嵌入式硬件基礎(chǔ)

關(guān)于嵌入式硬件基礎(chǔ)嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)硬件部分嵌入式系統(tǒng)軟件部分如人的大腦，決定了硬件的操作模式。通過(guò)良好的操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序，把硬件功能發(fā)揮到極至。如人的手、腳、神經(jīng)等部位，決定了嵌入式系統(tǒng)的先天功能。如運(yùn)算能力和I/O接口等。第2頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天主要內(nèi)容1324基本組成嵌入式處理器總線存儲(chǔ)器第3頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天

嵌入式微處理器總線存儲(chǔ)器輸入/輸出接口和設(shè)備嵌入式系統(tǒng)硬件組成第4頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天嵌入式微處理器指令系統(tǒng)CISC：復(fù)雜指令集（ComplexInstructionSetComputer）具有大量的指令和尋址方式，指令長(zhǎng)度可變8/2原則：80%的程序只使用20%的指令大多數(shù)程序只使用少量的指令就能夠運(yùn)行。RISC：精簡(jiǎn)指令集（ReducedInstructionSetComputer)只包含最有用的指令，指令長(zhǎng)度固定確保數(shù)據(jù)通道快速執(zhí)行每一條指令使CPU硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得更為簡(jiǎn)單第5頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天CISC與RISC的對(duì)比類(lèi)別CISCRISC指令系統(tǒng)指令數(shù)量很多，通常>200較少，通常少于100執(zhí)行時(shí)間有些指令執(zhí)行時(shí)間很長(zhǎng)，如整塊的存儲(chǔ)器內(nèi)容拷貝；或?qū)⒍鄠€(gè)寄存器的內(nèi)容拷貝到存貯器沒(méi)有較長(zhǎng)執(zhí)行時(shí)間的指令編碼長(zhǎng)度編碼長(zhǎng)度可變，1-15字節(jié)編碼長(zhǎng)度固定，通常為4個(gè)字節(jié)尋址方式尋址方式多樣簡(jiǎn)單尋址操作可以對(duì)存儲(chǔ)器和寄存器進(jìn)行算術(shù)和邏輯操作只能對(duì)寄存器進(jìn)行算術(shù)和邏輯操作，Load/Store體系結(jié)構(gòu)編譯難以用優(yōu)化編譯器生成高效的目標(biāo)代碼程序采用優(yōu)化編譯技術(shù)，生成高效的目標(biāo)代碼程序第6頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)嵌入式微處理器指令系統(tǒng)第7頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)指令寄存器控制器算邏單元輸入輸出中央處理器存儲(chǔ)器程序指令0指令1指令2指令3指令4數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)0數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2第8頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天哈佛體系結(jié)構(gòu)指令寄存器控制器算邏單元輸入輸出CPU程序存儲(chǔ)器指令0指令1指令2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)0數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2地址指令地址數(shù)據(jù)第9頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天Motorola公司DSP56311結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)第10頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天總線嵌入式系統(tǒng)的總線一般集成在嵌入式微處理器中。從微處理器的角度來(lái)看，總線可分為片外總線和片內(nèi)總線。選擇總線和選擇嵌入式微處理器密切相關(guān)，總線的種類(lèi)隨不同的微處理器的結(jié)構(gòu)而不同。第11頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天存儲(chǔ)器嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)器包括cache、主存和外存。大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的代碼和數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在處理器可直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)空間即主存中。系統(tǒng)上電后在主存中的代碼直接運(yùn)行。外存是處理器不能直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)器，用來(lái)存放各種信息。第12頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天存儲(chǔ)器寄存器高速緩存SRAM主存儲(chǔ)器SDRAM本地存儲(chǔ)器Flash、ROM、磁盤(pán)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器Flash、ROM、磁盤(pán)時(shí)鐘周期01—1010—10020,000,000分層結(jié)構(gòu)第13頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天主要內(nèi)容1324基本組成嵌入式處理器總線存儲(chǔ)器第14頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天嵌入式微處理器的分類(lèi)嵌入式微處理器種類(lèi)繁多，按位數(shù)可分為4位、8位、16位、32位和64位。按用途來(lái)分，嵌入式微處理器可分為嵌入式DSP和通用的嵌入式微處理器兩種：嵌入式DSP：專(zhuān)用于數(shù)字信號(hào)處理，采用哈佛結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)分開(kāi)存儲(chǔ)，采用一系列措施保證數(shù)字信號(hào)的處理速度。通用的嵌入式微處理器：一般是集成了通用微處理器的核、總線、外圍接口和設(shè)備的SOC芯片，有些還將DSP作為協(xié)處理器集成。

