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嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者：葛紉秋
出版社：高等教育出版社出版時(shí)間：2008-02-01
所屬叢書： 高等學(xué)校教材
開本： 16開 頁數(shù)： 263
中 圖 價(jià):¥11.8(5.5折) 定價(jià)  ¥21.5 登錄后可看到會員價(jià)
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嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 版權(quán)信息

  • ISBN：9787040230079
  • 條形碼：9787040230079 ; 978-7-04-023007-9
  • 裝幀：暫無
  • 冊數(shù)：暫無
  • 重量：暫無
  • 所屬分類：

嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 節(jié)選


    近幾年嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，基于嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品在各個
  領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。本書在講述嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)
  技術(shù)的同時(shí)，重點(diǎn)講述應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及調(diào)試工具。
    編者在編寫教材的過程中，始終遵循“寬淺新用”和“精講多練”的
  原則，結(jié)合多年的教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)用
  技術(shù)，力求使教材內(nèi)容精練、概念清晰。本書的主要特色是實(shí)例講解與實(shí)
  驗(yàn)操作互相融合、滲透和促進(jìn)。結(jié)合實(shí)例與實(shí)驗(yàn)，本書分別介紹了開發(fā)環(huán)
  境、程序設(shè)計(jì)、接口技術(shù)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)及相關(guān)調(diào)試工具的應(yīng)用。教材中
  實(shí)驗(yàn)的軟硬件環(huán)境具有普遍性，方便組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教材內(nèi)容深入淺出、
  通俗易懂，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)便于自學(xué)。
    本書系統(tǒng)地介紹了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論、技術(shù)和應(yīng)用。全書共分7章：
  第1章概述，第2章ARM微處理器基礎(chǔ)，第3章ARM指令系統(tǒng)與編程
  基礎(chǔ)，第4章嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，第5章嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的擴(kuò)展接
  口電路，第6章嵌入式ucLinu)及其應(yīng)用開發(fā)，第7章綜合舉例。本書重
  點(diǎn)介紹嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用，注重學(xué)生開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)和應(yīng)用能
  力的培養(yǎng)。本書在相應(yīng)章節(jié)配有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，教師可結(jié)合本校實(shí)驗(yàn)室的條件
  安排實(shí)驗(yàn)，這樣既有利于教師教學(xué)，又有利于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
    本書由葛紉秋教授、韓宇龍老師擔(dān)任主編，對全書進(jìn)行構(gòu)思與編寫。
  李衛(wèi)國、雷挺、王霞、潘皓收集、整理資料與應(yīng)用實(shí)例，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)與
  實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。張延華教授擔(dān)任了本書的主審，對全書的編寫提出了不少寶貴
  意見。在此對他們的辛勤勞動深表感謝。
    在本書的編寫過程中，編者參閱了大量的與嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域相關(guān)的書
 籍和文獻(xiàn)，在此對這些文章的作者表示感謝。由于嵌入式技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展
迅速，而且編者水平有限，書中難免有疏漏不妥之處，尚祈專家和讀者不
吝指正。
    編者
    2007年8月

