嵌入式系统原理

嵌入式系统原理第一页，共九十八页，编辑于2023年，星期日课程设置的必要性

1、应用需求日趋复杂

2、微处理器技术长足发展

3、嵌入式软件技术成为核心课程涉及的主要内容

1、阐述嵌入式系统的要素

2、介绍嵌入式系统软硬件设计基础

3、介绍嵌入式系统最新设计理念

4、项目开发流程与实验第二页，共九十八页，编辑于2023年，星期日第一章嵌入式系统概述1、嵌入式系统的定义2、嵌入式系统的分类3、嵌入式系统的重要特征4、嵌入式系统的应用领域5、嵌入式发展历史第三页，共九十八页，编辑于2023年，星期日现实中的嵌入式系统在现实中，嵌入式系统无处不在。嵌入式系统在很多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业，包括工业自动化、国防、运输和航天领域。例如神州飞船和长征火箭中肯定有很多嵌入式系统，导弹的制导系统也是嵌入式系统，高档汽车中也有多达几十个嵌入式系统。在日常生活中，人们使用各种嵌入式系统，但未必知道它们。事实上，几乎所有带有一点“智能”的家电（全自动洗衣机、电脑电饭煲…）都是嵌入式系统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性，使得视听、工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统。嵌入式系统第四页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统无处不在第五页，共九十八页，编辑于2023年，星期日马达控制器车灯嵌入式系统示例——汽车控制系统尾灯控制系统后车门控制系统前车门控制系统座椅控制系统发动器控制系统所有的控制系统都是一个完整的嵌入式系统第六页，共九十八页，编辑于2023年，星期日1、嵌入式系统的定义1、根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）第七页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统的定义目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一种定义是全面的。下面给出两种比较合理定义：从技术的角度定义：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。从系统的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。第八页，共九十八页，编辑于2023年，星期日一般定义“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。一般由以下几部分组成:嵌入式微处理器外围硬件设备嵌入式操作系统特定的应用程序第九页，共九十八页，编辑于2023年，星期日广义定义嵌入在电子设备内部的计算系统任何包含一个或多个专用的计算机、微处理器或微控制器的电子设备能执行特定功能的计算机硬件和软件的结合体广义定义:任何一个非计算机的计算系统第十页，共九十八页，编辑于2023年，星期日什么是嵌入式系统嵌入在电子设备内部的计算系统任何包含一个或多个专用的计算机、微处理器或微控制器的电子设备能执行特定功能的计算机硬件和软件的结合体软件巨头微软在2002年将嵌入式系统定义为完成某一特定功能、或是使用某一特定嵌入式应用软件的计算机或计算装置。广义定义:任何一个非计算机的计算系统第十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期日2、嵌入式系统的分类1、按嵌入形式分：（硬件范畴）芯片级嵌入（含程序或算法的处理器）模块级嵌入（系统中的某个核心模块）系统级嵌入2、按实时性要求分：（软件范畴）非实时系统（PDA）软实时系统（消费类产品）硬实时系统（导引头等工业和军工系统）第十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期日3、嵌入式系统的几个重要特征（1）、系统内核小

由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。如ENEA公司的OSE分布式系统，内核只有5K，而Windows的内核则要大得多。第十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统的几个重要特征（2）、专用性强嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全不同的概念。第十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统的几个重要特征（3）、系统精简嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。（4）、高实时性OS高实时性OS是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、实时性。第十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期日

4、嵌入式系统的应用领域第十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统的应用领域第十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统的产品网络设备:交换机、路由器,MODEM消费电子:手机、MP3、PDA、可视电话、电视机顶盒、数字电视、数码照相机、数码摄像机、信息家电办公设备:打印机、传真机、扫描仪汽车电子:ABS(防死锁刹车系统)、供油喷射控制系统、车载GPS。工业控制:各种自动控制设备第十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期日我们正步入一个崭新的“数字世界”嵌入式应用第十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期日5、嵌入式系统的历史20世纪70年代：单片机出现 嵌入式系统最初的应用是基于单片机。汽车，工业机器，通信装置等成千上万种产品通过内嵌电子装置获得更佳的使用性能。20世纪80年代：嵌入式操作系统出现 商业嵌入式实时内核包含传统操作系统的特征，使得开发周期缩短，成本降低，效率提高促使嵌入式系统有了更为广阔的应用空间。

