第7章飛思卡爾軟硬件平臺

1、Slide 3Slide 3Freescale HCS08單片機(jī)概貌及開發(fā)環(huán)境: 嵌入式系統(tǒng)、MPU、單片機(jī)概念 全球著名半導(dǎo)體公司單片機(jī)簡介 Freescale HCS08單片機(jī)的CPU和存儲器特點 Freescale 匯編程序設(shè)計 Codewarrior 開發(fā)軟件的使用:理解嵌入式系統(tǒng)和單片機(jī)之間關(guān)系 會利用網(wǎng)絡(luò)搜集資料 了解MCU選型原則 掌握Freescale HCS08 MCU內(nèi)部的CPU寄存器、存儲器特點和用法 掌握HCS08 匯編程序完整框架，學(xué)會安裝、使用Codewarrior軟件Slide 4嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)(Embedded system)是當(dāng)今最熱門的概念之一，然

2、而到底什么是嵌入式系統(tǒng)呢? 嵌入式系統(tǒng)具有什么特點? 嵌入式系統(tǒng)的架構(gòu)又是什么? 它和我們熟悉的PC系統(tǒng)的不同之處又在哪里？ MCU、單片機(jī)、MPU等術(shù)語大家也常聽說，它們到底是何含義? 和嵌入式系統(tǒng)又有什么聯(lián)系? 計算機(jī)的分類 嵌入式系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 什么是嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)的特點 嵌入式系統(tǒng)的架構(gòu) 嵌入式處理器的分類 嵌入式系統(tǒng)硬件和PC硬件之比較Slide 5嵌入式系統(tǒng)概述 計算機(jī)的分類 以往我們按照計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、運算速度、結(jié)構(gòu)規(guī)模、適用領(lǐng)域，將其分為大型計算機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)，并以此來組織學(xué)科和產(chǎn)業(yè)分工，這種分類沿襲了約40年。近10年來隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，實際

3、情況發(fā)生了根本性的變化。 隨著計算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品對其它行業(yè)的廣泛滲透，以應(yīng)用為中心的分類方法變得更為切合實際，也就是按計算機(jī)的嵌入式應(yīng)用和非嵌入式應(yīng)用將其分為嵌入式計算機(jī)和通用計算機(jī)。 通用計算機(jī)具有計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)，通過裝配不同的應(yīng)用軟件，以類似面目出現(xiàn)并應(yīng)用在社會的各個方面，其典型產(chǎn)品為PC；而嵌入式計算機(jī)則是以嵌入式系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中。Slide 6嵌入式系統(tǒng)概述 計算機(jī)的分類 通用計算機(jī)具有計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)，通過裝配不同的應(yīng)用軟件，以類似面目出現(xiàn)并應(yīng)用在社會的各個方面，其典型產(chǎn)品為PC。Slide 7嵌入式系統(tǒng)概述 計算機(jī)的分類 除了PC之外，嵌入式系統(tǒng)無處不在 消費

4、電子：PDA、手機(jī)、MP3、MP4、數(shù)碼相機(jī) 家電：數(shù)字電視、空調(diào)、冰箱、微波爐、機(jī)頂盒 汽車電子、醫(yī)療器械 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信設(shè)備 機(jī)器人 Slide 8嵌入式系統(tǒng)概述 什么是嵌入式系統(tǒng) ( Embedded Systems ) ? IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義 嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”（原文為 devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment machinery or plants)。 可以看出此定義是從應(yīng)用上考慮的，嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以

5、涵蓋機(jī)電等附屬裝置。 一般定義 嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心、以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪，對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。是將應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)與計算機(jī)硬件集成在一起的系統(tǒng)。 Slide 9嵌入式系統(tǒng)概述 嵌入式系統(tǒng)的特點 專用性強 系統(tǒng)內(nèi)核小 系統(tǒng)精簡 實時性高 使用多任務(wù)的操作系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專門的開發(fā)工具和環(huán)境 Slide 10嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)的架構(gòu) 一般而言，整個嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可以分成四個部分：嵌入式處理器、嵌入式外圍設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用軟件。嵌入式處理器FLASHRS232RAM網(wǎng)口EPROM專用外圍設(shè)備 嵌入式系統(tǒng)的

6、硬件核心部件是嵌入式處理器。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界嵌入式處理器的品種數(shù)量已經(jīng)超過1000多種，流行體系結(jié)構(gòu)有30多個。 Slide 11嵌入式系統(tǒng)概述 嵌入式處理器的分類 一般可以將嵌入式處理器分成4類： 嵌入式微處理器(Micro Processor Unit，MPU) 嵌入式微控制器(Micro Controller Unit，MCU) 嵌入式DSP處理器(Digital Signal Processor，DSP) 嵌入式片上系統(tǒng)(System On Chip，SOC) 嵌入式微控制器(MCU)嵌入式DSP處理器(DSP)嵌入式微處理器(MPU)嵌入式片上系統(tǒng)(System On Chip)

