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《基于ARM的嵌入式系統(tǒng)的速成樣機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、基于ARM的嵌入式系統(tǒng)的速成樣機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，硬件模型的設(shè)計(jì)是非常重要的。在這篇論文中，我們將討論一種我們自行設(shè)計(jì)的快速模型平臺(tái)，這是基于ARM的嵌入式系統(tǒng)的。這是一種低成本的設(shè)計(jì)方法，并且符合在嵌入式系統(tǒng)模型發(fā)展上對(duì)于靈活性和易測(cè)試性的要求。我們提供的方法同樣支持系統(tǒng)硬件模塊各個(gè)部分的更新和重利用。雖然快速模型平臺(tái)是為基于ARM的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，但是我們的方法是普遍適用的而且可以被廣泛應(yīng)用于其它各種類型的嵌入式系統(tǒng)。1．介紹嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛，例如在手機(jī)、尋呼機(jī)、錄像機(jī)、可攜式攝像機(jī)、自動(dòng)調(diào)溫器、路邊租用汽車
2、的登記設(shè)備、自動(dòng)售貨機(jī)、用計(jì)算機(jī)處理存貨清單的控制設(shè)備、數(shù)字體溫計(jì)、電話應(yīng)答機(jī)、打印機(jī)、便攜式視頻游戲、機(jī)頂盒——還可列出很多。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的需求是巨大的，同樣它的發(fā)展也是很快的。為了生產(chǎn)出滿足復(fù)雜系統(tǒng)要求而且適應(yīng)市場(chǎng)的正確的、第一手產(chǎn)品，設(shè)計(jì)的確認(rèn)工作在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中是非常關(guān)鍵的。對(duì)于確認(rèn)，一個(gè)可能的選擇是模仿已經(jīng)設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)。但是如果系統(tǒng)要求一個(gè)高水平的模型，，那么模仿雖然快可就不可能非常準(zhǔn)確，因?yàn)榈退降哪Ｐ椭荒軡M足一般質(zhì)量評(píng)估的要求。一旦實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)試要考慮進(jìn)去，目標(biāo)系統(tǒng)、還有它的環(huán)境、及其運(yùn)行信息就顯得特別重要。因此，用模
3、仿的方法來(lái)做的靜態(tài)分析機(jī)會(huì)讓人感覺(jué)效率太低。而且模仿不能揭示在實(shí)時(shí)物理系統(tǒng)方面更深層次的問(wèn)題。一個(gè)硬件樣機(jī)是最終設(shè)計(jì)的可考代表，它保證了實(shí)時(shí)行為。同時(shí)它也是發(fā)現(xiàn)硬件深層次問(wèn)題的基礎(chǔ)工具。正是由于這些原因，硬件樣機(jī)設(shè)計(jì)成為整個(gè)設(shè)計(jì)流程中非常重要的一步。傳統(tǒng)上，樣機(jī)設(shè)計(jì)的都與它的目標(biāo)系統(tǒng)的PCB版很相似。隨著嵌入式系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)于系統(tǒng)的測(cè)試就顯得越來(lái)越重要。表面設(shè)置組件和多層PCB板的發(fā)展，導(dǎo)致了更小的板子和更緊湊的版面設(shè)計(jì)。這就使得傳統(tǒng)的測(cè)試方法，例如：外部探測(cè)器和“釘板”測(cè)試裝置，很難實(shí)現(xiàn)。結(jié)果，從板子上獲得對(duì)硬件測(cè)試和軟件開(kāi)