第15頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天嵌入式微處理器的特點(diǎn)集成度體系結(jié)構(gòu)指令集性能功耗和管理第16頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天嵌入式微處理器的集成度

嵌入式微處理器是面向應(yīng)用的，其片內(nèi)所包含的組件的數(shù)目和種類(lèi)是由它的市場(chǎng)定位決定的。 在最普通的情況下，嵌入式微處理器包括：片內(nèi)存儲(chǔ)器：部分嵌入式微處理器外部存儲(chǔ)器的控制器，外設(shè)接口(串口，并口)LCD控制器：面向終端類(lèi)應(yīng)用的嵌入式微處理器中斷控制器，DMA控制器，協(xié)處理器定時(shí)器，A/D、D/A轉(zhuǎn)換器多媒體加速器：當(dāng)高級(jí)圖形功能需要時(shí)總線其他標(biāo)準(zhǔn)接口或外設(shè)第17頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天嵌入式微處理器的集成度單芯片方式：三星44B0X芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)單芯片方式第18頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天嵌入式微處理器的集成度芯片組方式：兩芯片組的手持PC方案芯片組方式第19頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天嵌入式微處理器的體系結(jié)構(gòu)算術(shù)格式（ArithmeticFormat）功能單元（FunctionalUnits）流水線（Pipeline）通常采用單周期執(zhí)行指令，可能導(dǎo)致比較長(zhǎng)的流水線第20頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天流水線技術(shù)流水線(Pipeline)技術(shù)：幾個(gè)指令可以并行執(zhí)行提高了CPU的運(yùn)行效率內(nèi)部信息流要求通暢流動(dòng)譯碼取指執(zhí)行add譯碼取指執(zhí)行sub譯碼取指執(zhí)行cmp時(shí)間AddSubCmp第21頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天指令流水線—以ARM為例為增加處理器指令流的速度，ARM7系列使用3級(jí)流水線.允許多個(gè)操作同時(shí)處理，比逐條指令執(zhí)行要快。

PC指向正被取指的指令，而非正在執(zhí)行的指令FetchDecodeExecute從存儲(chǔ)器中讀取指令解碼指令寄存器讀（從寄存器Bank）移位及ALU操作寄存器寫(xiě)（到寄存器Bank）PC PCPC-4 PC-2PC-8 PC-4ARM Thumb第22頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天最佳流水線該例中用6個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行了6條指令所有的操作都在寄存器中（單周期執(zhí)行）指令周期數(shù)(CPI)=1

操作周期 1 2 3 4 56ADDSUBMOVANDORREORCMPRSBFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteDecodeExecuteFetchDecodeFetchFetch第23頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天LDR流水線舉例LDRR2,[R3,#0x0C]!該例中，用6周期執(zhí)行了4條指令指令周期數(shù)(CPI)=1.5

周期

操作 1 2 3 4 5 6ADDSUBLDRMOVANDORRFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteDataWritebackFetchDecodeExecuteFetchDecodeFetch第24頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天嵌入式微處理器的指令集為滿足應(yīng)用領(lǐng)域的需要，嵌入式微處理器的指令集一般要針對(duì)特定領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行剪裁和擴(kuò)充。類(lèi)似于DSP的數(shù)字處理功能:乘加(MAC)操作：它在一個(gè)周期中執(zhí)行了一次乘法運(yùn)算和一次加法運(yùn)算。SIMD類(lèi)操作：允許使用一條指令進(jìn)行多個(gè)并行數(shù)據(jù)流的計(jì)算。零開(kāi)銷(xiāo)的循環(huán)指令：采用硬件方式減少了循環(huán)的開(kāi)銷(xiāo)。多媒體加速指令：像素處理、多邊形、3D操作等指令。第25頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天嵌入式微處理器的性能低端（低價(jià)，低性能）一般低端嵌入式微處理器的性能最多達(dá)到50MIPS，應(yīng)用在對(duì)性能要求不高但對(duì)價(jià)格和功耗有嚴(yán)格要求的應(yīng)用系統(tǒng)中。中檔，低功耗中檔的嵌入式微處理器可達(dá)到較好的性能（如150MIPS以上），采用增加時(shí)鐘頻率、加深流水深度、增加Cache及一些額外的功能塊來(lái)提高性能，并保持低功耗。高端高端嵌入式微處理器用于高強(qiáng)度計(jì)算的應(yīng)用，使用不同的方法來(lái)達(dá)到更高的并行度.

