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《Cortex-M3嵌入式处理器原理与应用》是2011年出版的图书,作者是范书瑞
纵观嵌入式系统的发展历程,大致经历了以下四个阶段: 无操作系统阶段 嵌入式系统最初的应用是基于单片机的,大多以可编程控制器的形式出现,具有监测、伺服、设备指示等功能,通常应用于各类工业控制和飞机、等武...
《嵌入式原理》系统讲述嵌入式系统硬件平台设计原理和方法。本书适合作为高等院校计算机、电子信息及相关专业的本科教材,也适于从事嵌入式系统研究与开发的技术人员及普通读者参考。
一、现代计算机的技术发展史 1.始于微型机时代的嵌入式应用 电子数字计算机诞生于1946年,在其后漫长的历史进程中,计算机始终是供养在特殊的机房中,实现数值计算的大型昂贵设备。直到20世纪70年代,微...
嵌入式处理器中分支目标缓冲器的研究与设计
针对嵌入式应用的特点,设计了一种基于RAM比较TAG的分支目标缓冲器(BTB),并通过硬件模拟方法(BTB控制逻辑用RTL实现,存储体用定制逻辑实现)研究BTB结构参数对BTB的性能、能耗以及对整个处理器系统的性能和能耗的影响,根据仿真结果选取应用于嵌入式处理器的最优BTB结构参数.根据该参数,进一步设计基于CAM比较TAG的BTB,经SPEC2000评测,相对于基于RAM比较TAG的BTB,基于CAM比较TAG的BTB可使功耗降低37.17%.
双核嵌入式处理器的HDMI高清接口设计
介绍了基于双核嵌入式处理器TMS320DM6446平台的HDMI接口的设计与实现。介绍了HDMI接口的工作流程、HDCP加密实现、信息帧控制以及与DVI兼容显示等。本系统可实现720p和1080i的高清视频输出。利用HDMI数字接口高分辨力、低损耗等特点,可以克服现有VGA模拟显示的许多缺点,极大提升了嵌入式平台图像质量。
本书以Altera工公司开发的Nios嵌入式处理器软核为例,介绍了嵌入式处理器的组成原理和开发应用。全书分为6章:第1、2章介绍嵌入式处理器的组成原理,主要介绍嵌入式处理器的系统组件;第3、4章介绍嵌入式处理器的开发环境,包括硬件开发环境和软件开发工具SOPC Builder、QuartusⅡ以及嵌入式软件开发开具GNUPro的使用;第5、6章结合实例介绍嵌入式处理器的应用,主要介绍Nios系统设计和C程序编程与调试。
本书将Nios嵌入式处理器和现场可编程门阵列(FPGA)紧密结合起来,将系统设计和软件编程融为一体,综合了数字逻辑电路、微机原理和接口技术以及C语言程序设计,内容新颖,实用性强,特别适合于研究和开发各种嵌入式系统的工程师和研究人员阅读,同时也可以作为计算机应用系统课程的教材以供相关专业的本科生研究生学习和参考。
本书通过对色彩基本原理的讲解,分析了色彩在艺术设计中应用的基本方法和基本规律,从色彩的实际应用特征和行业需求出发,注重培养学习者的色彩审美能力、配色能力、应用能力、创新能力。出于专业对色彩应用能力要求的不同,本书将内容分为四大模块,即通识基础理论、绘画色彩原理与应用、色彩设计原理与应用、设计应用原理与应用。教材内容上各模块之间相有联系,相互承接,递进转变关系自然,解决色彩表达从客观到主观再到设计应用这种具象到抽象的思维训练过程,实现从绘画走向设计的目标。作为一门设计类的基础教材,本书内容上延续已规范化的经典教学内容,同时结合专业特征,注重基础技能和创新思维的训练,并纳入新的学习方法和多样化的实现手段,突破了传统色彩学习的一贯模式,提高了实用和参考价值。
根据其现状,嵌入式处理器可以分成下面几类:
嵌入式微处理器(Micro Processor Unit,MPU)
嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。它的特征是具有32位以上的处理器,具有较高的性能,当然其价格也相应较高。但与计算机处理器不同的是,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Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等。
其中Arm/StrongArm是专为手持设备开发的嵌入式微处理器,属于中档的价位。
嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)
嵌入式微控制器的典型代表是单片机,从70年代末单片机出现到今天,虽然已经经过了20多年的历史,但这种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。单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。和嵌入式微处理器相比,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。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,因此称微控制器。
由于MCU低廉的价格,优良的功能,所以拥有的品种和数量最多,比较有代表性的包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K系列以及 MCU 8XC930/931、C540、C541,并且有支持I2C、CAN-Bus、LCD及众多专用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系统约70%的市场份额。近来Atmel出产的Avr单片机由于其集成了FPGA等器件,所以具有很高的性价比,势必将推动单片机获得更高的发展。
嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
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,具有很高的编译效率和指令的执行速度。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。MPU较低的处理速度无法满足DSP的算法要求,其应用领域仅仅局限于一些尖端的高科技领域。随着大规模集成电路技术发展,1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。其运算速度比MPU快了几十倍,在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。至80年代中期,随着CMOS技术的进步与发展,第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生,其存储容量和运算速度都得到成倍提高,成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。到80年代后期,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。90年代后,DSP发展到了第五代产品,集成度更高,使用范围也更加广阔。
目前最为广泛应用的是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。
SoC(system on chip)片上系统
SoC追求产品系统最大包容的集成器件,是目前嵌入式应用领域的热门话题之一。SOC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合,直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块。而且SOC具有极高的综合性,在一个硅片内部运用VHDL等硬件描述语言,实现一个复杂的系统。用户不需要再像传统的系统设计一样,绘制庞大复杂的电路板,一点点的连接焊制,只需要使用精确的语言,综合时序设计直接在器件库中调用各种通用处理器的标准,然后通过仿真之后就可以直接交付芯片厂商进行生产。由于绝大部分系统构件都是在系统内部,整个系统就特别简洁,不仅减小了系统的体积和功耗,而且提高了系统的可靠性,提高了设计生产效率。
由于SOC往往是专用的,所以大部分都不为用户所知,比较典型的SOC产品是Philips的Smart XA。少数通用系列如Siemens的TriCore,Motorola的M-Core,某些ARM系列器件,Echelon和Motorola联合研制的Neuron芯片等。
预计不久的将来,一些大的芯片公司将通过推出成熟的、能占领多数市场的SOC芯片,一举击退竞争者。SOC芯片也将在声音、图像、影视、网络及系统逻辑等应用领域中发挥重要作用。