微处理器系统结构与嵌入式系统-第一章-概述

自动化工程学院赖小红

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电话:61831430E-mail:laixh@2023/2/5课程表星期1第3,4节品学楼306

星期3(单)第5,6节 品学楼306

星期4第1,2节

品学楼306

教学计划教学总学时：80（课堂教学：64实验：16）一：概述

4课时二：计算机系统的结构组成与工作原理

10课时三：微处理器体系结构及关键技术6课时四：总线技术与总线标准

6课时五：

存储器系统

8课时六：输入输出接口 6课时七：ARM微处理器编程模型4课时八：ARM汇编指令4课时九：ARM程序设计4课时十:基于ARM微处理器的硬件系统设计5课时十一:基于ARM微处理器的软件系统设计5课时十二:基于ARM微处理器核的SOC设计2课时实验计划ARM集成开发环境建立ARM汇编实现LED控制实验 ARM汇编实现串口通信实验ARM-Linux开发环境建立ARM-Linux下模块方式驱动程序实验ARM-Linux下键盘及数码管驱动程序设计实验ARM-Linux下LCD驱动程序设计实验ARM-Linux下触摸屏驱动程序设计实验ARM-Linux下SD卡驱动程序及文件系统设计实验ARM-Linux下AC97音频驱动程序设计实验ARM-Linux下以太网通信实验教学实验装置5/30成绩考核平时：10%期中：15%期末：60%实验：15%注意：平时，期中及实验必须有成绩，缺一按不及格处理。若有特殊情况，必须有学校相关部门证明。注意及建议课程的重要性:3+6基础课、应用广、研究生复试理论联系实际非常紧密的课程,课程内容多、更新极快。主动参与、发现、探究。多探讨交流，但要独立完成作业。积极参与实验，增强动手能力，培养分析解决实际问题的能力。--最重要的是要培养对该课程相关知识的兴趣教材、参考书：微处理器系统结构及嵌入式系统设计（第二版） 李广军等，电子工业出版社，2010

微机系统原理与接口技术

李广军等，电子科技大学出版社，2005

系统体系结构（第5版）

郭新房等译.StephenD.Burd著，清华大学出版社，2007计算机系统结构

张晨曦等，高等教育出版社，2008

现代计算机组成原理

潘松等，，科学出版社，2007ARM体系结构与编程

杜春雷，清华大学出版社，2007第一章(4) 概述1.1计算机发展概述（了解）电子计算机发展概述普适计算与泛在通信1.2集成电路与SoC设计（理解）集成电路技术的发展基于IP的SoC设计1.3先进的处理器技术（了解）片上多核处理器(CMP)流处理器(StreamProcessor) PIM(ProcessorInMemory)可重构计算处理器1.4嵌入式系统（理解）嵌入式系统的概念

嵌入式系统的特点嵌入式系统中的处理器嵌入式系统的组成嵌入式系统的发展现状与趋势学习嵌入式系统的意义WHY?已学习的课程？软件类有：硬件类有：从两个方面来学习：结构，构成计算机的应用2023/2/510/30计算机发展2023/2/511/301940 图灵机

1946 冯·诺依曼计算机(电子管）1955 晶体管计算机1957 集成电路时代1978 VLSI1980 IBMPC机械式计算机的发展2023/2/512/53电子技术和半导体技术的诞生电子管(vacuumtube)时代晶体管(transistor)时代第一个晶体管的诞生2023/2/513/53第一台存储程序计算机EDSAC2023/2/514/53从分立到集成第一块IC诞生第一块IC诞生之后，基尔比在IRE(美国无线电工程师学会)的一次会议上宣布了“固体电路”(Solidcircuit)的出现，这就是以后的“集成电路”的代名词。2023/2/515/53集成度迅猛发展2023/2/516/53计算机发展过程微电子技术计算机技术通信技术2023/2/517/53计算机的发展2023/2/518/53普适计算设备和各种网络整合在一起，清除“计算机”作为获取数字服务的中央媒介地位，计算机彻底退居“幕后”泛在通信泛在通信与网络无线传感器物联网

CPU>90%<10%普适计算(无所不在的计算机)2023/2/519/53泛在通信(无所不在的网络)2023/2/520/53无线传感器网络2023/2/521/53无线传感器网络技术构成传感器嵌入式计算技术网络物联网技术2023/2/522/53感知传递处理IT行业的四大定律Moore定律微处理器内晶体管集成度每18个月翻一番Bell定律如果保持计算能力不变，微处理器的价格每18个月减少一半；

每10年会有一类新的计算设备诞生：巨型机、小型机、工作站、PC到PDA的演变、新一代计算设备……Gilder定律未来25年（1996年预言）里，主干网的带宽将每6个月增加一倍；Metcalfe定律网络价值同网络用户数的平方成正比；2023/2/523/53集成电路与SoC设计2023/2/524/53什么是集成电路？集成电路两个重要标志集成规模特征尺寸SoC:在一个微电子芯片上将信息的采集、传输、存储和处理等功能集成在一起系统级芯片(SOC)技术系统知识

(硬件与软件)电路设计知识

(DAC、ADC等)制造工艺知识

(90nm,65nm,45nm)晶圆工艺知识

(300mm晶圆)A/DA/D数字射频处理器数字滤波与控制混合信号处理器

数字基带混合信号处理器支撑技术软硬件协同设计设计及验证技术IP核生成和复用技术超深亚微米工艺及纳米IC设计技术2023/2/525/53嵌入式(计算机)系统嵌入式系统是一门交叉学科，涉及计算机、微电子、网络、通信、信号处理、传感器等诸多领域。随着现代微电子技术、微机电系统MEMS、片上系统SoC、纳米材料、无线通信技术、信号处理技术、计算机网络技术等的进步以及互联网的迅猛发展，嵌入式系统向集成化、微型化，智能化、网络化方向发展。2023/2/526/53嵌入式(计算机)系统2023/2/527/53嵌入式系统的定义IEEE定义devicesusedtocontrol,monitor，orassisttheoperationequipment,machineryorplants国内普遍认同的定义

以各种形态嵌入到对象体系中的专用计算机系统芯片级（MCU、SoC）板级（单板、模块）设备级（工控机）2023/2/528/53以应用为中心软、硬件可裁剪对体积、功耗、实时性、可靠性、功能、成本等有严格约束嵌入式系统的特点2023/2/529/53硬件软件开发系统嵌入式处理器存储器系统外部接口EMPUEMCUEDSPESoCEPSoC程序ROM数据RAM参数EEPROMNVRAM并行接口串行接口音视频接口

网络接口嵌入式操作系统应用软件VxWorksμc/OSWindowsCE嵌入式Linux编译器链接器调试器集成软件环境硬件工具仿真器编程器在线调试工具外围设备键盘LCD存储设备音频设备专用设备嵌入式系统的组成2023/2/530/532023/2/531/53嵌入式系统的发展趋势网络化、支持分布式计算可编程、可在线更新集成度提高、SoC/NoC开发平台的完备化友好的人机界面……32/3232/302023/2/532/53复习1.信息的表示：各种编码2.数据的类型计算机中的数据类型位（Bit）、字节（Byte）、字（Word）、双字（Doubleword）、四字（Quardword）

1bit=1个二进制位1Byte=8bit1Word=2Byte1Doublew