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关于嵌入式类论文范例,与嵌入式系统概相关论文摘要
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.(3)MIPS嵌入式微处理器
MIPS(MicroprocessorwithoutInterlockedPipedStages)是指无内部互锁流水级的微处理器,其机制是利用软件方法避免流水线中的数据处理问题.MIPS既是处理器架构的名称,也是开发该处理器公司的名称.例如,中国龙芯处理器采用的就是64位MIPS指令架构.
1.3.3嵌入式微处理器的选型
随着嵌入式系统的应用和发展,嵌入式微处理器的种类会越来越多,就ARM处理器芯片而言,就有多达十几种体系结构,以及变化多端的内部功能和在片外设的组合.所以,嵌入式系统的设计者在选择微处理器时常常会感到困难,甚至无所适从.从应用的角度来看,选择微处理器应从以下几个方面考虑.
(1)考虑微处理器的性能
芯片内置核:如果使用WindowsCE或嵌入式Linux作为操作系统,则应选择具有MMU(MemoryManagementUnit)的处理器芯片,因为这两个操作系统需要MMU的支持.ARM720T,ARM920T,ARM922T,ARM946T,StrongARM等芯片都具有MMU.如果使用uCLinux或RT-Linux作为操作系统,则应选择没有MMU的微处理器芯片,因为这两个操作系统是专门针对无MMU的处理器设计的.
系统时钟:系统时钟决定了芯片的处理速度,不仅要注意处理器的速度是否合适,而且要注意外部总线的速度和外围设备的速度.不同的芯片对时钟的处理不同,有的芯片只有一个主时钟,这种芯片不能同时兼顾处理器时钟和外设时钟.有的芯片提供几个时钟,如处理器时钟,外部总线时钟,低速外设时钟(如UART)和高速外设时钟(如USB)等.
存储器:在不需要大容量存储器时,可选择具有内置存储器的芯片.例如,ATMEL公司的AT91FR4081就具有2MB的Flash以及128KB的SRAM.
中断控制器:中断控制器是选择芯片的重要参考因素,合理的外部中断可以提升系统的实时特性.尽管ARM处理器架构只支持FIQ和IRQ中断,但生产厂商都扩展了自己的中断控制器.例如,CirrusLogic公司的EP9315就支持64个中断源,且有24个GPIO具有中断功能,并可以配置成上升沿触发,下降沿触发,高电平触发,低电平触发多种中断方式.
扩展总线:大部分微处理器芯片具有外部SDRAM,SRAM,Flash接口,不同芯片支持的总线接口数量也不同,总线接口的宽度有8位,16位和32位.例如,CirrusLogic公司的EP9315就有6个片选的静态存储器接口(可控制SRAM,ROM和Nor-FLASH存储器)和4个片选的动态存储器接口(可控制SDRAM,SyncRom和SyncFLASH存储器),每个存储器都支持8位,16位和32位总线操作.
协处理器:如果需要大量的数学运算,则应考虑使用具有协处理器的微处理器芯片.例如,CirrusLogic公司的EP9315就内置MaverickCrunch协作处理器,支持IEEE-754单精度和双精度的浮点计算.
(2)考虑微处理器的内置外设及其接口
USB支持:如果需要USB支持,则可以选择具有USB控制器的芯片.许多微处理器都内置USB主控制器,有的甚至同时具有USB主口和从口.例如,CirrusLogic公司的EP9315有3个USB2.0主口,Samsung公司的S3C2410有两个USB主口和一个USB从口.
I/O端口:如果实际需要较多的I/O端口,则应选择GPIO多的芯片.但值得注意的是,不能光看芯片资料中I/O的总数,在很多芯片中,I/O引脚与其他内置外设复用,所以在设计中要仔细计算实际可用的I/O数量.
如果需要使用集成音频接口IIS(IntegrateInterfaceofSound),则应选择具有IIS接口的芯片.例如,CirrusLogic公司的EP9315就具有IIS和AC'97音频接口.
DMA控制器:许多微处理器集成有DMA(DirectMemoryAccess)控制器,用于和外设(如网络,IDE等)进行高速通信,以减少数据交换占用的CPU时间.例如,CirrusLogic公司的EP9315就有12个DMA通道,其中两个用于内存之间的DMA传输,10个用于外设到内存或内存到外设之间的DMA传输.如果打算使用DMA传输,就应该选择具有DMA控制器的芯片.
IDE接口:如果需要外接永久存储介质(如硬盘,CF卡等),则需要考虑选择支持IDE接口的微处理器芯片.例如,CirrusLogic公司的EP9315就具有符合ATA/ATAPI工业标准的IDE接口,同时支持IDE接口的DMA传输.
串行总线接口:许多微处理器具有多种串行总线接口(如SPI,I2C,I2S,UART,IrDA),这些接口引脚连线少,使用简单,操作方便,很受开发者的欢迎.如果嵌入式系统的外设具有串行总线设备,则应选择具有这些接口的芯片.例如,CirrusLogic公司的EP9315就具有SPI,I2S,UART和IrDA接口.
LCD控制器:有些嵌入式处理器内置有LCD控制器,有的甚至内置64KB的彩色TFTLCD控制器.在设计手持设备时,选用具有LCD控制器的芯片比较方便.例如,Samsung公司的S3C2410和CirrusLogic公司的EP9315都具有内置的LCD控制器.
网络控制器:很多嵌入式处理器内置有网络控制器,如果打算利用网络接口进行通信,则应该选择具有网络接口的芯片.例如,CirrusLogic公司的EP9315就内置了1/10/100Mbps的以太网控制器.
(3)考虑封装形式
目前嵌入式处理器的封装主要有QFP,TQFP,PQFP,LQFP,BGA,LBGA等形式,BGA封装芯片面积小,可以减少PCB板的面积,但是制作工艺要求严格,需要多层布线和专业的焊接设备.
1.4嵌入式操作系统
嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统的操作系统,它是一种稳定,兼容性好,安全可靠的软件模块的集合,是嵌入式系统的重要组成部分.嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点,能够有效地进行存储器管理,设备管理,任务调度和管理,中断处理,多任务处理等操作系统任务.由于嵌入式操作系统是由专业的公司开发研制,对代码强度,运行效率,代码大小,兼容性,可靠性等,都经过严格测试,这大大提高了嵌入式系统硬件的工作效率,并为应用程序的开发提供了极大的便利,同时也加快了嵌入式产品的开发周期.
嵌入式操作系统通常由与硬件相关的底层驱动程序,系统内核,驱动程序接口,应用程序接口,通信协议,图形界面标准工具(如阅读器,计算器等)组成.与通用操作系统相比,嵌入式操作系统在系统实时性,硬件依赖性,软件固化以及应用专用性方面具有突出特点.
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