第二十页，共九十八页，编辑于2023年，星期日5、嵌入式系统的历史

从上世纪80年代早期开始,嵌入式系统的程序员开始用商业级的“操作系统”编写嵌入式应用软件,这使得可以获取更短的开发周期,更低的开发资金和更高的开发效率。20世纪90年代：实时多任务操作系统 软件规模的不断上升，对实时性要求的提高，使得实时内核逐步发展为实时多任务操作系统，并作为一种软件平台逐步成为目前国际嵌入式系统的主流。第二十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统的发展进入21世纪以后嵌入式系统发展更为迅猛，在市场的巨大需求下，嵌入式系统成为继个人PC、网络之后第三次大发展第二十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期日第二章嵌入式系统硬件基础第二十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期日1、嵌入式系统的组成嵌入式系统包括硬件部分和软件部分用户应用程序嵌入式操作系统外围硬件设备嵌入式微处理器第二十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统的构架第二十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期日2、嵌入式系统的硬件基本结构第二十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统基本组成－硬件第二十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统的硬件基本结构第二十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统基本组成第二十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统基本组成－硬件1、嵌入式处理器2、各种类型存储器3、模拟电路及电源4、接口控制器及接插件第三十页，共九十八页，编辑于2023年，星期日第三十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期日第三十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期日第三十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期日第三十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期日第三十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期日浏览器成为统一的用户界面

第三十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期日第三十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期日特点1、能移植多种操作系统：UC/OS-II、UCLINX、LINUX、WINCE；2、CPU板可以更换为不同厂家的ARM9、XscalePXA270、DM355、Omap35xx的CPU板，并且CPU板可以单独使用；3、硬件资源丰富：包括数字量IO扩展、RS232接口、USB接口、以太网接口、LCD显示单元、触摸屏单元、键盘接口等单元、PS/2接口单元、IDE接口、SD卡接口；4、通过Techv和E-lab接口，可以进行系统功能扩展，方便用户进行二次开发第三十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期日S3C2410（ARM9内核）内核ARM920T，芯片三星的S3C2410，工作频率最高202MHz；

动态存储器：64MB，芯片HY57V561620；

海量存储器：64MB，芯片K9F1208；

USB单元：1个主接口，1个设备接口；

网络单元：10/100M以太网，芯片AX88796；

UART单元：2个，最高通信波特率115200bps第三十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期日底板硬件资源：

语音单元：IIS格式，芯片UDA1341TS，采样频率最高48KHz；

LCD单元：8.4吋，65536色，640X480像素；

触摸屏单元：四线电阻屏，640X480，8.4吋；

SD卡单元：通信频率最高25MHz,芯片W86L388D，兼容MMC卡；

键盘单元：4X4键盘，带8位LED数码管；芯片HD7279A；

数字输入输出单元：8个拔码开关及8个LED发光管；

A/D转换单元：芯片自带的8路10位A/D，满量程2.5V；

信号源单元：方波输出；

标准键盘及PS2鼠标接口；

达盛公司的E_Lab总线接口：2个；

1个设备接口，芯片PDIUSBD12；

CPLD单元；

电源模块单元。第四十页，共九十八页，编辑于2023年，星期日基于ARM9系统资源的实验实验一

ARMADS1.2开发环境创建与简要介绍实验十四

音频录放实验实验十五

USB设备收发数据实验实验十六

SD卡检测实验实验十七

PS/2键盘鼠标实验第四十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期日基于uCOSII操作系统的ARM9系统实验实验一

uCOSII的内核在ARM处理器上的移植实验实验二

基于uCOSII的串口驱动的应用实验实验三

基于uCOSII的LCD驱动的应用实验实验四

基于uCOSII的键盘驱动的应用实验实验五

基于uCOSII的小型GUI的应用程序编写实验第四十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期日基于linux操作系统的ARM9系统实验实验一