第26頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天嵌入式微處理器的功耗管理大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)有功耗的限制（特別是電池供電的系統(tǒng)），它們不支持使用風(fēng)扇和其他冷卻設(shè)備。

降低工作電壓提供不同的時(shí)鐘頻率關(guān)閉暫時(shí)不使用的功能塊提供功耗管理機(jī)制總線及存儲(chǔ)器對(duì)其的影響第27頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)按體系結(jié)構(gòu)的不同可分為五大類(lèi)ARMMIPSPOWERPCSH系列X86架構(gòu)(CISC)第28頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天第29頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器ARM處理器具有RISC體系結(jié)構(gòu)的典型特征，同時(shí)具有以下特點(diǎn):在每條數(shù)據(jù)處理指令當(dāng)中，都控制算術(shù)邏輯單元ALU和移位器，以使ALU和移位器獲得最大的利用率；自動(dòng)遞增和自動(dòng)遞減的尋址模式，以?xún)?yōu)化程序中的循環(huán)；同時(shí)Load和Store多條指令，以增加數(shù)據(jù)吞吐量所有指令都可以條件執(zhí)行，以增大執(zhí)行吞吐量；這些是對(duì)基本RISC體系結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)，使得ARM處理器可以在高性能、小代碼尺寸、低功耗和小芯片面積之間獲得好的平衡。第30頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：編程模型數(shù)據(jù)類(lèi)型字節(jié)型數(shù)據(jù)（Byte）：數(shù)據(jù)寬度為8bits半字?jǐn)?shù)據(jù)類(lèi)型（HalfWord）：數(shù)據(jù)寬度為16bits，存取式必須以2字節(jié)對(duì)齊的方式字?jǐn)?shù)據(jù)類(lèi)型（Word）：數(shù)據(jù)寬度為32bits，存取式必須以4字節(jié)對(duì)齊的方式第31頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：CPU模式7種CPU模式

第32頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：處理器工作狀態(tài)處理器有兩種工作狀態(tài)：ARM：32位，執(zhí)行字對(duì)準(zhǔn)的ARM指令Thumb：16位，執(zhí)行半字對(duì)準(zhǔn)的Thumb指令A(yù)RM和Thumb之間狀態(tài)的切換不影響處理器的模式或寄存器的內(nèi)容第33頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：處理器工作狀態(tài)進(jìn)入Thumb狀態(tài)：執(zhí)行BX指令，并設(shè)置操作數(shù)寄存器的狀態(tài)（位[0]）為1。在Thumb狀態(tài)進(jìn)入異常(IRQ,FIQ,UNDEF,ABORT,SWIetc.)，當(dāng)異常處理返回時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到Thumb狀態(tài)進(jìn)入ARM狀態(tài)：執(zhí)行BX指令，并設(shè)置操作數(shù)寄存器的狀態(tài)（位[0]）為0。進(jìn)入異常時(shí)，將PC放入異常模式鏈接寄存器中，從異常向量地址開(kāi)始執(zhí)行也可進(jìn)入ARM狀態(tài)第34頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：寄存器ARM處理器有37個(gè)寄存器

31個(gè)通用寄存器：程序計(jì)數(shù)器、堆棧及其他通用寄存器6個(gè)狀態(tài)寄存器這些寄存器不能同時(shí)看到不同的處理器狀態(tài)和工作模式確定哪些寄存器是對(duì)編程者是可見(jiàn)的第35頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：ARMState寄存器第36頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器:ThumbState寄存器第37頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARMState與ThumbState寄存器關(guān)系第38頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：程序狀態(tài)寄存器CPSR（當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器）在所有的模式下都是可以讀寫(xiě)的，它主要包含：條件標(biāo)志中斷使能標(biāo)志當(dāng)前處理器的模式其它的一些狀態(tài)和控制標(biāo)志第39頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：程序狀態(tài)寄存器模式控制位M0-M4第40頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：異常ARMCPU將引起異常的類(lèi)型分為7種第41頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：異常異常的優(yōu)先級(jí)第42頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：內(nèi)存和I/OARM的尋址空間是線性的地址空間，為232=4GBytes0to3存儲(chǔ)第一個(gè)word,bytes4to7存儲(chǔ)第二個(gè)字ARM支持大端（Big-endian）和小端（Little-endian）的內(nèi)存數(shù)據(jù)方式，可以通過(guò)硬件的方式設(shè)置（沒(méi)有提供軟件的方式）端模式第43頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：內(nèi)存和I/O大端的數(shù)據(jù)存放格式第44頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：內(nèi)存和I/O小端的數(shù)據(jù)格式