第4章
嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    本章主要論嵌入式硬件部分的基本設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)一個完整的嵌入式
系統(tǒng)，應(yīng)該同時(shí)考慮硬件和軟件兩個方面，特別是在方案的制定階段，在考
慮用什么樣的元器件搭建電路的同時(shí)，就要有針對性地考慮和什么樣的軟件
配套使用的問題。有時(shí)首先要明確的是必須要用什么樣的操作系統(tǒng)，操作系
統(tǒng)中要使用什么樣的文件系統(tǒng)等。這些因素往往會限制或縮小元器件的選擇
范圍。
    但一開始就讓嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初學(xué)者同時(shí)考慮軟硬件兩個方面的問題，
會使事情變得很復(fù)雜，也不容易講明白，F(xiàn)在只講述一個基本的通用的嵌入式
硬件平臺如何搭建的問題，至于平臺上要跑什么樣的操作系統(tǒng)，必須要達(dá)到怎
樣的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度等實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須要量化考慮的指標(biāo)要求，目前還不屬
于要講述的主要內(nèi)容。
    本章通過介紹一個基于S3C4480x的基本硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟、實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)
和調(diào)試方法等幾個方面的內(nèi)容，為閱讀者設(shè)計(jì)自己的嵌入式硬件系統(tǒng)起一個拋
磚引玉的作用。不同的嵌入式系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)思路和考慮問題的角度上都會有許
多共同之處。特別是作為其核心部分的*小系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)思路和考慮問題的角
度上都不會有太本質(zhì)的區(qū)別，希望通過本章的學(xué)習(xí)能切實(shí)提升讀者設(shè)計(jì)嵌入式
應(yīng)用系統(tǒng)的能力。
    本章的主要內(nèi)容包括：
    ①嵌入式硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和思路。
 ②S3C4480X微處理器及其基本工作原理。
③基于s3c4480x的基本硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
④硬件系統(tǒng)的調(diào)試。
4．1  嵌入式硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述
    分析用戶對嵌入式系統(tǒng)的特定需求，把需求轉(zhuǎn)化成特定的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)
的設(shè)計(jì)方案，是每一個嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師首先要具備的能力。方案的確定
和產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)，同時(shí)也跟具體產(chǎn)品的主要消費(fèi)對象和功能定位有關(guān)，
方案*后必須細(xì)化到用什么型號的芯片、芯片的級別、芯片的封裝、產(chǎn)品的尺
寸厚度等，也就是說，設(shè)計(jì)的*終方案必須落實(shí)到物理可實(shí)現(xiàn)的元器件上。
    其中，成本是一個必須考慮的因素，特別是面向大眾的消費(fèi)類產(chǎn)品，產(chǎn)品
設(shè)計(jì)提出的初衷可能就是要制造一款和競爭對手的產(chǎn)品性能相當(dāng)?shù)珒r(jià)格必須具
有明顯優(yōu)勢的嵌入式產(chǎn)品，這種產(chǎn)品成本的控制在方案論證階段就要著手考慮。
    其次，產(chǎn)品允許的開發(fā)周期也是決定設(shè)計(jì)方案的一個很重要的因素，因?yàn)?br /> 產(chǎn)品上市早可能就意味著搶占到了商機(jī)，一個總是抓不住商機(jī)的企業(yè)遲早是生
存不下去的，F(xiàn)在企業(yè)之間的競爭都非常激烈，企業(yè)給產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門的開發(fā)周
期一般都不會太長，這時(shí)在前期進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮盡可能使用成熟的
設(shè)計(jì)，盡可能使用熟悉的元器件，盡可能使用熟悉的開發(fā)環(huán)境和測試手段等；
而不是市面上什么器件*新就用什么，什么器件性能*卓越就用什么，什么開
