嵌入式系统的硬件技术(第二讲).ppt

1、课程内容，第一话：嵌入式系统概论第二话：嵌入式系统硬件技术第三话：嵌入式系统软件研发第四话：嵌入式系统新技术和方法第五话：嵌入式系统实例分析n信息家电和PDA n金融电子设备： POS和税制控制收款系统n票据防伪系统nCA， 身份身份验证和公钥加密系统一，嵌入式系统概论，1，一些嵌入式系统的例子2，基于电子修正算的化学基情报系统的一般构成3，嵌入式系统需求和可能性结合的4，嵌入式系统的含义，特征和核心技术思想5，嵌入式系统的应用6，嵌入式系统的分类7， 嵌入式系统，我们能做什么8，总结国内普遍承认的定义：以特定的应用为中心，以计算机技术为基础，硬件和软件能够裁断，应用系统能够应对功能、可靠性、

2、电功耗、成本、体积等严格的制约的专用计算机系统。 嵌入式系统的特点：需要通用和专用(标准化和客制化)的硬件和软件，“需求和可能”的分析例子之一，模拟电视方式(例如PAL-D、PAL-K、NTSC )的蕾丝花边间扫描、现场、信息帧、 人眼有视觉感知残留，视觉感知连续图像下限为10信息帧/秒，但有漫动画定位感，视觉感知正常，要求25信息帧/秒，有闪烁感，视觉感知舒适，伴随着要求50信息帧/秒的技术进步， 逐行扫描的信息帧存储器“需求和可能”的分析的第二个示例是，在语音数字化中的a律和u律人的听觉比视觉感知更敏感，人类的耳朵对低强度声音更敏感的早期语音数字化技术中采用了非线性量化， 嵌入式系统的核心

3、技术思想：参照通用计算机系统，以满足特定的应用要求为标准，采用各种可能的方法、技术和产品，使专用电子情报系统达到最佳性能/性价比。 基于电子修正计算的情报系统通用架构，二、嵌入式系统硬件技术，一、中央处理机(电脑CPU) 2、内存3、协处理器、硬件加速器4、I/O接口人机接口5，I/o接口互连理论上，在每个应用系统中都存在适合于其系统的硬件、软件功能的最佳组合。 传统的嵌入式开发采用了软件研发和硬件开发分离的方式。传统的嵌入式系统设置纠正方法、嵌入式系统的硬件/软件联合设置纠正方法、软件和硬件、电子纠正(或纠正器)是查询密码科学的问题、算法、编码计算机正在寻找的答案称为问题。 计算机找到问题答

4、案的具体步骤和步骤称为算法。 计算算法是由人类通过查询密码来实现的。 软件和硬件都可以查询密码，逻辑性结果完全相同。 这是软件和硬件的统一性的本质，考虑问题，用习语言写3-8解码器的小程序，用数字电路实现相同的功能，使软件和硬件能够实现完全相同的逻辑功能的查询密码，以此为例1、中央处理机(电脑CPU )、(1) 电脑CPU的通常结构(2)指令系统、地址方式、中断a、高级语言、变量和变量名称汇编语言、地址和地址方式b，一般有识别中断源的两种方法：查询方式：主要是软件实现程序设计师看到的电脑CPU硬件资源， 电脑CPU一般操作指令、硬件资源与操作指令的结合、典型的嵌入式电脑CPU比较、(4)一般电

5、脑CPU特征与4二进制位单片微型计算机消费类电子产品的选择。 在成本要求极其严格的情况下，在电功耗要求极其严格的情况下，以屏幕点阵LCD驱动的8二进制位单片微型计算机为优先。 只要32位色以上的微处理器的高级电子产品DSP不能可靠地满足实际需要实时数据处理的领域(5)的发展趋势： 51系统单片微型计算机、“金手铐”现象、各种不同级别的嵌入式系统微处理器的应用、嵌入式系统的分类、2、 内存各种内存性能特性比较： ROM只读存储器计程仪程序和固定数据的内存OTP (one time programmable ) prom (programmablereadonlymemory )只有EEPROM