linux实验环境的创建实验二

Bootloader引导程序实验十

基于linux的跑马灯应用程序的编写实验十一

基于linux的实验箱上网的实验实验十二

USB播放MP3实验第四十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期日3、嵌入式微处理器分类第四十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式微控制器（MCU）嵌入式微控制器的典型代表是单片机这种８位的电子器件，目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。嵌入式微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。嵌入式微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。第四十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式数字信号处理器（DSP）DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。DSP的理论算法在70年代就已经出现，但是由于专门的DSP处理器还未出现，所以这种理论算法只能通过MPU等由分立元件实现。1982年世界上诞生了首枚DSP芯片，在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP的运算速度进一步提高，应用领域也从上述范围扩大到了通信和计算机方面。目前最为广泛应用的嵌入式DSP处理器是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的应用范围。第四十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式微处理器

（MicroProcessorUnit)MPU嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。目前主要的嵌入式处理器类型有:PowerPC(MOTOROL公司)、

68000(MOTOROL公司)

、

MIPS(MIPS公司)

、

ARM/StrongARM(ARM公司)系列等第四十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式片上系统

(SystemOnChip)SoC是SystemonChip，SoC嵌入式系统微处理器就是一种电路系统。SOC结合了许多功能区块，将功能做在一个芯片上，像是ARMRISC、MIPSRISC、DSP或是其他的微处理器核心，加上通信的接口单元，像是万用串行端口（USB）、TCP/IP通信单元、GPRS通信接口、GSM通信接口、IEEE1394、蓝牙模块接口等等，这些单元以往都是依照各单元的功能做成一个个独立的处理芯片。第四十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期日SoC嵌入式系统微处理器的优势：1、利用改变内部工作电压，降低芯片功耗。2、减少芯片对外管脚数，简化制造过程。3、减少外围驱动接口单元及电路板之间的信号传递，可以加快微处理器数据处理的速度。4、内嵌的线路可以避免外部电路板在信号传递时所造成系统杂讯第四十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统的几个特点1、超标量CPU采用多条流水线结构第五十页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统的几个特点2、高速缓存（CACHE）高速缓存是一种小型、快速的存储器，它保存部分主存内容的拷贝。由于微处理器的时钟频率比内存速度提高快得多，因，高速缓存可以提高内存的平均性能。第五十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式系统的几个特点3、总线和总线桥第五十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式微处理器的几个特点嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点1、对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。2、具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。3、可扩展的处理器结构，以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。4、嵌入式微处理器必须功耗很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW级。第五十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期日典型的嵌入式微处理器（MPU）1．ARMARM（AdvancedRISCMachines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75％以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。

第五十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公司的授权，因此既使得ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。第五十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM微处理器系列

ARM微处理器目前包括下面几个系列，以及其它厂商基于ARM体系结构的处理器，除了具有ARM体系结构的共同特点以外，每一个系列的ARM微处理器都有各自的特点和应用领域。－ ARM7系列－ ARM9系列－ ARM9E系列－ ARM10E系列－ SecurCore系列－ Inter的Xscale－ Inter的StrongARM第五十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期日典型的嵌入式微处理器（MPU）ARM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RISC标准。ARM处理器有三大特点：1).小体积、低功耗、低成本而高性能；2).16/32位双指令集；3).全球众多的合作伙伴。第五十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期日其中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10为4个通用处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。SecurCore系列专门为安全要求较高的应用而设计。以下我们来详细了解一下各种处理器的特点及应用领域。第五十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期日供应商芯片1ARM7芯片2ARM9芯片3ARM9E芯片4ARM10主要应用IntelSA-110SA-1100SA-1110IXP1200PalmPC,NetworkTITMS320DSC21TMS320DSC24TMS320DSC25OMAP1510DigitalCameraSamsungS3C44B0XS3C2410S3C4510S5N8946ADSL,PDAMotorolaDragonballMX1