發(fā)工具功能*復(fù)雜就用什么開發(fā)工具，什么技術(shù)*時(shí)髦、炒的*熱就用什么技
術(shù)，因?yàn)檫@樣一方面可能會增加開發(fā)成本，降低*終產(chǎn)品的競爭力，另一方面
可能還會增加開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。
    此外，方案設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)該考慮產(chǎn)品*終的應(yīng)用環(huán)境，在極端惡劣的環(huán)境中
長期進(jìn)行工作的產(chǎn)品必須有必要的保障措施。還要考慮產(chǎn)品的故障率的要求：
民品購買以后2、3年內(nèi)出了點(diǎn)小故障，然后廠家很快就把故障解決了，對此大
多數(shù)人可能是可以接受的。但如果產(chǎn)品*終是要放在衛(wèi)星里發(fā)射到天上，要求
持續(xù)不間斷工作的，而且衛(wèi)星設(shè)計(jì)的使用壽命是20年，那么衛(wèi)星里的每一個嵌
入式系統(tǒng)組件就必須要求20年內(nèi)出任何故障的可能性為零才可以。如果其中的
一個小模塊在衛(wèi)星發(fā)射后一年就壞掉而又無法自修復(fù)，從而導(dǎo)致整個衛(wèi)星系統(tǒng)
都不能正常工作，研制發(fā)射一顆衛(wèi)星的多少個億的投入就因?yàn)橐粋價(jià)值才幾千
或者幾萬塊錢的小模塊打了水漂，對此任何人都是不可能接受的。
    還有，器件的大小和高度也必須要考慮。例如現(xiàn)在市面上流行的超薄手機(jī)，
它的外形尺寸就非常小，去除外殼的尺寸及電路板本身的厚度，還有安裝和散
熱的空間等，留給器件的允許尺寸就非常有限，這時(shí)就需要專門定制自己的
SOC芯片。因?yàn)樵谶@種情況下，市面上任何一款通用的芯片無論其功能是否夠
用，首先在物理高度上就不符合要求。
    現(xiàn)在給這一章要設(shè)計(jì)的嵌入式硬件系統(tǒng)平臺假設(shè)這樣一個應(yīng)用背景和要求：
    ①要開發(fā)的硬件系統(tǒng)平臺主要滿足嵌入式基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)的需要。
    ②硬件平臺可以作為獨(dú)立的、硬件配置又比較齊備的基礎(chǔ)開發(fā)板使用。
    ③CPU選用ARM7系列，外擴(kuò)存儲器可以保證完成基本嵌入式Linux操
作系統(tǒng)外加中等規(guī)模的應(yīng)用程序的燒寫和下載。
    ④嵌入式開發(fā)板要兼容某個已經(jīng)定義好的擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)。
    如果接到如上所述的一個設(shè)計(jì)任務(wù)，該怎么考慮?
    首先，先參考已有的ARM7嵌入式開發(fā)板都是怎么做的，思考它們這樣設(shè)
計(jì)的原因和好處以及不足。如果有條件，*好買一、兩塊不同的開發(fā)板回來使
用一下，對比總結(jié)它們各自的優(yōu)、缺點(diǎn)。
    這樣做是因?yàn)閷τ谇度胧皆O(shè)計(jì)的初學(xué)者或者剛工作的從事嵌入式應(yīng)用開發(fā)
的本科生、碩士生，基本上不可能直接接受一個從來都沒有人做過的、采用完
全新的思路和方案來設(shè)計(jì)新產(chǎn)品的任務(wù)，而是一般需要借鑒已有的成果和思路：
完全相同的產(chǎn)品難找，但相似或相近的產(chǎn)品很可能會有，其中至少有部分思路
是可以借鑒的。這些資料可能是一篇論文，可能是論壇里簡簡單單的幾句話，
也可能直接就能見到實(shí)物。
    通過調(diào)研、借鑒已有的成果可以吸取其好的經(jīng)驗(yàn)，又可以避免其不足之處，
還可以加快自己設(shè)計(jì)方案的進(jìn)程。所以這是接手做一個具體的任務(wù)時(shí)首先要做
的一項(xiàng)工作。
    其次，作為教學(xué)使用的實(shí)驗(yàn)平臺，對環(huán)境的要求并不高，保證在常溫范圍
內(nèi)元器件可以正常工作就可以，同時(shí)希望平臺的成本盡可能低，這樣選用民用
級的芯片就可以。如果用到電阻、電容等元件，選用普通的精度和誤差范圍就
能滿足要求；存儲器與CPU之間的數(shù)據(jù)傳輸速率也不需要高性能。
    國內(nèi)很多用于教學(xué)的ARM7開發(fā)板都選用Samsung的S3C4480x作為主要
的微處理器。從數(shù)據(jù)手冊上看，這是一款通用的嵌入式微處理器，它的功能模
塊比較豐富，可以滿足嵌入式教學(xué)的基本要求，價(jià)格相對來說也比較低。另外，
國內(nèi)已經(jīng)有很多基于S3C4480x的嵌入式教材，選用這款芯片學(xué)習(xí)時(shí)可供參考
的資料就比較多一些。從這幾個方面考慮，使用這一款芯片作為主控制芯片。
    為了學(xué)生操作和使用方便，開發(fā)板不需要做得很小。為了以后故障檢測等
方便，芯片一般選用封裝比較大的貼片形式就可以。貼片的阻容也選用0805
這樣稍大點(diǎn)的封裝，便于焊接也便于拆除。



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