工学第一章嵌入式系统概述.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019年10月26日星期六,#,嵌入式系统设计,嵌入式系统设计,李明,第一章 嵌入式系统概述,1.1,嵌入式系统,03 二月 2025,3,嵌入式系统设计,现实中的嵌入式系统,03 二月 2025,4,嵌入式系统设计,嵌入式系统的应用领域,嵌入式应用,信息家电,智能玩具,军事电子,通信设备,移动存贮,工控设备,智能仪表,汽车电子,网络设备,消费电子,军事国防,电子商务,网络,工业控制,03 二月 2025,5,嵌入式系统设计,嵌入式系统的应用领域,汽车领域,03 二月 2025,6,嵌入式系统设计,嵌入式系统的应用领域,军事领域,03 二月 2025,7,嵌入式系统设计,嵌入式系统的应用领域,航天领域,03 二月 2025,8,嵌入式系统设计,嵌入式系统的应用领域,嵌,入,式,网,络,应,用,03 二月 2025,9,嵌入式系统设计,嵌入式系统的应用领域,智,能,玩,具,与,机,器,人,03 二月 2025,10,嵌入式系统设计,嵌入式系统的应用领域,手,持,通,讯,设,备,03 二月 2025,11,嵌入式系统设计,IEEE,定义的嵌入式系统,根据,IEEE,（,国际电气和电子工程师协会）的定义：,嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”,（,Devices used to control,monitor,or assist the operation of equipment machinery or plants),。,03 二月 2025,12,嵌入式系统设计,嵌入式系统的定义,(,都不全面,),1,。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，且软硬件可裁减，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。,2,。嵌入式系统是完成复杂功能的,硬件,和,软件,，并使其紧密耦合在一起的,计算机系统,。,03 二月 2025,13,嵌入式系统设计,嵌入式系统的组成,嵌入式系统一般由以下几部分组成,:,嵌入式微处理器,(,含,Embedded MPU,、,Embedded MCU,、,Embedded DSP,、,SOC,等,),外围硬件设备,嵌入式操作系统,特定的应用程序,1.2,嵌入式处理器简介,03 二月 2025,15,嵌入式系统设计,常见的嵌入式微处理器,ARM/StrongARM/XSCALE,MIPS,Power PC,X86,68K/Coldfire,03 二月 2025,16,嵌入式系统设计,常用嵌入式处理器-,ARM,ARM,（,Advanced RISC Machines,）,公司是全球领先的,16/32,位,RISC,微处理器知识产权设计供应商。,ARM,公司通过转让高性能、低成本的、低功耗的,RISC,微处理器、外围和系统芯片设计技术给合作伙伴，使他们能用这些技术来生产各具特色的芯片。,ARM,已经成为移动通信、手持设备、多媒体数字消费嵌入式解决方案的,RISC,标准。,ARM,处理器有三个主要的特点：小体积、低功耗、低成本而高性能；,16/32,位指令集；全球众多的合作伙伴。,ARM,处理器目前有五个系列的产品：,ARM7,、,ARM9,、,ARM9E,、,ARM10,ARM11,和,SecurCore,。,03 二月 2025,17,嵌入式系统设计,常用嵌入式处理器-,MIPS,MIPS,是,Microprocessor Without Interlocked Pipeline Stages,缩写，是一种处理器内核的标准，它是由,MIPS,技术公司开发的。,MIPS,技术公司是一家设计制造高性能、高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商，在,RISC,处理器方面占有重要地位。