ARM嵌入式体系结构与接口技术电子课件教案（完整版）.ppt

ARMARM嵌入式体系结构与接口技术嵌入式体系结构与接口技术2第第1 1章章 嵌入式系统根底知识嵌入式系统根底知识第第2 2章章 ARM ARM技术概述技术概述第第3 3章章 ARM ARM的指令系统的指令系统第第4 4章章 ARM ARM汇编语言程序设计汇编语言程序设计第第5 5章章 ARM Realview MDK ARM Realview MDK集成开发环境集成开发环境第第6 6章章 GPIO GPIO编程编程第第7 7章章 ARM ARM异常中断处理及编程异常中断处理及编程第第8 8章章 串行通信接口串行通信接口课程安排课程安排：3第第9 9章章 存储器接口存储器接口 第第1010章章 定时器定时器第第1111章章 A/DA/D转换器转换器第第1212章章 LCDLCD接口设计接口设计第第1313章章 温度监测仪开发实例温度监测仪开发实例课程安排课程安排：第第1 1章章 嵌入式系统根底知识嵌入式系统根底知识51.1嵌入式系统概述嵌入式系统概述1.2嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成1.3嵌入式操作系统举例嵌入式操作系统举例1.4嵌入式系统开发概述嵌入式系统开发概述1.5小结小结本章课程：本章课程：61.1.1嵌入式系统简介嵌入式系统简介计算机、通信、消费电子的一体化趋势计算机、通信、消费电子的一体化趋势嵌入式系统定义：嵌入式系统定义：嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为根底，软嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为根底，软件硬件可剪裁，适应应用系统，对功能、可靠性、本钱、件硬件可剪裁，适应应用系统，对功能、可靠性、本钱、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

体积、功耗严格要求的专用计算机系统三要素：嵌入性、专用性和计算机系统三要素：嵌入性、专用性和计算机系统硬件硬件+软件软件硬件：由嵌入式微处理器、外围硬件设备组成硬件：由嵌入式微处理器、外围硬件设备组成软件：包括底层系统软件和用户应用软件软件：包括底层系统软件和用户应用软件嵌入式系统应用领域：嵌入式系统应用领域：消费电子、工业控制、网络设备、消费电子、工业控制、网络设备、医疗电子、军事国防、医疗电子、军事国防、航空航天航空航天1.1嵌入式系统概述嵌入式系统概述71.1.2嵌入式系统的特点嵌入式系统的特点专用、软硬件可剪裁可配置专用、软硬件可剪裁可配置低功耗、高可靠性、高稳定性低功耗、高可靠性、高稳定性软件代码短小精悍软件代码短小精悍代码可固化代码可固化实时性实时性弱交互性弱交互性软件开发需要专门的开发工具和开发环境软件开发需要专门的开发工具和开发环境要求开发、设计人员有较高的技能要求开发、设计人员有较高的技能1.1嵌入式系统概述嵌入式系统概述通用计算机与嵌入式系统比照通用计算机与嵌入式系统比照特征特征通用计算机通用计算机嵌入式系统嵌入式系统形式和类型形式和类型看得见的计算机看得见的计算机。

按其体系结构、运算速度按其体系结构、运算速度和结构规模等因素分为大、和结构规模等因素分为大、中、小型机和微机中、小型机和微机看不见的计算机看不见的计算机形式多样，应用领域广泛，形式多样，应用领域广泛，按应用来分按应用来分组成组成通用处理器、标准总线和通用处理器、标准总线和外设软件和硬件相对独立软件和硬件相对独立面向应用的嵌入式微处面向应用的嵌入式微处理器，总线和外部接口理器，总线和外部接口多集成在处理器内部多集成在处理器内部软件与硬件是紧密集成软件与硬件是紧密集成在一起的在一起的开发方式开发方式开发平台和运行平台都是开发平台和运行平台都是通用计算机通用计算机采用交叉开发方式，开采用交叉开发方式，开发平台一般是通用计算发平台一般是通用计算机，运行机，运行 平台是嵌入平台是嵌入式系统二次开发性二次开发性应用程序可重新编制应用程序可重新编制大部分不能再编程大部分不能再编程91.1.3嵌入式系统的开展嵌入式系统的开展嵌入式系统开展的嵌入式系统开展的4个阶段：个阶段：以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统以嵌入式以嵌入式CPU为根底、以简单操作系统为核心的为根底、以简单操作系统为核心的嵌入式系统嵌入式系统以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统以以Internet为标志的嵌入式系统为标志的嵌入式系统1.1嵌入式系统概述嵌入式系统概述101.1.3嵌入式系统的开展嵌入式系统的开展未来嵌入式系统的开展趋势：未来嵌入式系统的开展趋势：小型化、智能化、网络化、可视化小型化、智能化、网络化、可视化多核技术的应用多核技术的应用低功耗节能、绿色环保低功耗节能、绿色环保云计算、可重构、虚拟化等云计算、可重构、虚拟化等平台化、标准化、系统可升级，代码可复用平台化、标准化、系统可升级，代码可复用嵌入式系统软件将逐渐嵌入式系统软件将逐渐PC化化融合趋势软硬件融合，与互联网融合融合趋势软硬件融合，与互联网融合平安性平安性1.1嵌入式系统概述嵌入式系统概述物联网物联网物联网是新一代信息技术的重要组成局部。