BT,PDAPhilipsSAA7750VWS22100VCS94250VWS26001MP3,GSM,3G,BTCirrusLogicEP7209EP7212EP7312EP9312GP,MP3ATMELAT91R40XXXAT75C310AT76C901AT76C502GP,Wireless主要ARM芯片供应商及其代表性产品和主要应用领域第五十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM7微处理器系列ARM7系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。ARM7微处理器系列具有如下特点：－ 具有嵌入式ICE－RT逻辑，调试开发方便。－ 极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品。－ 能够提供0.9MIPS/MHz的三级流水线结构。－ 代码密度高并兼容16位的Thumb指令集。－ 对操作系统的支持广泛，包括WindowsCE、Linux、PalmOS等。－ 指令系统与ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，便于用户的产品升级换代。－ 主频最高可达130MIPS，高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。

第六十页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM7微处理器系列ARM7系列微处理器的主要应用领域为：工业控制、Internet设备、网络和调制解调器设备、移动电话等多种多媒体和嵌入式应用。ARM7系列微处理器包括如下几种类型的核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器，属低端ARM处理器核。TDMI的基本含义为：T： 支持16为压缩指令集Thumb；D： 支持片上Debug；M：内嵌硬件乘法器（Multiplier）I： 嵌入式ICE，支持片上断点和调试点；第六十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM9微处理器系列ARM9系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。具有以下特点：－ 5级整数流水线，指令执行效率更高。－ 提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。－ 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。－ 支持32位的高速AMBA总线接口。－ 全性能的MMU，支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多种主流嵌入式操作系统。－ MPU支持实时操作系统。－ 支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。第六十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM9微处理器系列ARM9系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等。ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，以适用于不同的应用场合。第六十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM9E微处理器系列ARM9E系列微处理器为可综合处理器，使用单一的处理器内核提供了微控制器、DSP、Java应用系统的解决方案，极大的减少了芯片的面积和系统的复杂程度。ARM9E系列微处理器提供了增强的DSP处理能力，很适合于那些需要同时使用DSP和微控制器的应用场合。第六十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM9E微处理器系列ARM9E系列微处理器的主要特点如下：－ 支持DSP指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合。－ 5级整数流水线，指令执行效率更高。－ 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。－ 支持32位的高速AMBA总线接口。－ 支持VFP9浮点处理协处理器。－ 全性能的MMU，支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多种主流嵌入式操作系统。－ MPU支持实时操作系统。－ 支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。－ 主频最高可达300MIPS。第六十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM9E微处理器系列ARM9E系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、存储设备和网络设备等领域。ARM9E系列微处理器包含ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM966E-S三种类型，以适用于不同的应用场合。第六十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM10E微处理器系列ARM10E系列微处理器具有高性能、低功耗的特点，由于采用了新的体系结构，与同等的ARM9器件相比较，在同样的时钟频率下，性能提高了近50％，同时，ARM10E系列微处理器采用了两种先进的节能方式，使其功耗极低。第六十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM10E微处理器系列ARM10E系列微处理器的主要特点如下：－ 支持DSP指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合。－ 6级整数流水线，指令执行效率更高。－ 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。－ 支持32位的高速AMBA总线接口。－ 支持VFP10浮点处理协处理器。－ 全性能的MMU，支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多种主流嵌入式操作系统。－ 支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力－ 主频最高可达400MIPS。－ 内嵌并行读/写操作部件。第六十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM10E微处理器系列ARM10E系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、通信和信息系统等领域。ARM10E系列微处理器包含ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ-S三种类型，以适用于不同的应用场合。第六十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期日

SecurCore微处理器系列SecurCore系列微处理器专为安全需要而设计，提供了完善的32位RISC技术的安全解决方案，因此，SecurCore系列微处理器除了具有ARM体系结构的低功耗、高性能的特点外，还具有其独特的优势，即提供了对安全解决方案的支持。SecurCore系列微处理器除了具有ARM体系结构各种主要特点外，还在系统安全方面具有如下的特点：第七十页，共九十八页，编辑于2023年，星期日