,MIPS,公司设计,RISC,处理器始于80年代初；1986年推出,R2000,处理器；1988年推出,R3000,处理器；1991年推出第一款64位商用微处理器,R4000,之后，又陆续推出,R8000,（,1994,）、,R10000,（,于1996年）和,R12000,（,于1997年）等型号。之后，,MIPS,战略发生变化，把重点放在嵌入式系统。1999年，,MIPS,公司发布了,MIPS32,和,MIPS64,标准，为未来的,MIPS,处理器的开发奠定了基础。新的架构集成了原来所有的,MIPS,指令，并且增加了许多更强大的功能。2000年，,MIPS,公司发布了针对,MIPS 32 4Kc,的新版本以及未来64位,MIPS 64 20Kc,处理器内核。,MIPS,的定位很广，在高端有64位的20,Kc,家族，在低端市场有,Smart MIPS,。,03 二月 2025,18,嵌入式系统设计,常用嵌入式处理器-,Power PC,Power PC,架构的特点是可伸缩型号，方便灵活。,Power PC,处理器品种很多，既有通用的处理器，又有嵌入式控制器和内核，应用范围非常广泛，从高端的工作站、服务器到桌面计算机系统，从消费类电子产品到大型通信设备等各个方面。,目前，,Power PC,独立微处理器与嵌入式微处理器的主频从25,MHz,700MHz,不等，它们的能量消耗、大小、整合程度、价格差异悬殊，主要产品模块有主频350,MHz,700MHz Power PC 750CX,和750,Cxe,以及主频400,MHz,的,Power PC 440GP,等。,Power PC,的处理器都用在电信、金融等领域。,03 二月 2025,19,嵌入式系统设计,常用嵌入式处理器-,X86,X86,系列处理器是我们最熟悉的了，它起源于,Intel,架构的8086，在发展出286、386、486，直到现在的,Pentium 4,、,Athlon,和,AMD,的64位处理器,Hammer,。,从嵌入式来看，486,DX,是当时和,ARM,、,68K,、,MIPS,和,SuperH,齐名的五大嵌入式处理器之一，8080是第一款主流的处理器。今天的,Pentium,和当初的8080使用相同的指令集，这虽然保持了兼容性，至少十年前写的程序在现在的机器上还能运行，但弊端是限制了,CPU,性能的提高。,03 二月 2025,20,嵌入式系统设计,X86,架构的新型处理器,Atom(,凌动,),处理器,面向移动互联网终端的英特尔凌动处理器包括,Z500,、,Z510,、,Z510P,、,Z510PT,、,Z515,、,Z520,、,Z520PT,、,Z530,、,Z530P,、,Z540,、,Z550,、,N270,。,凌动处理器是,3,瓦以下功耗处理器中速度最快的产品,凌动处理器支持高达,720p,和,1080i,的高清视频格式,凌动处理器支持支持流畅,3D,图形,英特尔凌动处理器拥有超低功耗。,03 二月 2025,21,嵌入式系统设计,新型,AMD GEODE?,处理器为移动嵌入式设备提供,PC,功能,AMD Geode LX,8000.9W,处理器,使公司向“,x86,架构无所不在”的集成计算目标又迈进了一步,2005,年,5,月,27,日，北京讯,AMD,公司,(NYSE:AMD),宣布推出,AMD Geode LX,8000.9W,处理器*，使消费者能在基于,x86,的下一代嵌入式移动设备上体验与台式,电脑,完全相同的计算功能。,AMD Geode LX,8000.9W,处理器功率不到,1W*,，支持,Microsoft,Windows XP,和,XP,嵌入式,操作系统,，使用户能在低功率、无风扇的便携产品上实现熟悉的商务和消费应用。,业界标准的,x86,架构、低功耗和出色性能使,AMD Geode LX,处理器适用于广泛的消费电子和计算市场，包括多媒体设备、单板机、接入设备和其他通用嵌入式应用。,HDTV,、,IP,机顶盒、瘦客户机、销售点服务亭和采用,Windows,的平板电脑等产品将受益于,AMD Geode LX,处理器的优秀功能。此外，现在市场上还推出了新的基于,x86,的移动多媒体设备，结合了完整的台式电脑计算功能与小巧外观、电池供电的便携性。