CH2嵌入式系统硬件基础.ppt

张文英
[e-mail]2.1计算机体系结构
2.2微处理器
2.3存储器
2.4总线
2.5输入输出模块
2.6硬件设计
习题2.1计算机体系结构
2.2微处理器
2.3存储器
2.4总线
2.5输入输出模块
2.6硬件设计
习题2.1计算机体系结构二、体系结构2.1计算机体系结构
2.2微处理器
2.3存储器
2.4总线
2.5输入输出模块
2.6硬件设计
习题嵌入式微处理器类型
微处理器内部寄存器
指令系统与汇编语言
RISC和CISC
多字节存储机制
以ARM9为例
一、嵌入式微处理器：四种类型
嵌入式微处理器（MPU）：运算器、控制器
Am186/88、386EX
嵌入式微控制器（MCU）：片内ROM、RAM、总线、I/O口、计数器、看门狗、AD、DA、Flash
8051、P51XA嵌入式微处理器嵌入式微处理器二、用户可见寄存器例：ARM处理器的寄存器组织ARM920T系列处理器的寄存器组织1、ARM的通用寄存器R0~R152、ARM的状态寄存器PSRARMPSR寄存器的格式ARM简介ARM版本ⅠARM版本ⅡARM版本ⅢARM版本ⅣARM版本ⅤARM版本ⅥARM处理器系列基于ARM的微处理器芯片，一般是由不同的处理器核、多个功能模块和可扩展模块组成。
功能模块分别由字母T、D、M、I、E、J、F、S等表示。
可扩展模块一般有：DMAC、中断控制器、实时时钟、脉宽调制定时器、LCD控制器、存储器控制器、UART、看门狗定时器、GPIO、功耗管理模块等，这些可扩展模块可以由芯片制造商选择。
命名规则通常表示如下：
ARM{x}{y}{z}{T}{D}{M}{I}{E}{J}{F}{-S}
大括号中表示的内容是可选择的，描述体系结构的版本和选择使用的功能模块，可扩展模块不包括在内。ARM系列处理器核的命名规则2005年以后ARM公司投入市场的ARMv7体系结构的处理器核，命名规则有所改变，名称以“ARMCortex”开头，之后附加字母“-A”、“-R”或“-M”，表示该处理器核的适用领域，随后还有一个数字，表示产品顺序号，如ARMCortex-A8、ARMCortex-M3、ARMCortex-R4。ARM的基本版本指令系统
计算机的语言系统，即机器语言；
表征计算机的基本功能及能力；
决定指令的格式和机器的结构；
包括寄存器装载和存储、算术和逻辑指令、移位、比较、分支指令等；
指令格式是指令系统的关键。
指令长度：定长或变长
寻址模式
操作符数量
操作符类型
机器指令：二进制编码ARM9的指令格式(32位)ARM9的汇编语言格式汇编语言
是机器语言的便于记忆和理解的符号形式；
与机器语言存在一定的对应关系。CISC（ComplexInstructionSetComputer）
复杂指令系统计算机
处理高级语言能力强
指令使用率相差悬殊
结构复杂
MCS-51、x86
RISC（ReducedInstructionSetComputer）
精简指令系统计算机
最基本的指令集
复杂程序需要的代码段长
ARM、PowerPC、MIPS、AVR5、多字节存储6、常见的嵌入式微处理器x86架构MIPSPowerPC2.1计算机体系结构
2.2微处理器
2.3存储器
2.4总线
2.5输入输出模块
2.6硬件设计
习题2.3存储器1、寄存器2、高速缓冲存储器例3、主存储器4、本地外存嵌入式系统的存储器体系二、虚拟内存机制存储管理单元MMUⅠ存储管理单元MMUⅡ(1)存储管理单元MMUⅡ(2)存储管理单元MMUⅢ(1)存储管理单元MMUⅢ(2)存储管理单元MMUⅣ(1)存储管理单元MMUⅣ(2)存储管理单元MMUⅣ(3)存储管理单元MMUⅣ(4)存储管理单元MMUⅣ(5)存储管理单元MMUⅣ(6)存储管理单元MMUⅣ(7)地址转换过程存储管理单元MMUⅤ存储管理单元MMUⅥ存储管理单元MMUⅦ存储管理单元MMUⅧ2.1计算机体系结构
2.2微处理器
2.3存储器
2.4总线
2.5输入输出模块
2.6硬件设计
习题2.4总线二、常见的总线2、PCI总线PCI结构（2）即插即用的实现（3）中断共享的实现（4）PCI总线的特点3、SPI总线SPI接口是以主从方式工作的,这种模式通常有一个主器件和一个或多个从器件,其接口包括以下四种信号：
MOSI–主器件数据输出,从器件数据输入
MISO–主器件数据输入,从器件数据输出
SCLK–时钟信号,由主器件产生
/SS–从器件使能信号,由主器件控制
在点对点的通信中,SPI接口不需要进行寻址操作,且为全双工通信,简单高效。

缺点：没有指定的流控制,没有应答机制确认是否接收到数据。4、IIC总线5、CAN2.1计算机体系结构
2.2微处理器
2.3存储器
2.4总线
2.