嵌入式微处理器的特点

嵌入式微处理器系统及应用第七章 嵌入式硬件系统开发流程

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概述嵌入式系统产品都是软硬件的结合 体，嵌入式系统开发的最大特点就是需 要软硬件综合开发，并且嵌入式软件是 针对相应的嵌入式硬件开发的，是专用 的。因此嵌入式系统硬件的设计开发是 嵌入式系统开发中的一个环节(或组成 部分),需要在各个阶段与系统的总体 设计相结合，综合考虑，并处理好与软 件开发的关系。电子科技大学嵌入式软件工程中心

概述嵌入式系统的总体开发流程概述

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主要内容 嵌入式硬件系统开发流程 32位嵌入式系统的设计原则

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嵌入式硬件系统开发流程

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嵌入式硬件系统开发流程 硬件分配需求 硬件分配需求通常是嵌入式系统的产品部门根据客户 或者市场的需求，确定的有关产品硬件方面的功能和特性， 其内容一般包括： 1)外部接口的种类：比如USB接口、串口、网络接口 等； 2)接口特性：比如USB应符合USB1.1规范还是USB2.0 规范，串口采用RS232还是RS422,网络接口是10Mbps还是 100Mbps或者甚至是1000Mbps; 3)外设的型号、规格：比如LCD显示屏

基于ARM9嵌入式微处理器

的远程仓库管理系统

摘 要

仓库管理是物流当中的一个重要环节，也在企业的整个管理流程中起着非常重要的作用，如果不能保证及时准确的进货、库存控制和发货，将会给企业带来巨大损失，这不仅表现为企业各项管理费用的增加，而且会导致客户服务质量难以得到保证，最终影响企业的市场竞争力．传统的人工仓库作业模式和数据采集方式早已不能满足仓库管理的快速、准确要求，因此，在20世纪70年代，通用计算机开始应用到仓库管理上，它带来了仓库管理的一次革命，但随之也带来了新的问题：建设成本巨高，后期维护量大，硬件系统不可靠。随着嵌入式技术的发展，人们似乎又找到了更加适合用于仓库管理的系统。嵌入式系统以体积小，功耗低，运算能力强等优点著称，它一般被设计成某一场合专用的系统。本文设计的远程仓库管理系统，客户机是以运行Windows CE操作系统的手持式设备，服务器采用运行Windows Server 2003的PC机。客户机的硬件平台以ARM9（S3C2410）微处理器作为核心，通过以太网与服务器建立连接组成一个远程仓库管理系统。该系统可以实现到货检验、入库、出库、调拨、移库、库存盘点等各个作业环节。

关键词：远程仓库管理系统，嵌入式系统，ARM

第一章习题解答

1.1 什么是程序存储式计算机？

程序存储式计算机指采用存储程序原理工作的计算机。 存储程序原理又称“冯·诺依曼原理”，其核心思想包括： 程序由指令组成，并和数据一起存放在存储器中；

计算机启动后，能自动地按照程序指令的逻辑顺序逐条把指令从存储器中读出来，自动完成由程序所描述的处理工作。 1.2 通用计算机几个主要部件是什么？ 主机（CPU、主板、内存）；

外设（硬盘/光驱、显示器/显卡、键盘/鼠标、声卡/音箱）； 1.3 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？ 中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片 1.4 阐述摩尔定律。

每18个月，芯片晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。 1.5 讨论：摩尔定律有什么限制，可以使用哪些方式克服这些限制？摩尔定律还会持续多久？在摩尔定律之后电路将如何演化？

摩尔定律不能逾越的四个鸿沟：基本大小的限制、散热、电流泄露、热噪。具体问题如：晶体管体积继续缩小的物理极限，高主频导致的高温??

解决办法：采用纳米材料、变相材料等取代硅、光学互联、3D、加速器技术、多内核??

（为了降低功耗与制造成本，深度集成仍是目前半导体行业努力的方向，但这不可能永无止，因为工艺

1、在8086微机系统中，物理地址是如何产生的？分析在不同情形下物理地址的生成过程。 2、8086/8088 有两种工作模式，它们是通过什么方法来实现的？在最大模式下其控制信号怎样产生？

3、何谓总线操作？8086/8088的总线操作主要有哪些类型？

1.逻辑地址是( )地址。

A.信息在存储器中的具体 B.经过处理后的20位

C.允许在程序中编排的 D.段寄存器与指针寄存器共同提供的 2.8086最小工作方式和最大工作方式的主要差别是( )。

A.内存容量不同 B.I/O端口数不同

C.数据总线位数不同 D.单处理器和多处理器的不同

分析：8086微处理器有两种工作方式。两种方式的差别有二，一是构成单处理器系统与构成多处理器系统的差别；二是系统中控制信号的形成方法不同。 答：D

3.8086微处理器中寄存器( )通常用作数据寄存器，且隐含用法为计数寄存器。 A.AX B.BX C.CX D.DX

1. 8086/8088 有两种工作模式，它们是通过什么方法来实现的？在最大模式下其控制信号怎样产生？

2. 何谓总线操作？8086/8088的总线操作主要有哪些类型？

3．在基于8086的微计算机系统中，存储器是如何组织的？是如何与处理器总线连接的？BHE#信号起什么作用？

4．8086/8088系统中为什么一定要有地址锁存器？需要锁存哪些信息？

5．若8086CPU工作于最小模式，试指出当CPU完成将AH的内容送到物理地址为91001H的存储单元操作时，以下哪些信号应为低电平：M/IO、RD、WR、BHE/S7、DT/R。若CPU完成的是将物理地址91000H单元的内容送到AL中，则上述哪些信号应为低电平。