,03 二月 2025,22,嵌入式系统设计,英特尔推出五款嵌入式,Sandy Bridge,架构,CPU,据国外媒体报道，在官方发布,Sandy Bridge,架构两个月后，,英特尔,仍旧保持其处理器产品的更新，最近该公司又推出五款新型的嵌入式,CPU,，其中两款采用了节能设计。,第一款处理器是,Core i3 2310E,，双核设计，,3M,三级缓存，时钟频率为,2.1GHz,，,35,瓦的散热设计功耗。该处理器支持,英特尔,的超线程技术，但该处理器也是新发布的五款处理器中，唯一没有采用智能加速技术的嵌入式处理器。除此之外，该处理器还采用了,ECC,内存支持技术。,第二款处理器是,Core i5 2510E,，时钟频率为,2.5GHz,（使用智能加速技术可以超频到,3.1GHz,），同样为双核，,35,瓦的散热设计功耗。该处理器也是唯一一款使用,G2,套接技术和,ECC,内存支持技术的,i5,处理器。,第三款为,Core i5 2515E,，与,2510E,相比，该处理器使用了,BGA1023,封装技术。,最后两款处理器是,Core i7 2610UE,和,i7 2655E,。这两款处理器的时钟频率分别为,1.5GHz,和,2.2GHz,，散热设计功耗分别为,17,瓦和,25,瓦。均使用,16G,的,ECC,内存，并有额外的,PCI,快速通道，支持智能加速，超线程，,AVX,和,AES,以及可信执行和虚拟化技术。（,2011-02-28,日网络消息）,目前这五款产品的价格信息还未知，知晓范围很可能只限于,OEM,厂商。,03 二月 2025,23,嵌入式系统设计,常用嵌入式处理器-,68,K/Coldfire,Motorola 68000,（,68K,）,是出现得比较早的一款嵌入式处理器，68,K,采用的是,CISC,结构，与现在的,PC,指令保持了二进制兼容。,CISC,是个人电脑常用的，,Intel,、,AMD,、,VIA,都采用,CISC,指令集，只有,Apple,电脑中的,Power PC,采用了,RISC,架构。最初使用的,CISC,指令集是有道理的，因为,CISC,指令数量少，执行效率很高，而且当时的,CPU,时钟频率不同，没有涉及到现在的超标量和超流水线的问题。,RISC,是精简指令集，每条指令长度都一样，有利于简化译码结构，减少处理器的晶体管数量，这对于嵌入式处理器来说是很重要的。,68,K,最初曾用在,Apple2,上，比,Intel,的8088还要早。,SUN,也把这款处理器用于其最早的工作站。现在68,K,芯片已经完全用于嵌入式系统了，1992年68,K,的销售量达到了两千万片，现在,Motorola,每年还能销售75万片。1994年，,Motorola,推出了基于,RISC,结构的68,K/ColdFire,系统微处理器。目前基于该架构的嵌入式微处理器主要有,MCF5272,，,它基于第二代,ColdFire V2,核心。与所有,ColdFire,产品一样，,MCF5272,系统提供了优秀的编码密度，同时达到出色的系统性能水平。,03 二月 2025,24,嵌入式系统设计,1.3,嵌入式操作系统,嵌入式软件主要是嵌入式操作系统。早期的嵌入式系统很多都不用操作系统，它们只是为了实现某些特定功能，使用一个简单的循环控制对外界的控制请求进行处理，不具备现代操作系统的基本特征（如进程管理、存储管理、设备管理、网络通信等）。不可否认，这对一些简单的系统而言是足够的。但是，我们的系统越来越复杂，利用的范围越来越广泛的时候，缺少操作系统就成为了一个最大缺点，因为每设计个一项新的功能都可能需要从头开始设计，实际上增加了开发成本和系统的复杂度。,C,语言的实现使我们的操作系统开发变得越来越简单，可以利用,C,语言很快地写出一个小型的、稳定的操作系统。,03 二月 2025,25,嵌入式系统设计,嵌入式操作系统的基本功能,嵌入式操作系统的基本功能,在嵌入式操作系统中一般使用微内核（,micro-kernel,）,体系结构，其内核主要实现如下功能：,多任务调度，系统设计人员只需设计任务，然后通过操作系统调度实现多任务的同时处理。,内存管理，微内核内存管理主要是提供内存页面的申请和释放工作。在没有操作系统的情况下，内存的申请和释放是由嵌入式应用程序本身完成；在有操作系统的情况下，嵌入式应用程序可以根据自己的需要申请内存空间，由操作系统统一分配。