物联网是新一代信息技术的重要组成局部顾名思义，物联网就是顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网这有两层物物相连的互联网这有两层意思：意思：第一，物联网的核心和根底仍然是互联网，是在互第一，物联网的核心和根底仍然是互联网，是在互联网根底上的延伸和扩展的网络；联网根底上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信间，进行信息交换和通信物联网的定义是：通过射频识别物联网的定义是：通过射频识别RFID、红外感、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络管理的一种网络云计算云计算云计算概念是由云计算概念是由Google提出的，这是一个美丽的提出的，这是一个美丽的网络应用模式网络应用模式云计算旨在通过网络把多个本钱相对较低的计算云计算旨在通过网络把多个本钱相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统，实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统，并借助先进的商业模式把这强大的计算能力分布并借助先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中到终端用户手中云计算的核心思想，是将大云计算的核心思想，是将大量用网络连接的计算资源统量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需效劳。

算资源池向用户按需效劳 13图图1-1嵌入式系统结构简图嵌入式系统结构简图1.2嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成141.2.1嵌入式系统硬件组成嵌入式系统硬件组成嵌入式处理器嵌入式处理器CPU是嵌入式系统的核心局部是嵌入式系统的核心局部嵌入式处理器可以分为以下几大类：嵌入式处理器可以分为以下几大类：嵌入式微处理器嵌入式微处理器(ARM、PowerPC、MIPS等等)嵌入式微控制器嵌入式微控制器嵌入式嵌入式DSP处理器处理器SOPC可编程片上系统可编程片上系统外围设备外围设备存储设备如存储设备如RAMSRAM，DRAM)、Flash等等通信设备如通信设备如RS-232接口、接口、SPI接口、以太网接口接口、以太网接口等等显示设备如显示屏等显示设备如显示屏等1.2嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成151.2.2嵌入式系统软件组成嵌入式系统软件组成图图1-2嵌入式系统软件组成图嵌入式系统软件组成图1.2嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成161.3.1商业版嵌入式操作系统商业版嵌入式操作系统1、VxWorks美国美国WindRiver公司公司一种嵌入式实时操作系统一种嵌入式实时操作系统RTOS在当前市场占有率最高的嵌入式实时操作系统在当前市场占有率最高的嵌入式实时操作系统2、WindowsCE微软微软是基于掌上型电脑类的电子设备操作系统是基于掌上型电脑类的电子设备操作系统具有模块化、结构化和基干具有模块化、结构化和基干Win32应用程序接口以应用程序接口以及与处理器无关等特点及与处理器无关等特点1.3嵌入式操作系统举例嵌入式操作系统举例171.3.2开源版嵌入式操作系统开源版嵌入式操作系统嵌入式嵌入式LinuxEmbeddedLinux具有低本钱、多种硬件平台支持、优异的性能和具有低本钱、多种硬件平台支持、优异的性能和良好的网络支持等优点良好的网络支持等优点嵌入式嵌入式Linux主要版本主要版本uCLinux、RT-Linux、Embedix、XLinux、PoketLinux、红旗嵌入式、红旗嵌入式Linux等等1.3嵌入式操作系统举例嵌入式操作系统举例18系统总体开发系统总体开发处理器选型，需要在本钱和性能上做出选择处理器选型，需要在本钱和性能上做出选择开发环境的选择，包括嵌入式操作系统的选择以及开发工开发环境的选择，包括嵌入式操作系统的选择以及开发工具的选择等具的选择等嵌入式硬件开发嵌入式硬件开发嵌入式软件开发嵌入式软件开发交叉编译交叉编译交叉调试交叉调试软件方式软件方式硬件方式硬件方式1.4嵌入式系统开发概述嵌入式系统开发概述191.4嵌入式系统开发概述嵌入式系统开发概述嵌入式硬件根底知识补充嵌入式硬件根底知识补充嵌入式硬件开发流程嵌入式硬件开发流程芯片封装知识简介芯片封装知识简介嵌入式系统硬件开发流程嵌入式系统硬件开发流程主要分为三个阶段：主要分为三个阶段：1、系统方案分析与设计、系统方案分析与设计2、PCB的仿真设计的仿真设计3、PCB的调试与测试的调试与测试1、系统方案分析与设计阶段、系统方案分析与设计阶段根据系统所要完成的功能，选择适宜的处理器和根据系统所要完成的功能，选择适宜的处理器和外围器件，完成系统的功能框图设计外围器件，完成系统的功能框图设计1处理器的选择处理器的选择处理性能处理性能资源资源功耗功耗软件支持工具软件支持工具技术资料芯片手册，设计指南、开发板技术资料芯片手册，设计指南、开发板货源货源2外围器件的选择外围器件的选择ARM芯片厂商芯片厂商AnalogDevices(ARM7/ARM9/Cortex-M3Family)ADuC7019,ADuC7020,ADuC7021,ADuC7022,ADuC7024,ADuC7025,ADuC7026,ADuC7027,ADuC7032,ADuC7033,ADuC7128,ADuC7129Atmel(ARM7/ARM9/Cortex-M3Family)AT91C140,AT91F40416,AT91F40816,AT91FR40162,AT91FR4042,AT91FR4081,AT91M40400,AT91M40800,AT91M40807,AT91M42800A,AT91M43300,AT91M55800A,AT91M63200,AT91R40008,AT91R40807,AT91RM3400,AT91SAM7S64,AT91SAM7SE256,AT91SAM7SE32,AT91SAM7SE512,AT91SAM7X128,AT91SAM7X256,AT91SAM7XC128,AT91SAM7XC256,AT91SAM9260,AT91SAM9261/3，AT91SAM9G20FreescaleSemiconductor(ARM7/ARM9/Cortex-M3Family)MAC7101,MAC7104,MAC7105,MAC7106,MAC7111,MAC7112,MAC7114,MAC7115,MAC7116,MAC7121,MAC7122,MAC7124,MAC7125,MAC7126,MAC7131,MAC7134,MAC7135,MAC7136,MAC7141,MAC7142,MAC7144LuminaryMicro(ARM7/A。