7、嵌入式處理器Slide 12嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式處理器的分類 嵌入式微控制器(MicroController Unit，MCU) 是指將計算機(jī)的基本部件微型化，使之集成在一小塊硅片上的IC（Integrated Circuit）芯片。片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM、中斷控制、系統(tǒng)時鐘、系統(tǒng)總線、并行I/0、SCI、TIMER、鍵盤管理、A/D等。內(nèi)含模塊因單片機(jī)內(nèi)型各異。單片機(jī)芯片內(nèi)部集成了ROMEPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時計數(shù)器、看門狗、IO、串行口、脈寬調(diào)制輸出、AD、D/A、Flash、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)內(nèi)含模塊因單片機(jī)類型各異。與嵌入式微處理器相比，微控制器的

8、最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱為 。 MCU還有一個通俗的稱呼“嵌入式系統(tǒng)概述 嵌入式系統(tǒng)硬件和PC硬件之比較Slide 14嵌入式系統(tǒng)概述 嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā) 嵌入式系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)為各種類型的MPU/MCU/DSP/SOC，各種嵌入式處理器的結(jié)構(gòu)、功能各異，基于不同嵌入式處理器構(gòu)成的系統(tǒng)不僅在功能上也會有很大差別，在軟件開發(fā)方式上也有很大的不同； 常用的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)軟件平臺： uC/OS-II：免費，有源代碼，功能簡單，適于入門 ucLinux：源碼開放，應(yīng)用范圍

9、廣泛 Vxworks：功能強大，商業(yè)軟件，費用高 Windows CE. 對于MCU，特別是8位的MCU，由于其結(jié)構(gòu)相對簡單，故8位MCU的開發(fā)較少借用uc/os-II、ucLinux、Vxworks等；高端MPU/MCU的開發(fā)則需借助于它們，以加快開發(fā)效率。Slide 15全球著名半導(dǎo)體公司單片機(jī)簡介Slide 16全球著名半導(dǎo)體公司單片機(jī)簡介2007年中國市場的10大MCU供應(yīng)商排名瑞薩科技（Renesas，日本）飛思卡爾半導(dǎo)體（Freescale，美國）微芯科技（Microchip Technology，美國）NEC電子（日本）英飛凌（Infineon，德國）東芝（Toshiba，日本）

10、Atmel（美國）三星（Samsung Electronics，韓國）恩智浦半導(dǎo)體(NXP，荷蘭)意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics，意法聯(lián)合）2008年的全球MCU銷售排名瑞薩繼續(xù)保有MCU市場龍頭寶座，市場占有率仍高達(dá)20.1%第二名MCU供貨商為飛思卡爾，市場占有率11%NEC排名第三，市場占有率9.7%第四與第五名廠商為富士通（Fujitsu，日本）與英飛凌，市場占有率分別為7.7%與7.2% Microchip排名第六；Atmel（美國）公司排名第九，市場占有率3.7%。Slide 17全球著名半導(dǎo)體公司單片機(jī)簡介 全球著名廠家MCU簡介 Freescale MCU（飛

11、思卡爾半導(dǎo)體，美國） PIC16（Microchip Technology，美國） 日系公司MCU 瑞薩（Renesas） NEC 東芝（Toshiba） 富士通（Fujitsu） Epson MCS-51系列MCU TI公司MSP430系列MCU 凌陽公司MCU Slide 18全球著名半導(dǎo)體公司單片機(jī)簡介 MCU的選型 全球MCU廠商眾多，同一廠商也有各種不同的MCU型號。 不同公司、不同型號的MCU在指令、功能等方面一般不兼容，但是它們的原理、開發(fā)方式等都非常相似，我們沒有必要也不可能了解所有公司的MCU，但是學(xué)習(xí)理解了一種MCU可以對其余MCU起到觸類旁通的作用。 學(xué)習(xí)一種MCU時要重

12、在對原理和設(shè)計思路的理解，力求做到舉一反三。 在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)實際情況選用最佳的MCU，選擇的原則主要有下面三點： MCU的適用性 MCU的可開發(fā)性 MCU的可購買性Slide 19Freescale 的S08系列MCU概貌MC9S08AW簡介 一片IC，多種封裝內(nèi)部集成 1個HCS08核 8位CPU(40MHz) BDM COP LVD RTI IRQ 1-2KB RAM 16-64KB FLASH 16通道10位ADC 2個16位Timer 2個SCI 1個SPI 1個IIC 1個8腳鍵盤模塊 54個I/O管腳Slide 20Freescale 的S08系列MCU概貌MC9S08AW簡介 一片IC，多種封裝內(nèi)部集成 1個HCS08核 8位CPU(40MHz) BDM COP LVD RTI IRQ 1-2KB RAM 16-64KB FLASH 16通道10位ADC 2個16位Timer 2個SCI 1個SPI 1個IIC 1個8腳鍵盤模塊 54個I/O管腳 HCS08 CPU寄存器 Slide 21Fre