāo)準(zhǔn) 6課時 五： 存儲器系統(tǒng) 8課時 六：輸入輸出接口 6課時 七：ARM微處理器編程模型 4課時 八：ARM匯編指令 4課時 九：ARM程序設(shè)計(jì) 4課時 十: 基于ARM微處理器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5課時十一: 基于

2、ARM微處理器的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5課時十二: 基于ARM微處理器核的SOC設(shè)計(jì) 2課時ARM集成開發(fā)環(huán)境建立ARM匯編實(shí)現(xiàn)LED控制實(shí)驗(yàn)ARM匯編實(shí)現(xiàn)串口通信實(shí)驗(yàn)ARM-Linux開發(fā)環(huán)境建立ARM-Linux下模塊方式驅(qū)動程序?qū)嶒?yàn)ARM-Linux下鍵盤及數(shù)碼管驅(qū)動程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)ARM-Linux下LCD驅(qū)動程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)ARM-Linux下觸摸屏驅(qū)動程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)ARM-Linux下SD卡驅(qū)動程序及文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)ARM-Linux下AC97音頻驅(qū)動程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)ARM-Linux下以太網(wǎng)通信實(shí)驗(yàn)5/30平時： 10%期中： 15%期末： 60%實(shí)驗(yàn)： 15%注意：平時，期中及實(shí)驗(yàn)必須有成績，缺一按

3、不及格處理。若有特殊情況，必須有學(xué)校相關(guān)部門證明。課程的重要性:3+6基礎(chǔ)課、應(yīng)用廣、研究生復(fù)試?yán)碚撀?lián)系實(shí)際非常緊密的課程, 課程內(nèi)容多、更新極快。主動參與、發(fā)現(xiàn)、探究。多探討交流，但要獨(dú)立完成作業(yè)。積極參與實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)動手能力，培養(yǎng)分析解決實(shí)際問題的能力。-最重要的是要培養(yǎng)對該課程相關(guān)知識的興趣微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第二版）李廣軍等，電子工業(yè)出版社 ，2010 微機(jī)系統(tǒng)原理與接口技術(shù)李廣軍等，電子科技大學(xué)出版社，2005 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（第5版）郭新房等譯. Stephen D. Burd著，清華大學(xué)出版社，2007計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)張晨曦等，高等教育出版社，2008 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)組成原理

4、潘松等，科學(xué)出版社，2007ARM體系結(jié)構(gòu)與編程杜春雷，清華大學(xué)出版社，20071.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展概述（了解）電子計(jì)算機(jī)發(fā)展概述普適計(jì)算與泛在通信1.2 集成電路與SoC設(shè)計(jì)（理解）集成電路技術(shù)的發(fā)展基于IP的SoC設(shè)計(jì)1.3 先進(jìn)的處理器技術(shù)（了解）片上多核處理器(CMP)流處理器(Stream Processor)PIM(Processor In Memory)可重構(gòu)計(jì)算處理器1.4 嵌入式系統(tǒng)（理解）嵌入式系統(tǒng)的概念 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)中的處理器嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的意義已學(xué)習(xí)的課程？軟件類有：硬件類有：從兩個方面來學(xué)習(xí)：結(jié)構(gòu)，構(gòu)成計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

5、2022/9/1110/302022/9/1111/301940圖靈機(jī) 1946馮諾依曼計(jì)算機(jī)(電子管）1955晶體管計(jì)算機(jī)1957集成電路時代1978VLSI1980IBMPC2022/9/1112/ 53電子管(vacuum tube)時代晶體管(transistor)時代第一個晶體管的誕生2022/9/1113/ 532022/9/1114/ 53 第一塊IC誕生之后，基爾比在IRE(美國無線電工程師學(xué)會)的一次會議上宣布了“固體電路”(Solid circuit)的出現(xiàn)，這就是以后的“集成電路”的代名詞 。2022/9/1115/ 532022/9/1116/ 53微電子技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)