第45頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：內(nèi)存和I/O實(shí)例變量A：wordA=0xf6734bcd，在內(nèi)存中的起始地址為0xb3204500變量B：halfwordB=218，在內(nèi)存中的起始地址為0xddddddd0第46頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天ARM微處理器：內(nèi)存和I/O大端小端

0xb32045000xddddddd00xb32045000xddddddd0f6f673734b4bcdcddada0000第47頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天主要內(nèi)容1324基本組成嵌入式處理器總線存儲(chǔ)器第48頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天總線總線的主要參數(shù)有總線的帶寬：又稱(chēng)總線位寬，指的是總線能同時(shí)傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)?？偩€的位寬：又稱(chēng)總線的數(shù)據(jù)傳送率，是指在一定時(shí)間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)總量，用每秒最大傳送數(shù)據(jù)量來(lái)衡量?？偩€帶寬越寬，傳輸率越高總線的工作時(shí)鐘頻率：工作頻率越高，速度越快?？偩€的類(lèi)型按相對(duì)于CPU位置劃分——片外總線、片內(nèi)總線按功能和信號(hào)類(lèi)型——DB、AB、CB第49頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天概述一個(gè)微處理器系統(tǒng)可能含有多條總線高速設(shè)備可以連到高速總線上。低速設(shè)備可以連到低速總線上。橋：總線互聯(lián)的電路。原因：數(shù)據(jù)寬度：高速總線通常提供較寬的數(shù)據(jù)連接。成本：高速總線通常采用更昂貴的電路和連接器。橋允許總線獨(dú)立操作，這樣在I/O操作中可提供某些并行性。第50頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天概述存儲(chǔ)器高速設(shè)備CPU低速設(shè)備低速設(shè)備橋高速總線低速總線多總線系統(tǒng)第51頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天概述第52頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天概述Processor-localbusMicro-processorCacheMemorycontrollerDMAcontrollerBridgePeripheralPeripheralPeripheralPeripheralbus外設(shè)總線嵌入式系統(tǒng)總線第53頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天AMBA總線AMBA（AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture）是ARM公司研發(fā)的一種總線規(guī)范，目前為3.0版本。在AMBA總線規(guī)范中，定義了3種總線:AHB(AdvancedHigh-performanceBus)：用于高性能系統(tǒng)模塊的連接，支持突發(fā)模式數(shù)據(jù)傳輸和事務(wù)分割；可以有效地連接處理器、片上和片外存儲(chǔ)器，支持流水線操作。ASB（AdvancedSystemBus）：也用于高性能系統(tǒng)模塊的連接，由AHB總線替代；APB（AdvancedPeripheralBus）：用于較低性能外設(shè)的簡(jiǎn)單連接，一般是接在AHB或ASB系統(tǒng)總線上的第二級(jí)總線。第54頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天AMBA總線外部總線APB系統(tǒng)總線AHB測(cè)試接口ARMCPUSDRAMControlSRAMLCDControl橋并行接口串行接口TimerUART基于AMBA總線的典型系統(tǒng)第55頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天AMBA總線-AHBAHB總線主要由主單元、從單元、仲裁器和譯碼器組成。AHB主單元:只有主單元可在任何時(shí)刻使用總線。AHB可以有一個(gè)或多個(gè)主單元。主單元可以是RISC處理器、協(xié)處理器以及DMA控制器，以啟動(dòng)和控制總線操作。第56頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天AMBA總線-AHBAHB從單元:可以響應(yīng)（并非啟動(dòng)）讀或?qū)懣偩€操作?？偩€的從單元可以在給定的地址范圍內(nèi)對(duì)讀寫(xiě)操作進(jìn)行相應(yīng)的反應(yīng)。從單元向主單元發(fā)出成功、失敗信號(hào)或等待各種反饋信號(hào)。從單元通常是其復(fù)雜程度不足以成為主單元的固定功能塊，例如外存接口、總線橋接口以及任何內(nèi)存都可以是從單元，系統(tǒng)的其他外設(shè)也包含在AHB的從單元中。第57頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天AMBA總線-AHBAHB仲裁器用來(lái)確定控制總線是哪個(gè)主單元，以保證在任何時(shí)候只有一個(gè)主單元可以啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸。AHB譯碼器總線譯碼器用于傳輸譯碼工作，提供傳輸過(guò)程中從單元的片選信號(hào)。第58頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天AMBA總線-AHB一個(gè)典型的AHB總線工作過(guò)程，它包括以下兩個(gè)階段：地址傳送階段(addressphase)：它將只持續(xù)一個(gè)時(shí)鐘周期。在HCLK的上升沿?cái)?shù)據(jù)有效。所有的從單元都在這個(gè)上升沿來(lái)采樣地址信息。數(shù)據(jù)傳送階段（dataphase）：它需要一個(gè)或幾個(gè)時(shí)鐘周期。可以通過(guò)HREADY信號(hào)來(lái)延長(zhǎng)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，當(dāng)HREADY信號(hào)為低電平時(shí)，就在數(shù)據(jù)傳輸中加入等待周期，直到HREADY信號(hào)為高電平才表示這次傳輸階段結(jié)束。第59頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天AMBA總線-AHBData（A）HADDR[31:0]HWDATA[31:0]AddressphaseDataphaseControlAControlData（A）HCLKHREADYAHB總線工作過(guò)程HRDATA[31:0]第60頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天AMBA總線-APBAPB橋的接口信號(hào)第61頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天AMBA總線-APB第62頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天PCI總線：特點(diǎn)PCI總線是地址、數(shù)據(jù)多路復(fù)用的高性能32位和64位總線。是微處理器與外圍設(shè)備控制部件、外圍附加板之間的互連機(jī)構(gòu)。2.1版本定義了64位總線擴(kuò)展和66MHz總線時(shí)鐘的技術(shù)規(guī)范。從數(shù)據(jù)寬度上看，PCI總線有32bit、64bit之分從總線速度上分，有33MHz、66MHz兩種PCI總線的地址總線與數(shù)據(jù)總線是分時(shí)復(fù)用的，支持即插即用(PlugandPlay)、中斷共享等功能。第63頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天PCI總線：信號(hào)定義