4、發(fā)有用的信號(hào)變得不可行，而且使在樣機(jī)上查找錯(cuò)誤變得越來(lái)越難。因此，樣機(jī)的設(shè)計(jì)必須考慮可測(cè)試性。然而，簡(jiǎn)單的加一些測(cè)試點(diǎn)是不夠的。如果樣機(jī)上的錯(cuò)誤被檢測(cè)出來(lái)，比如信號(hào)的錯(cuò)誤連接，那么那是不可能在多層且與各種設(shè)置都緊密相關(guān)的PCB板上糾正的。因?yàn)檫@些都會(huì)影響到樣機(jī)上的其它設(shè)置，增加項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的時(shí)間同時(shí)會(huì)提高成本。5除了可測(cè)試性，保持樣機(jī)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中的高度靈活性也是非常重要的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)規(guī)格是會(huì)經(jīng)常改動(dòng)的。目前復(fù)雜系統(tǒng)常常不是拼湊在一起的，而是會(huì)利用先前已經(jīng)設(shè)計(jì)的一些模塊，像是：處理器、存儲(chǔ)器、或是外圍電路。這樣做是為了應(yīng)付越來(lái)越激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)
5、的壓力。按照這些嚴(yán)密的方法論，我們就會(huì)明白設(shè)計(jì)時(shí)的大部分精力放在：將用戶的需求拆分成合適的功能模塊和再組成目標(biāo)系統(tǒng)上。很多以前的研究結(jié)論建議：將FPLDs添加到最終的設(shè)計(jì)中以增加系統(tǒng)的靈活性，因?yàn)镕PLDs可以在它們的管腳間提供可編程的連接而且還可以帶來(lái)其他一些好處。然而，外加設(shè)備可能會(huì)增加產(chǎn)品的成本和電源的負(fù)擔(dān)，減弱目標(biāo)系統(tǒng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。除了這些問(wèn)題，還有一個(gè)建議的方法就是將FPLDs在硬件樣機(jī)中最為中介手段，，然而這種方法將會(huì)給樣機(jī)的設(shè)計(jì)帶來(lái)額外的工作。而且樣機(jī)上的模塊不能被直接重復(fù)利用。在市場(chǎng)上，有一些公司提供基于FPLDs的速
6、成樣機(jī)的商業(yè)解決方案。這些產(chǎn)品旨在對(duì)片上系統(tǒng)的功能檢查，而不是以嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和發(fā)展為目標(biāo)。在這篇論文里，我們將提供自行設(shè)計(jì)的基于ARM的嵌入式系統(tǒng)的速成樣機(jī)平臺(tái)，這是一種低成本的解決方案，并且符合在嵌入式系統(tǒng)樣機(jī)發(fā)展方面對(duì)于靈活性和可測(cè)試性的要求。它同樣支持系統(tǒng)硬件各個(gè)部分的更新和模塊的再利用。論文剩下部分的結(jié)構(gòu)是這樣的：第二部分，我們將討論自行設(shè)計(jì)的速成樣機(jī)平臺(tái)的細(xì)節(jié)。第三部分，將展示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，接下來(lái)的第四部分是全面的結(jié)論。2.速成樣機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)A總攬基于ARM的嵌入式處理器被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，這是由于它們的低成本，低功耗和
7、高性能。基于ARM的嵌入式處理器是高度集成的片上系統(tǒng)，它包括一個(gè)ARM內(nèi)核，和各種各樣地外圍設(shè)備。很多基于ARM的嵌入式處理器，比如：[6]~[8]采用一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)就像Fig.1所示。集成存儲(chǔ)器控制器提供外部存儲(chǔ)器總線接口，這種接口支持各種各樣的存儲(chǔ)器芯片和各種操作模式（同步，異步，突發(fā)模式）。而且可以將擴(kuò)展總線的外圍芯片連接到存儲(chǔ)器總線上。片上外圍設(shè)備應(yīng)該包括中斷控制器，操作系統(tǒng)時(shí)鐘，UART（通用異步收發(fā)器），I2C（兩線式串行總線），PWM（脈寬調(diào)制），AC97（一種聲卡）等等。其中一些外圍設(shè)備的信號(hào)是多元的，它們都有多功能的
8、數(shù)字I/O管腳來(lái)為用戶提供方便，而其它的一些片上外圍設(shè)備，例如：USB主機(jī)/客戶機(jī)，就會(huì)提供專用的外圍設(shè)備信號(hào)管腳。通過(guò)連接或是擴(kuò)展這些管腳，用戶可以利用這些片上外圍設(shè)備。當(dāng)片上外圍設(shè)備不能滿足目標(biāo)系統(tǒng)的要求時(shí)，就得擴(kuò)展