6、通信技術(shù)2022/9/1117/ 532022/9/1118/ 53普適計(jì)算設(shè)備和各種網(wǎng)絡(luò)整合在一起，清除“計(jì)算機(jī)”作為獲取數(shù)字服務(wù)的中央媒介地位，計(jì)算機(jī)徹底退居“幕后”泛在通信泛在通信與網(wǎng)絡(luò)無線傳感器物聯(lián)網(wǎng) CPU 90% 10%2022/9/1119/ 532022/9/1120/ 532022/9/1121/ 53無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成傳感器嵌入式計(jì)算技術(shù)網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)2022/9/1122/ 53感知傳遞處理Moore定律 微處理器內(nèi)晶體管集成度每18個月翻一番Bell定律 如果保持計(jì)算能力不變，微處理器的價格每18個月減少一半；每10年會有一類新的計(jì)算設(shè)備誕生：巨型機(jī)、小型機(jī)、工作站

7、、PC到PDA的演變、新一代計(jì)算設(shè)備Gilder定律 未來25年（1996年預(yù)言）里，主干網(wǎng)的帶寬將每6個月增加一倍；Metcalfe定律 網(wǎng)絡(luò)價值同網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的平方成正比；2022/9/1123/ 532022/9/1124/ 53什么是集成電路？集成電路兩個重要標(biāo)志集成規(guī)模特征尺寸SoC:在一個微電子芯片上將信息的采集、傳輸、存儲和處理等功能集成在一起系統(tǒng)級芯片 (SOC) 技術(shù)系統(tǒng)知識 (硬件與軟件)電路設(shè)計(jì)知識 (DAC、ADC 等)制造工藝知識(90nm, 65nm, 45nm)晶圓工藝知識(300mm 晶圓)A/DA/D數(shù)字射頻處理器數(shù)字濾波與控制混合信號處理器 數(shù)字 基帶混合信號

8、處理器支撐技術(shù)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證技術(shù)IP核生成和復(fù)用技術(shù)超深亞微米工藝及納米IC設(shè)計(jì)技術(shù)2022/9/1125/ 53嵌入式系統(tǒng)是一門交叉學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)、微電子、網(wǎng)絡(luò)、通信、信號處理、傳感器等諸多領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)MEMS、片上系統(tǒng)SoC、納米材料、無線通信技術(shù)、信號處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的進(jìn)步以及互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)向集成化、微型化，智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。2022/9/1126/ 532022/9/1127/ 53 IEEE定義devices used to control, monitor，or assist the operation equipm

9、ent , machinery or plants 國內(nèi)普遍認(rèn)同的定義以各種形態(tài)嵌入到對象體系中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)芯片級（MCU、SoC）板級（單板、模塊）設(shè)備級（工控機(jī)）2022/9/1128/ 53以應(yīng)用為中心 軟、硬件可裁剪 對體積、功耗、實(shí)時性、可靠性、功能、成本等有嚴(yán)格約束2022/9/1129/ 53硬件軟件開發(fā)系統(tǒng)嵌入式處理器存儲器系統(tǒng)外部接口EMPUEMCUEDSPESoCEPSoC程序ROM數(shù)據(jù)RAM參數(shù)EEPROMNVRAM并行接口串行接口音視頻接口網(wǎng)絡(luò)接口嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件VxWorksc/OSWindows CE嵌入式Linux編譯器鏈接器調(diào)試器集成軟件環(huán)境硬件工具仿真器編程器在線調(diào)試工具外圍設(shè)備鍵盤LCD存儲設(shè)備音頻設(shè)備專用設(shè)備2022/9/1130/ 532022/9/1131/ 53網(wǎng)絡(luò)化、支持分布式計(jì)算可編程、可在線更新集成度提高、SoC/NoC開發(fā)平臺的完備化 友好的人機(jī)界面 32/3232/302022/9/1132/ 531. 信息的表示：各種編碼2. 數(shù)據(jù)的類型位（Bit） 、字節(jié)（Byte）、字（Word）、雙字（Doubleword）、 四字（Quardword） 1 bit=1個二進(jìn)制位1 Byte=8 bit1 Word=2 Byte 1 Doubleword=2 Word=4 Byte