,硬件资源管理，操作系统的使用有个重要的方便性是操作系统可以提供一个硬件抽象层（,Hardware Abstract Layer,），,通过驱动程序的方式方便嵌入式应用程序和硬件设备间的交互。通过硬件抽象层，可以避免几个任务同时访问一个硬件，保证对硬件访问的一致性,03 二月 2025,26,嵌入式系统设计,主要的嵌入式操作系统,Vxworks,Microsoft Windows CE,pSOS,QNX,Palm OS,C/OS-II,Linux,FreeRTOS,Symbian,Android,03 二月 2025,27,嵌入式系统设计,主要的嵌入式操作系统-,Vxworks,Vxworks,WindRiver,公司的,VxWorks,是目前嵌入式领域中使用最广泛，市场占有率最高的系统。它支持多种处理器，如,x86,，,i960,，,Sun Sparc,，,Motorola MC68xxx,，,MIPS RX000,，,Power PC,等。使用的是和,UNIX,不兼容的环境，大多数的,VxWorks API,是专用的。采用,GNU,的编译和调试器。,03 二月 2025,28,嵌入式系统设计,主要的嵌入式操作系统-,Windows CE,Microsoft Windows CE,是微软出品的一个高效率的多平台操作系统。它不是削减的,Windows95,版本，而是从整体上为有限资源的平台设计的多线程、完整优先权、多任务的操作系统。它的模块化设计允许它对于从掌上电脑到专用的工业控制器的用户设备进行定制。操作系统的基本内核需要至少,200,k,的,ROM,。,从,SEGA,的,DreamCast,游戏机到现在许多高端的掌上电脑，都采用了,Windows CE03 二月 2025,29,嵌入式系统设计,主要的嵌入式操作系统-,pSOS,pSOS,现在属于,WinRiver,公司的产品，因为原先拥有的,pSOS,的,ISI,公司已经被,WindRiver,公司兼并。这个一个模块化的，高性能的实时操作系统，专为嵌入式微处理器设计，提供了一个完全多任务环境，在定制的或是商业化的硬件上提供高性能和高可靠性。可以让开发者将操作系统的功能和内存需求按每个应用的需求定制成专用系统。开发者可以利用它来构建从简单的单个独立设备到复杂的、网络化的多处理器系统,。,03 二月 2025,30,嵌入式系统设计,主要的嵌入式操作系统-,QNX,QNX,QNX,是一个实时可扩充的操作系统，它遵循,POSIX.1,（,程序接口）和,POSIX.2,（,Shell,和工具），部分遵循,POXIX.1b,（,实时扩展）。它提供了一个很小的微内核以及一些可选的配合进程。其内核提供4种服务：进程调度、进程间通信、底层网络通信和中断处理，其进程在独立的地址空间运行。所有其它,OS,服务，都由协作的用户进程实现，因此,QNX,内核非常小巧（,QNX4.x,大约为12,K,）,而且运行速度极快。这个灵活的结构可以使用户可以根据实际需要将系统配置成微小的嵌入式操作系统或是包括几百个处理器的超级虚拟机操作系统。,03 二月 2025,31,嵌入式系统设计,主要的嵌入式操作系统-Palm OS,Palm OS,3Com,公司的,Palm OS,在,PDA,市场上占有很大份额，它有开放的操作系统应用程序接口（,API,），,开发商可以根据需要自行开发所有需要的应用程序。目前已经有总共,3500,多个应用程序可以运行在,Palm Pilot,上，其中大部分应用程序均为其他厂商和个人所开发，使得,Palm Pilot,的功能得以不断增多。这些软件包括计算器、各种游戏、电子宠物、地理信息等。在开发环境方面，可以在,Windos95/98,，,Windows NT,以及,Macintosh,下安装,Palm Pilot Desktop,。,Palm Pilot,可以与流行的,PC,平台上的应用程序如,Word,、,Excel,等进行数据交换。,03 二月 2025,32,嵌入式系统设计,主要的嵌入式操作系统-,C/OS-II,C/OS-II,C/OS-II,是美国人,Jean J.Labrosse,开发的实时嵌入式操作系统。