SecurCore微处理器系列－ 带有灵活的保护单元，以确保操作系统和应用数据的安全。－ 采用软内核技术，防止外部对其进行扫描探测。－ 可集成用户自己的安全特性和其他协处理器。SecurCore系列微处理器主要应用于一些对安全性要求较高的应用产品及应用系统，如电子商务、电子政务、电子银行业务、网络和认证系统等领域。SecurCore系列微处理器包含SecurCoreSC100、SecurCoreSC110、SecurCoreSC200和SecurCoreSC210四种类型，以适用于不同的应用场合。第七十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期日StrongARM微处理器系列

InterStrongARMSA-1100处理器是采用ARM体系结构高度集成的32位RISC微处理器。它融合了Inter公司的设计和处理技术以及ARM体系结构的电源效率，采用在软件上兼容ARMv4体系结构、同时采用具有Intel技术优点的体系结构。IntelStrongARM处理器是便携式通讯产品和消费类电子产品的理想选择，已成功应用于多家公司的掌上电脑系列产品。第七十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期日Xscale处理器Xscale处理器是基于ARMv5TE体系结构的解决方案，是一款全性能、高性价比、低功耗的处理器。它支持16位的Thumb指令和DSP指令集，已使用在数字移动电话、个人数字助理和网络产品等场合。Xscale处理器是Inter目前主要推广的一款ARM微处理器。第七十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期日典型的嵌入式微处理器（MPU）2、MIPS是是美国MIPS技术公司产品,MIPS技术公司是一家设计制造高性能、高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商，在RISC处理器方面占有重要地位。MIPS公司设计RISC处理器始于80年代初，MIPS公司的战略发生变化，把重点放在嵌入式系统。1999年，MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准，为未来MIPS处理器的开发奠定了基础。第七十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期日典型的嵌入式微处理器（MPU）MIPS的意思是“无内锁流水段微处理器”（Microprocessorwithoutinterlockedpipedstages），最早是在80年代初期由美国斯坦福大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。1986年推出R2000处理器，1988年推出R3000处理器，1991年推出第一款64位商用微处理器R4000。之后，又陆续推出R8000（于1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型号。之后，MIPS公司的战略发生变化

第七十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期日在嵌入式方面，MIPS系列微处理器是目前仅次于ARM的用得最多的处理器之一（1999年以前MIPS是世界上用得最多的处理器），其应用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印机、掌上电脑等各个方面。MIPS的系统结构及设计理念比较先进，在设计理念上MIPS强调软硬件协同提高性能，同时简化硬件设计。如Sony，Nintendo的游戏机，Cisco的路由器和SGI超级计算机。第七十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期日典型的嵌入式微处理器（MPU）3、PowerPCPowerPC是一种RISC架构的CPU，其基本的设计源自IBM的POWER（PerformanceOptimizedWithEnhancedRISC的缩写）架构。PowerPC架构的特点是可伸缩性好，方便灵活。PowerPC处理器品种很多。既有通用的处理器，又有嵌入式控制器和内核，应用范围非常广泛，从高端的工作站、服务器到桌面计算机系统，从消费类电子产品到大型通信设备，无所不包。

第七十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期日嵌入式的PowerPC405（主频最高为266MHz）和PowerPC440（主频最高为550MHz）处理器内核可以用于各种SoC设计上，在电信、金融和其他许多行业具有广泛的应用。第七十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期日Motorola系列处理器68k/DragonballCpu32ColdfirePPC8xxPPC82xx第七十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期日Motorola系列处理器开发工具完备，技术支持力量强大高端通信市场主要芯片供应商抗干扰，军品指标产品线完备第八十页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ATMEL公司arm系列AT91系列目标替代单片机，单纯CPU核。AT75/76系列： 内置arm7/DSP双内核，有Arm+2DSP/ARM+DSP+MAC,两种配置，加上PHY就可实现voip终端

第八十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM内核在ARM的内核终有四个功能模块，可以供生产厂商根据不同的要求来配置生产，这四个模块分别是：T、D、M、I。