一、选择题

1.逻辑地址是( )地址。

A.信息在存储器中的具体 B.经过处理后的20位

C.允许在程序中编排的 D.段寄存器与指针寄存器共同提供的 2.8086最小工作方式和最大工作方式的主要差别是( )。 A.内存容量不同 B.I/O端口数不同

C.数据总线位数不同 D

功能描述：

设计一个带简单I/O接口电路的多周期RISC处理器设计方案，并在FPGA上进行验证。验证题目为设计流水灯的样式为：

00000000->00000001->00000011->00000111->00001111->0011111->01111111->11111111->00000000,切换间隔为1秒。

RISC处理器简介

中央处理器（CPU，Central Processing Unit）是计算机的核心部件。计算机进行信息处理可分为两个步骤：

（1）将数据和程序（即指令序列）输入到计算机的存储器中；

（2）从第一条指令的地址起开始执行该程序，得到所需结果，结束运行。CPU的作用是协调并控制计算机的各个部件并执行程序的指令序列，使其有条不紊地进行。因此它必须具有以下基本功能：

◆ 取指令——当程序已在存储器中时，首先根据程序入口地址取出一条程序，为此要发出指令地址和控制信号。

◆ 分析指令——即指令译码，这是对当前取得的指令进行分析，指出它要求什么操作，并产生相应的操作控制命令。

◆ 执行指令——根据分析指令时产生的“操作命令”形成相应的操作控制信号序列，通过运算器、存储器及输入/输出设备的执行，实现每条指令的功能，其中包括

第二章 嵌入式处理器

嵌入式处理器是嵌入式系统的硬件核心构件，内部含有嵌入式CPU、存储器以及不同用途的I/O控制器电路。其体系结构的不同直接影响着嵌入式系统开发工具的选择、应用程序的编写。嵌入式系统设计中，嵌入式处理器构件的设计途径通常由直接选择现有构件设计和采用EDA技术进行设计。

2.1 EDA与可编程逻辑器件

在嵌入式系统设计过程中，嵌入式处理器可以通过选择市场上现有的、满足或基本满足要求的ASIC(SOC)来获得，也可选择现有嵌入式处理器IP核利用EDA工具构建满足要求的嵌入式处理器或者利用EDA工具自行设计满足要求的嵌入式处理器。下面介绍相关的概念。 2.1.1 EDA

EDA电子设计自动化（Electronic Design Automation）是一种电子系统设计方法。 EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计

“微处理器系统原理与嵌入式系统设计”第一章习题解答

1.1 什么是程序存储式计算机？

程序存储式计算机指采用存储程序原理工作的计算机。 存储程序原理又称“冯·诺依曼原理”，其核心思想包括： ? 程序由指令组成，并和数据一起存放在存储器中；

? 计算机启动后，能自动地按照程序指令的逻辑顺序逐条把指令从存储器中

读出来，自动完成由程序所描述的处理工作。

1.2 通用计算机的几个主要部件是什么？

? 主机（CPU、主板、内存）；

? 外设（硬盘/光驱、显示器/显卡、键盘/鼠标、声卡/音箱）；

1.3 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？

中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片

1.4 阐述摩尔定律。

每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。

1.5 讨论：摩尔定律有什么限制，可以使用哪些方式克服这些限制？摩尔定律还会持续多久？在摩尔定律之后电路将如何演化？

摩尔定律不能逾越的四个鸿沟：基本大小的限制、散热、电流泄露、热噪。具体问题如：晶体管体积继续缩小的物理极限，高主频导致的高温……

解决办法：采用纳米材料、变相材料等取代硅、光学互联、3D、加速器技术、多内核……

（为了降低功耗与制造成本，深

“微处理器系统结构与嵌入式系统设计”第一章习题解答

1.2 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？

中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片 1.3 阐述摩尔定律。

每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。

1.5 什么是SoC？什么是IP核，它有哪几种实现形式？

SoC：系统级芯片、片上系统、系统芯片、系统集成芯片或系统芯片集等，从应用开发角度出发，其主要含义是指单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能系统。

IP核：满足特定的规范和要求，并且能够在设计中反复进行复用的功能模块。它有软核、硬核和固核三种实现形式。

1.8 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的主要特点有哪些？

概念：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的专用计算机系统，即“嵌入到应用对象体系中的专用计算机系统”。

特点：1、嵌入式系统通常是面向特定应用的。

2、嵌入式系统式将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。

3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能

一

1.2 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？

中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片 1.3 阐述摩尔定律。

每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。

1.5 什么是SoC？什么是IP核，它有哪几种实现形式？

SoC：系统级芯片、片上系统、系统芯片、系统集成芯片或系统芯片集等，从应用开发角度出发，其主要含义是指单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能系统。

IP核：满足特定的规范和要求，并且能够在设计中反复进行复用的功能模块。它有软核、硬核和固核三种实现形式。

1.8 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的主要特点有哪些？

概念：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的专用计算机系统，即“嵌入到应用对象体系中的专用计算机系统”。

特点：1、嵌入式系统通常是面向特定应用的。

2、嵌入式系统式将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。

3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。

4、嵌入式处理器的应用软件是实现