32位PCI系統(tǒng)的管腳按功能來(lái)分有以下幾類(lèi):系統(tǒng)控制CLK：PCI時(shí)鐘，上升沿有效；RST：Reset信號(hào)傳輸控制FRAME#：標(biāo)志傳輸開(kāi)始與結(jié)束IRDY#：Master可以傳輸數(shù)據(jù)的標(biāo)志DEVSEL#：當(dāng)Slave發(fā)現(xiàn)自己被尋址時(shí)設(shè)置低電平應(yīng)答TRDY#：Slave可以傳輸數(shù)據(jù)的標(biāo)志STOP#：Slave主動(dòng)結(jié)束傳輸數(shù)據(jù)；IDSEL：在即插即用系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)用于選中板卡的信號(hào)。第64頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天PCI總線：信號(hào)定義地址與數(shù)據(jù)總線AD[31::0]：地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線；C/BE#[3::0]：命令/字節(jié)使能信號(hào)；

PAR：奇偶校驗(yàn)信號(hào)。仲裁信號(hào)REQ#：Master用來(lái)請(qǐng)求總線使用權(quán)；GNT#：仲裁機(jī)構(gòu)允許Master得到總線使用權(quán)錯(cuò)誤報(bào)告PERR#：數(shù)據(jù)奇偶校驗(yàn)錯(cuò)；SERR#：系統(tǒng)奇偶校驗(yàn)錯(cuò)。第65頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天PCI總線：操作PCI總線進(jìn)行讀操作時(shí)發(fā)起者先置REQ#,當(dāng)?shù)玫街俨闷鞯脑S可時(shí)(GNT#)，將FRAME#置低電平，并在AD總線上放置Slave地址，同時(shí)C/BE#放置命令信號(hào)，說(shuō)明接下來(lái)的傳輸類(lèi)型。PCI總線上的所有設(shè)備都需對(duì)此地址譯碼，被選中的設(shè)備置DEVSEL#以聲明自己被選中。然后當(dāng)IRDY#與TRDY#都置低時(shí)，傳輸數(shù)據(jù)。Master在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束前，將FRAME#置高以標(biāo)明只剩最后一組數(shù)據(jù)要傳輸，并在傳完數(shù)據(jù)后放開(kāi)IRDY#以釋放總線控制權(quán)。第66頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天PCI總線-讀操作Data傳送WaitData傳送WaitData傳送WaitBE#sAddressphaseIRDY#981765432地址Data-1Data-2Data-3命令DataphaseDataphaseDataphaseCLKFRAME#AD[31::0]C/BE#[3::0]TRDY#DEVSEL#第67頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天PCI－力不從心南橋/北橋Intel440系列以后PCI地位大大降低FSB第68頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天CPCI總線3U（100mm×160mm）6U（233mm×160mm）第69頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天觸摸屏嵌入式系統(tǒng)中的觸摸屏分為電阻式、電容式、電感式、紅外線式和表面聲波其中電阻式觸摸屏最為常用電阻觸摸屏的工作部分一般由三部分組成，兩層透明的阻性導(dǎo)體層、兩層導(dǎo)體之間的隔離層、電極觸摸屏工作時(shí)，上下導(dǎo)體層相當(dāng)于電阻網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)某一層電極加上電壓時(shí)，會(huì)在該網(wǎng)絡(luò)上形成X,Y方向上的梯度電壓。