T—THUMB。该内核可以支持16位压缩指令集扩充到32位的指令

D－Debug.该内核放置了用于调试的结构，通常为一个边界扫描链（JTAG），可以使CPU进入调试模式，从而方便的进行断点设置。

M－Multiplier内嵌硬件8位乘法器

I－ICE（In-Circuit-Emulation

）。用于实现断点观测及变量观测的逻辑电路部分，其中TAP控制器可接入到边界扫描链第八十二页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM体系结构介绍内核7种工作模式： 用户态/FIQ/IRQ/管理态/中止态/系统态/未定义态。用户态无法改变模式，除非异常发生(SWI)1）用户态无法访问某些受限资源，如修改CPSR的控制位。2）除用户模式以外，其余的所有6种模式称之为非用户模式，或特权模式（PrivilegedModes）；3）其中除去用户模式和系统模式以外的5种又称为异常模式（ExceptionModes），常用于处理中断或异常，以及需要访问受保护的系统资源等情况。第八十三页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM寄存器ARM微处理器共有37个32位寄存器，其中31个为通用寄存器，6个为状态寄存器。

R0—R12:通用寄存器R8_FIQ---R12_FIQ：允许快速中断处理R13用于各工作态的堆栈寄存器R14用来保护程序调用的现场PC指针R15:pcCPSR:状态寄存器SPSR:用于保存CPSR的状态第八十四页，共九十八页，编辑于2023年，星期日THUMB寄存器SP--R13LR-R14PCR15R8---R15访问受限第八十五页，共九十八页，编辑于2023年，星期日中断与异常区别：正在执行的程序发生暂时的停止是异常；它的当前状态没有保存。复位：矢量表0x00000000IRQ中断irq引脚产生，比Fiq优先级低。进入Fiq时，会屏蔽irqFIQ矢量放在矢量表的最后，另外有自己的临时寄存器，提升中断响应0x0000001c优先级：最高为复位，最低是SWI.第八十六页，共九十八页，编辑于2023年，星期日中断与异常异常发生：将下一条当前要执行的指令地址存入LR中，复制CPSRSPSR.获得中断矢量并执行。异常处理函数返回：

LR处理-PC SPSRCPSR

清除中断禁止位标志。第八十七页，共九十八页，编辑于2023年，星期日存储器和I/OARM体系同时支持大尾端/小尾端小位端：11223344--〉44，33，22，11。大尾端：11223344--〉11，22，33，44。32根地址线32根数据线内部cacheI/O采用内存映射的方式实现第八十八页，共九十八页，编辑于2023年，星期日ARM微处理器的选择第一、ARM微处理器内核的选择用户如果希望使用WinCE或标准Linux等操作系统以减少软件开发时间，就需要选择ARM720T以上带有MMU（MemoryManagementUnit）功能的ARM芯片，ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都带有MMU功能。ARM7TDMI（S3C4510B）则没有MMU，不支持WindowsCE和标准Linux，但目前有uCLinux等不需要MMU支持的操作系统可运行于ARM7TDMI硬件平台之上。uCLinux已经成功移植到多种不带MMU的微处理器平台上，并在稳定性和其他方面都有上佳表现。第八十九页，共九十八页，编辑于2023年，星期日第二、系统的工作频率

系统的工作频率在很大程度上决定了ARM微处理器的处理能力。ARM7系列微处理器的典型处理速度为0.9MIPS/MHz，常见的ARM7芯片系统主时钟为20MHz-133MHzARM9系列微处理器的典型处理速度为1.1MIPS/MHz，常见的ARM9的系统主时钟频率为100MHz-233MHz，ARM10最高可以达到700MHz。第九十页，共九十八页，编辑于2023年，星期日第三、片内外围电路的选择

除ARM微处理器核以外，几乎所有的ARM芯片均根据各自不同的应用领域，扩展了相关功能模块，并集成在芯片之中，称之为片内外围电路例如：USB接口、IIS接口、LCD控制器、键盘接口、RTC、ADC和DAC、DSP协处理器等目的：设计者应分析系统的需求，尽可能采用片内外围电路完成所需的功能，这样既可简化系统的设计，同时提高系统的可靠性。第九十一页，共九十八页，编辑于2023年，星期日A