这个嵌入式操作系统的源码最初在杂志上发表，1993年作者将杂志上的文章整理扩展，写成,C/OS,，,The Real-Time Kernel,一书，这本书的热销以及源代码的公开推动了,C/OS-II,本身的发展。,C/OS-II,目前已经被移植到,Intel,、,Motorola,等公司的81种不同的处理器上。,之所以有如此多的系统采用,C/OS-II,作为操作系统，这与,C/OS-II,本身的特性是分不开的。,C/OS-II,其实只是一个实时操作系统的内核，全部核心代码只有,8.3,K,字节。它只包括了进程调度、时钟管理、内存管理和进程间的通信与同步等基本功能，而没有包括,I/O,管理、文件系统、网络等额外模块；,C/OS-II,进程调度是按抢占式多任务系统设计的，即它总是执行处于就绪队列中优先级最高的任务；而且，,C/OS-II,的移植性很强，涉及到系统移植的源代码只有,3,个文件，代码长度不过两三百行，移植起来并不困难。,03 二月 2025,33,嵌入式系统设计,主要的嵌入式操作系统-,Linux,Linux,Linux,是一套以,UNIX,为基础发展而成的操作系统。自1991年诞生至今，,Linux,在很多方面已经赶上甚至超过了很多商用的,UNIX,系统。它实现了真正的多任务，多用户环境。,Linux,对硬件配置的要求非常低，能够在4,MB,内存的386机器上很好地运行。而且可以支持很多种处理器芯片。此外，更为重要的是，,Linux,是开源的，有众多高手愿意在,Linux,上开发程序，随时对,Linux,的开放内核进行升级和修补。,在嵌入式系统应用方面，,Linux,小的可以放在一张软盘上运行。为实时系统而开发的变种,RT Linux,（,Real-Time Linux,），,可以让,Linux,支持硬件实时任务。,Linux,的开放式原则使得,Linux,下的驱动和升级变得越来越多，越来越快。,03 二月 2025,34,嵌入式系统设计,FreeRTOS,由于,RTOS,需占用一定的系统资源,(,尤其是,RAM,资源,),，只有,C/OS-II,、,embOS,、,salvo,、,FreeRTOS,等少数实时操作系统能在小,RAM,单片机上运行。相对于,uC/OS-II,、,embOS,等商业操作系统，,FreeRTOS,操作系统是完全免费的操作系统，具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的特点，可以方便地移植到各种单片机上运行，其最新版本为,6.0,版。,作为一个轻量级的操作系统，,FreeRTOS,提供的功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等，可基本满足较小系统的需要。,FreeRTOS,内核支持优先级调度算法，每个任务可根据重要程度的不同被赋予一定的优先级，,CPU,总是让处于就绪态的、优先级最高的任务先运行。,FreeRT0S,内核同时支持轮换调度算法，系统允许不同的任务使用相同的优先级，在没有更高优先级任务就绪的情况下，同一优先级的任务共享,CPU,的使用时间。,FreeRTOS,的内核可根据用户需要设置为可剥夺型内核或不可剥夺型内核。当,FreeRTOS,被设置为可剥夺型内核时，处于就绪态的高优先级任务能剥夺低优先级任务的,CPU,使用权，这样可保证系统满足实时性的要求；当,FreeRTOS,被设置为不可剥夺型内核时，处于就绪态的高优先级任务只有等当前运行任务主动释放,CPU,的使用权后才能获得运行，这样可提高,CPU,的运行效率。,03 二月 2025,35,嵌入式系统设计,Android,手机操作系统,Android,一词的本义指“,机器人,”，同时也是,Google,于,2007,年,11,月,5,日宣布的基于,Linux,平台的开源手机操作系统的名称，该平台由操作系统、中间件、用户界面和,应用软件,组成，号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。目前，最新版本为,Android 2.3 Gingerbread,和,Android 3.0 Honeycomb,。