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分类: 嵌入式

2015-03-14 14:07:00

原文地址:arm体系结构和接口技术 作者:xutianxi

嵌入式系统是指以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可剪裁,适应应用系统,对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

 

嵌入式系统的特点

专用、软硬件可剪裁可配置

低功耗、高可靠性、高稳定性

软件代码短小精悍

代码可固化

实时性

弱交互性

 

}         未来嵌入式系统的发展趋势:

     小型化、智能化、网络化、可视化

     多核技术的应用

     低功耗(节能)、绿色环保

     云计算、可重构、虚拟化等

     平台化、标准化、系统可升级,代码可复用

商业版嵌入式操作系统:

1.       Vxworks

a)         它是在当前市场占有率最高的嵌入式实时操作系统

b)        它提供的多任务机制,对任务的控制采用优先级抢占和轮询调度机制,充分保证了可靠的实时性,具有高可靠性和稳定性

2.       Windows CE

a)         用户图形界面相当出色

b)        具有模块化、结构化和基干Win32应用程序接口以及与处理器无关等特点

 

ARM技术特征

}         体积小、低功耗、低成本、高性能

}           支持Thumb16位)/ARM32位)双指令集,能很好的兼容8/16位器件

}           大量使用寄存器,指令执行速度更快

}           大多数数据操作都在寄存器中完成

}           寻址方式灵活简单,执行效率高

}           指令长度固定

 

 

 

 

ARM920T 处理器主要特性如下

}         • ARM9TDMI RISC 整数 CPU

}         • 16-K字节指令与16-K 字节数据缓存

}         指令与数据存储器管理单元(MMUs)

}         写缓冲器

}         ARM9TDMI处理器是哈佛结构的,有包括取指、译码、执行、存储及写入的五级流水线。

}         ARM920T 处理器包括两个协处理器:

}         • CP14 -控制软件对调试信道的访问。

}         • CP15 - 系统控制处理器,提供16 个额外寄存器用来配置与控制缓存、MMU、系统保护、时钟模式及其他系统选项。

}         5级流水线结构

}         取指(F)

}         指令译码(D)

}         执行(E)

}         数据存储访问(M)

}         写寄存器(W)

 

ARM系统结构v4以上版本支持以上3种数据类型,v4以前版本仅支持字节和字。

所有数据类型指令的操作数都是字类型的,如“ADD r1r0,#0x1”中的操作数“0x1”就是以字类型数据处理的。

 

}         5级流水线ARM组织

}         ARM9TDMI中使用了典型的5级流水线,5级流水线包括下面的流水线级

}         1)取指令(fetch):从存储器中取出指令,并将其放入指令流水线。

}         2)译码(decode):指令被译码,从寄存器堆中读取寄存器操作数。在寄存器堆中有3个操作数读端口,因此,大多数ARM指令能在1个周期内读取其操作数。

}         3)执行(execute):将其中1个操作数移位,并在ALU中产生结果。如果指令是LoadStore指令,则在ALU中计算存储器的地址。

}         4)缓冲/数据(buffer/data):如果需要则访问数据存储器,否则ALU只是简单地缓冲1个时钟周期。

}         5)回写(write-back):将指令的结果回写到寄存器堆,包括任何从寄存器读出的数据。

 

影响流水线性能的因素

互锁

跳转指令

 

 

}         Nand FlashNor Flash对比:

}         1、接口对比
 NOR Flash
带有通用的SRAM接口,可以轻松地挂接在CPU的地址、数据总线上,对CPU的接口要求低。NOR Flash的特点是芯片内执行(XIP,eXecute In Place),这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行,不必再把代码读到系统RAM中。
NAND Flash
器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据,8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。 

}         2、容量和成本对比
相比起NAND Flash来说,NOR Flash的容量要小,一般在1~32MByte左右

}         3、可靠性性对比
NAND
器件中的坏块是随机分布的,而坏块问题在NOR Flash上是不存在的

}         4、寿命对比
NAND
闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次,而NOR的擦写次数是十万次

}         5、升级对比
NOR Flash
的升级较为麻烦,因为不同容量的NOR Flash的地址线需求不一样
不同容量的NAND Flash的接口是固定的,所以升级简单 

}         6、读写性能对比
擦除NOR器件时是以64128KB的块进行的,执行一个写入/擦除操作的时间约为为5s。擦除NAND器件是以832KB的块进行的,执行相同的操作最多只需要4msNOR的读速度比NAND稍快一些。

 

}         A/D转换的技术指标

}         1、分辨率(Resolution

}         数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量,1/2n

}         2 转换速率(Conversion Rate

}         完成一次从模拟转换到数字的A/D转换所需的时间的倒数

}         3、量化误差(Quantizing Error

}         由于A/D的有限分辨率而引起的误差(1LSB1/2LSB

}         4、偏移误差(Offset Error

}         输入信号为零时输出信号不为零的值

}         5、满刻度误差(Full Scale Error

}         满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差

}         6、线性度(Linearity

}         实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移

 

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