如有外力使得上下兩層在某一點(diǎn)接觸，則在電極未加電壓的另一層可以測(cè)得接觸點(diǎn)處的電壓，從而知道接觸點(diǎn)處的(X,Y)坐標(biāo)。第70頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天電容式觸摸屏電容式觸摸屏是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂一層ITO（氧化銦錫），四個(gè)角引出四個(gè)電極當(dāng)用戶(hù)觸摸電容屏?xí)r，由于人體電場(chǎng)，用戶(hù)手指和工作面形成一個(gè)耦合電容因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號(hào)，于是手指會(huì)吸收一個(gè)很小的電流，這個(gè)電流分別從屏的四個(gè)角上的電極中流出理論上流經(jīng)四個(gè)電極的電流與手指頭到四角的距離成比例，控制器通過(guò)對(duì)四個(gè)電流比例的精密計(jì)算，得出位置第71頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天紅外式觸摸屏紅外觸摸屏是利用X、Y方向上密布的紅外線矩陣來(lái)檢測(cè)并定位用戶(hù)的觸摸位置。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個(gè)電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管，一一對(duì)應(yīng)形成橫豎交叉的紅外線矩陣。用戶(hù)在觸摸屏幕時(shí)，手指就會(huì)擋住經(jīng)過(guò)該位置的橫豎兩條紅外線，因而可以判斷出觸摸點(diǎn)在屏幕的位置。任何觸摸物體都可改變觸點(diǎn)上的紅外線而實(shí)現(xiàn)觸摸屏操作。第72頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天主要內(nèi)容1324基本組成嵌入式處理器總線存儲(chǔ)器第73頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天存儲(chǔ)器種類(lèi)RAM：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAM：靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器vsDRAM：動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器

1）SRAM比DRAM快，電路復(fù)雜，價(jià)格貴

2）DRAM存儲(chǔ)密度比SRAM高得多

3）SRAM比DRAM耗電多

4）DRAM需要周期性刷新ROM：只讀存儲(chǔ)器EPROMEEPROMFLASH：閃存第74頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天高速緩存（CACHE）1、為什么采用高速緩存微處理器的時(shí)鐘頻率比內(nèi)存訪問(wèn)速度提高快得多，高速緩存可以提高內(nèi)存的平均性能。2、高速緩存的工作原理高速緩存是一種小型、快速、價(jià)格較貴的存儲(chǔ)器，它保存部分主存內(nèi)容的拷貝。CPU高速緩存控制器CACHE主存數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)地址第75頁(yè),共83頁(yè)，2024年2月25日，星期天閃速存儲(chǔ)器(FLASH)相對(duì)傳統(tǒng)的EPROM芯片，這種芯片可以用電氣的方法快速地擦寫(xiě)由于塊擦寫(xiě)存儲(chǔ)器不需要存儲(chǔ)電容器，故其集成度更高，制造成本低于DRAM它使用方便，既具有SRAM讀寫(xiě)的靈活性和較快的訪問(wèn)速度，又具有ROM在斷電后可不丟