,03 二月 2025,36,嵌入式系统设计,Symbian,Symbian,操作系统的前身是,英国,宝意昂公司（,Psion,）的,EPOC,操作系统，而,EPOC,是,Electronic Piece of Cheese,取第一个字母而来的，其原意为,使用电子产品时可以像吃乳酪一样简单,，这就是它在设计时所坚持的理念。,为了对抗,微软,及,Palm,，取得未来智能移动终端领域的市场先机，,1998,年,6,月，,诺基亚,、摩托罗拉（,Motorola,）、爱立信（,ERICSSON,）、三菱（,MITSUBISHI,）和宝意昂（,Psion在英国伦敦共同投资成立,Symbian,公司。,2008,年已被诺基亚全额收购。,现在的竞争对手是,HTC,的,MTK,平台和,Google,的,Android,03 二月 2025,37,嵌入式系统设计,使用操作系统的优缺点,优点：,操作系统提高了系统的可靠性。,提高开发效率，缩短开发周期。,可以充分发挥,CPU,的多任务能力。,缺点（,from ucos-ii,）,增加约,2%5%,的,CPU,额外负荷。额外的,ROM/RAM,开销等。,03 二月 2025,38,嵌入式系统设计,本门课程主要内容,一种微处理器,-,ARM,一种嵌入式实时操作系统,-,C/OS-II,03 二月 2025,39,嵌入式系统设计,ARM,初步,本节简介,ARM,微处理器的一些基本概念、应用领域及特点，引导读者进入,ARM,技术的殿堂。,本节主要内容：,ARM,及相关技术简介,ARM,微处理器的应用领域及特点,ARM,微处理器系列,ARM,微处理器的体系结构,ARM,微处理器的应用选型,03 二月 2025,40,嵌入式系统设计,ARM,Advanced RISC Machines,ARM,（,Advanced RISC Machines,），,既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。,03 二月 2025,41,嵌入式系统设计,ARM,微处理器的应用领域及特点,ARM,微处理器的应用领域,到目前为止，,ARM,微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域：参见,第二页,。,采用,RISC,架构的,ARM,微处理器一般具有如下特点：,1,、体积小、低功耗、低成本、高性能；,2,、支持,Thumb,（,16,位）,/,ARM,（,32,位）双指令集，能很好的兼容,8,位,/16,位器件；,3,、大量使用寄存器，指令执行速度更快；,4,、大多数数据操作都在寄存器中完成；,5,、寻址方式灵活简单，执行效率高；,6,、指令长度固定；,03 二月 2025,42,嵌入式系统设计,ARM,微处理器系列,ARM,微处理器目前包括下面几个系列，以及其它厂商基于,ARM,体系结构的处理器，除了具有,ARM,体系结构的共同特点以外，每一个系列的,ARM,微处理器都有各自的特点和应用领域。,ARM7,系列,ARM9,系列,ARM9E,系列,ARM10E,系列,SecurCore,系列,Inter,的,Xscale,Inter,的,StrongARM,其中，,ARM7,、,ARM9,、,ARM9E,和,ARM10,为,4,个通用处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。,SecurCore,系列专门为安全要求较高的应用而设计。,03 二月 2025,43,嵌入式系统设计,ARM,微处理器结构-,RISC,体系结构,传统的CISC,（,Complex Instruction Set Computer,，,复杂指令集计算机,）结构有其固有的缺点，即随着计算机技术的发展而不断引入新的复杂的指令集，为支持这些新增的指令，计算机的体系结构会越来越复杂，然而，在,CISC,指令集的各种指令中，其使用频率却相差悬殊，大约有,20,的指令会被反复使用，占整个程序代码的,80,。而余下的,80,的指令却不经常使用，在程序设计中只占,20,，显然，这种结构是不太合理的。