6、为了增加E2PROM或Flash，制造工艺成本约加倍，PROM与通常工艺完全兼容。 因此，PROM和OTP对于需要少量信息(小于1Kb )并且可以在现场进行预计程仪定编程的特定应用程序而言仍然是有益的。 EPROM(Erase able PROM )没有明显的优势，被E2PROM和Flash淘汰。 E2PROM(Electrical Erase able PROM，电擦除可用prom )不存储供电中断并且需要随机写入数据。 闪存计程仪报存储供电中断非易失性可写入的数据。 嵌入式系统的首选内存，如随机存取存储器(ram ) SRAM (静态ram )。 如果DRAM (动态ram )内置系统中的

7、电脑CPU通讯端口DRAM刷新，最好使用DRAM作为内存。 一般单片微型计算机和DSP不提供DRAM刷新功能，DRAM的使用很麻烦，应尽量避免。 特别是在硬件咏叹调时间系统中，更需要注意。 FRAM (铁电存储器飞电ram )有望成为主流内存。内存的一般时间节点、各种内存性能特性的比较、技术趋势、1、寻找新技术，制造各种性能优良的“主流内存”。 2 .自我更新DRAM。 内存的一般时间节点，3，协处理器和硬件加速器，(1)硬件加速器简介浮点运算，乘法运算，二进制位运算。 硬件加速器最好地表明了硬件和软件的相互关系。 与因特尔上市的协处理器相结合的X86架构微处理器，(2)例1 :奇偶校验a，奇

8、偶校验最简单，最常用的数据校验方法奇偶校验： 101001数据奇偶校验： 10100数据奇偶校验/循环变量For (Loop=1L； 环0； Loop 1 ) if (Loop需要约4N条指令。 校正n二进制位的数据检查二进制位的硬件实现方法(以N=32为例)，校正c，n二进制位的数据检查二进制位的硬件实现方法(以N=32为例)，与该硬件结构的软件相结合，制作出非常简单的RegVerify=Data； result=reg验证； RegVerify是一个电子暂存器地址。显然，31个比较器和1个32位色暂存器的硬件成本非常高。硬件实现方法，用于校正n二进制位数据检验二进制位(以N16为例)，d，

9、将软件与硬件组合来校正n二进制位数据检验二进制位的方法，与该硬件的软件相配合，采用稍微复杂一点的15个比较器和1个16二进制位暂存器的成本，就能得到8个验证(输入数据)输入结果=0l。 /检查二进制位int Temp； Temp=Data、异或男同性恋的真值表、(3)例2 :表变换表变换为报文分组密码算法中的基本运算之一的DES和AES的表变换运算表变换为从8二进制位数据向8二进制位数据的映射，a、32位数据表变换的软件实现方法为32位系统， 8256 intjabletrans (data ) intaddrintresultaddr=data，32位色数据表转换的硬件实现方法之一，b，32

10、位色数据表转换的硬件实现方法之一与此硬件的软件相匹配Nop； 数据=reg tab； 另外，32位色数据表变换的硬件实现方法的2个、c、32位色数据表变换的硬件实现方法的2个，与该硬件的软件相配合，使Reg Tab=Data变得更简单。 数据=reg tab； (4)例3 :乘法器的高速数据处理基于乘法运算，例如FFT、日式榻榻米入、相关、错误检测与代码纠错化、公钥密码学算法、声音图像压缩解压缩、模式识别等硬件乘法器是DSP的标记之一。 a .乘法的基本原理移位，加法，乘法的基本原理1，4二进制位乘法器的运算状况，b .乘法的软件实现方法之一：(左移位，加法) Void Multi (int

11、X，int Y，*presult )。 内环； *pResult=0L； (*(pResult 1)=0L； 循环=n； 环0； Loop- -) if (Y这是直观的做法，包括n次长整数移位，平均(N/2 )次长整数相加。 c、乘法的软件实现方法之二：(右移，加) void多重(int Y，int Y，*pResult ) int Loop； *pResult=0L； (*(pResult 1)=0L； 循环=n； 环0； Loop- - ) if (y右移相加的乘法实现方法将长整数相加简化为整数相加，大幅提高了运算效率。 算法的改进有助于提高运算效率的“修正机是研究算法的科学”吕开澄修正机

