ARM微控制器基础与实战课件1.ppt
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1、学习嵌入式系统 迎接新技术挑战,(代 序),嵌入式系统是后PC时代的支撑技术 嵌入式系统的发展 嵌入式系统的若干概念 嵌入式系统的两种应用模式 学习嵌入式系统,迎接新技术挑战 关于嵌入式系统的教学,近50年的计算机发展历程大致可归纳成以下几个阶段:20 世 纪60年代是大型机年代(IBM 360 为代表);70年代是小型机 年代( 以DEC PDP 为代表);80 年代是微型机的年代( 以Intel 和微软为代表, 简 称Wintel);90 年代是(PC 网 络) 的年代。 我 们 面 临 的21 世纪将是 “Internet 后PC” 的 年 代。 后PC 时代的特征: 计算机、 通信 和
2、 消费类电子产品的技术将结合起来, 以3C产品的形式(computer 计算机 ,communication 通讯, cotrol 控制 或Consumer消费类电子) 通过Internet 进入家庭。,一、嵌入式系统是后PC时代的支撑技术,哪些专业可以涉足嵌入式系统技术领域? 计算机业、电子、通信、控制类专业应立即行动 物理专业、机械专业可以有所作为 化学、生物、数学专业有兴趣的学生能够涉足 不同专业、不同知识背景的学生可以从不同的角度切入。,二、嵌入式系统的发展始于单片机 1、20世纪70年代,微处理器的出现,计算机的应用出现了历史性的变化。 以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高
3、可靠性特点,迅速走出机房进入寻常百姓家庭; 基于高速数值运算能力的微型机,表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣,要求将微型机嵌入到一个对象体系中,实现对象体系的智能化控制。 嵌入式计算机系统的诞生,标志着计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展时代,从而导致20世纪末,微型计算机的高速发展。,2、嵌入式计算机系统与通用计算机系统的区别 通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算,技术发展方向是速度的提升和存储容量的扩大。 嵌入式计算机系统的技术要求是对对象的智能化控制能力;技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力、控制的可靠性、低能耗,低价格 。,3、
4、嵌入式系统的单板机时代 去除冗余的勉为其难方案单板化 Z80单板机:主要使用Zilog公司芯片 6800单板机:主要使用Motorola公司芯片,4、单片机时代 什么叫单片机 单片机是单片微型计算机的简称。 嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代,然而,微型计算机的体积、价位、可靠性都无法满足广大对象系统的嵌入式应用要求,因此,嵌入式系统必须走独立发展道路,这条道路就是单芯片化道路。将计算机做在一个芯片上,从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。 单片微机在一块芯片上集成了运算器、控制器,构成了通常所说的CPU;同时在片内还集成有定时器、片内振荡器、ROMEPROM、RAM、特殊功能寄存器、存储
5、器扩展控制器、并行IO控制、串行口控制器,尽管单片微机中没有键盘等输入设备,也没有CRT等输出设备,但单片微机允许利用IO接口与各种输入输出设备相连。,单片机的特点: 体积小:单片机在一个芯片中集成了CPU、ROM、RAM、计数器定时器及众多的IO接口,因此,一个芯片就是一台微型机。 面向控制:单片机一般用于各类控制系统和智能化仪器仪表中,而且,使用单片机的设备,在硬件基本不变的情况下,往往只需要改变单片机中的程序,就可以成为新一代的产品。 指令系统简洁:由于单片机的程序常常放在片内ROM中,而片内ROM的容量有限,所以,要求指令简洁。以MCS-51单片机的指令系统为例,有近半数的指令为单字节
6、指令,剩下的指令中,多数为2字节指令,只有少数为3字节指令。, 性能价格比高:目前,不到10圆人民币就可以买到单片机,而在功能上,它就是一台微型机,所以,只要花费很小的代价就可以实现对一些系统的计算机控制。现在,单片机已经广泛应用于测量系统和工业控制系统,以及电子仪表、家用电器、医疗仪器、计算机外部设备的控制中。 可靠性好:由于单片机内部就含有ROM、RAM 和 I/O端口,这样,可以省去很多外部连线,也简化了印刷电路板的设计加工,所以,它比用多个芯片构成的微型机不仅可靠性要高而且可以节约很多附带开销。 研制周期短、收效快:通常微型机系统的研制周期都比较长,一个成功的微型机系统从设计、研制,直
7、至受到用户的认可,需要1年甚至几年时间。但单片机往往结合一个具体系统进行开发,目的单一,容易设计和实现,这样,研制周期大大缩短。,比较典型的单片机系列 8048系列:Intel公司产品8035、8048、8748 8051系列:Intel公司产品8031、8051、8751 Z8系列: Zilog公司产品 68系列: Motorola公司产品,5、微控制器(MCU) 单片微计算机可分为专用型和通用型两大类: 通用型单片机把可开发资源(如ROM、IO口等)全部提供给使用者。上面所说的各种系列的单片机均属通用型单片机。 专用型单片机也叫专用微控制器(Micro Controller Unit,MC
8、U),它是在单片机的基础上,将各种形态的智能单元、工业测控模块或微控制系统进一步集成化的产品。例如,录音机机芯控制器、打印机控制器等。 Intel公司以技术转让、技术互换的方式对MCS-51内核实施技术开放后,Philips、Atmel、ADI、WINBIND、DALLAS、Siemens 等一批知名公司的介入,以MCS-51为内核形成了新一代的80C51系列的微控制器(MCU) ,当前Cygnal公司推出的C8051F又将与80C51兼容的微控制器技术推上了一个新的高度。,6、SOC和SOPC 向MCU阶段发展的重要因素,就是寻求应用系统在单芯片上的最大化解决;因此,专用单片机的发展自然形成
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