,基于以上的不合理性，,1979,年美国加州大学伯克利分校提出了,RISC,（,Reduced Instruction Set Computer,，,精简指令集计算机,）的概念，,RISC,并非只是简单地去减少指令，而是把着眼点放在了如何使计算机的结构更加简单合理地提高运算速度上。,RISC,结构优先选取使用频最高的简单指令，避免复杂指令；将指令长度固定，指令格式和寻地方式种类减少；以控制逻辑为主，不用或少用微码控制等措施来达到上述目的。,到目前为止，,RISC,体系结构也还没有严格的定义，一般认为，,RISC,体系结构应具有如下特点：,采用固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有,2,3,种。,使用单周期指令，便于流水线操作执行。,大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载,/,存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。当然，和,CISC,架构相比较，尽管,RISC,架构有上述的优点，但决不能认为,RISC,架构就可以取代,CISC,架构，事实上，,RISC,和,CISC,各有优势，而且界限并不那么明显。现代的,CPU,往往采用,CISC,的外围，内部加入了,RISC,的特性，如超长指令集,CPU,就是融合了,RISC,和,CISC,的优势，成为未来的,CPU,发展方向之一。,03 二月 2025,44,嵌入式系统设计,ARM,微处理器的应用选型,ARM,微处理器内核的选择,ARM,微处理器包含一系列的内核结构，以适应不同的应用领域，用户如果希望使用,WinCE,或标准,Linux,等操作系统以减少软件开发时间，就需要选择,ARM720T,以上带有,MMU,（,Memory Management Unit,）,功能的,ARM,芯片，,ARM720T,、,ARM920T,、,ARM922T,、,ARM946T,、,Strong-ARM,都带有,MMU,功能。而,ARM7TDMI,则没有,MMU,，,不支持,Windows CE,和标准,Linux,，,但目前有,uCLinux,等不需要,MMU,支持的操作系统可运行于,ARM7TDMI,硬件平台之上。事实上，,uCLinux,已经成功移植到多种不带,MMU,的微处理器平台上，并在稳定性和其他方面都有上佳表现。,03 二月 2025,45,嵌入式系统设计,系统的工作频率,系统的工作频率在很大程度上决定了,ARM,微处理器的处理能力。,ARM7,系列微处理器的典型处理速度为,0.9,MIPS/MHz,，,常见的,ARM7,芯片系统主时钟为,20,MHz-133MHz,，,ARM9,系列微处理器的典型处理速度为,1.1,MIPS/MHz,，,常见的,ARM9,的系统主时钟频率为,100,MHz-233MHz,，,ARM10,最高可以达到,700,MHz,。,不同芯片对时钟的处理不同，有的芯片只需要一个主时钟频率，有的芯片内部时钟控制器可以分别为,ARM,核和,USB,、,UART,、,DSP,、,音频等功能部件提供不同频率的时钟。,03 二月 2025,46,嵌入式系统设计,芯片内存储器的容量,大多数的,ARM,微处理器片内存储器的容量都不太大，需要用户在设计系统时外扩存储器，但也有部分芯片具有相对较大的片内存储空间，如,ATMEL,的,AT91F40162,就具有高达,2,MB,的片内程序存储空间，用户在设计时可考虑选用这种类型，以简化系统的设计。,片内外围电路的选择,除,ARM,微处理器核以外，几乎所有的,ARM,芯片均根据各自不同的应用领域，扩展了相关功能模块，并集成在芯片之中，我们称之为片内外围电路，如,USB,接口、,IIS,接口、,LCD,控制器、键盘接口、,RTC,、,ADC,和,DAC,、,DSP,协处理器等，设计者应分析系统的需求，尽可能采用片内外围电路完成所需的功能，这样既可简化系统的设计，同时提高系统的可靠性。,03 二月 2025,47,嵌入式系统设计,小结,简要介绍了嵌入式系统的两个重要组成部分,简要介绍了,ARM,微处理器的相关知识,使大家对嵌入式系统和,ARM,处理器有个初步的认识，帮助以后的学习,希望大家努力学好本门课程，嵌入式有前途阿！,