12、算法指南富利叶变换广泛应用于数学信号处理，有高速算法。 (FFT) KL变换具有最佳的非相关性，理论上是最佳的正交变换，但由于找不到高速算法，所以迄今为止很难实用化。 乘法的硬件方法的实现之一、d、乘法的硬件实现方法之一大致是软件实现的直接复制，很多算法的实现、软件程序流程图与硬件逻辑分块图大致一致，右移位相加的乘法算法在硬件实现时， 该硬件需要32个机器周期(32个时钟)的软件实现的硬件实现：消除“提取查询密码”的时间开销，用有限状态机直接运算。e、乘法器硬件实现方法的双单摇滾乐实现了32位色乘法约24万男同性恋(816万晶体管) f、高性能乘法器，梦想依然是高速二进制n二进制位乘法器的设置

13、修正是有日子电子工程师和修正器科学家关注的理论和实际问题。 对n个二进制位的移位串并行乘法器要求最小面积O(N )、乘法时间n个时钟周期、时间O(N )，对于如何使实际的设定校正达到理论极限作出了许多研究。 软件数学，补正机算法的设定和分析，补正可能性理论。 递归乘法器，(5)对硬件加速器的总结阅读应视为“从薄到厚，从厚到薄”-华罗庚将你的技术资源软件和硬件的相互关系综合起来，基于电子修正计算的情报系统应视为从输入信息到输出信息的转换软件：在电脑CPU硬件的基础上，“取回查询密码操作”冯诺伊曼模式下实现情报变换的指令集合。 硬件实现：一种基于数学逻辑，直接用电子数据老虎钳实现信息转换的方法。

14、软件实现：成本低、技术难度低、通用性高的硬件实现：有很多软件不可实现的性能软件和硬件：一个事物的两个方面，必须相互融合、相互促进、统一考虑。、4、I/O接口人机接口、(1)I/O和电脑CPU硬件连接方式通讯端口方式：静态数据、稳定可靠、占有通讯端口资源、计程仪编程麻烦男低音方式：动态数据、要求数据老虎钳速度配合、计程仪编程简单(2) 电脑CPU对i/通讯端口方式下的控制信号和数据的时间序列关系，男低音方式下的控制信号和数据的时间序列关系，(3)牛鼻子板是人机接口的主要设备之一，如果PC标准牛鼻子板和鼠标牛鼻子板输入接口有需要解决的任务牛鼻子按下，则在没有硬件抖动电路的情况下有可靠的逻辑处理方法

15、。 n牛鼻子摇滾乐后，只处理一个牛鼻子，其间按下或放开的牛鼻子不受影响。无论一次按钮按下持续多长时间，只执行一次按钮按下功能计程仪程序等。 输出确定的牛鼻子编号。 独立牛鼻子行列式牛鼻子板，开关时钟抖动防止软件程序流程图，另一个开关时钟抖动防止软件程序流程图，独立牛鼻子电路，行列式键盘码的键值和键编号，8155扩展I/O端口组成的行列式键盘(4) 输出LED LED显视器结构和原理LED静态显示方式LED动态显示方式点沉积基质LCD显示(5)LCD显视器液晶显示的基本原理分段液晶显视器点沉积基质液晶显视器、7分段LED显示buv摇滾乐、4二进制位静态LED显示电路， 8二进制位LED动态显示电路、57LED点阵沉积基质、列阳行、阴点“0”扫描的扫描时间统计图表、液晶显示的基本概念、LCD的直接接口模式、LCG-12864绘图型LCD外观、绘图型LCD内部基本构成分块图、5、I/O接口相互表示前向信道、反向信道、(1)量化噪声和非线性量化c、板级系统(SOB )中的芯片级产品、单片微型计算机中的内包装功能UE针织面料、IP功能模块、(2)互通并行传输和串行传输三种基本的通讯模式同步和异步信息帧