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嵌入式硬件设计

嵌入式硬件设计. Liky@felab Likai @ustc.edu. 嵌入式硬件设计. 嵌入式硬件设计的特点 硬件的四大关键技术 嵌入式硬件的开发流程 一个具体的开发实例 软 cpu 核－－ NIOS II. 嵌入式硬件设计的特点. 没有规则，量体裁衣 同系统软件密切相关 硬件所有的资源都很紧张的 为实现功能选用的每个芯片都是专用的，需要从底层进行开发. PC 硬件 功能模块固定 体积大小固定 外部接口规范 功耗控制简单. 嵌入式系统硬件

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Presentation Transcript

  1. 嵌入式硬件设计 Liky@felab Likai @ustc.edu

  2. 嵌入式硬件设计 • 嵌入式硬件设计的特点 • 硬件的四大关键技术 • 嵌入式硬件的开发流程 • 一个具体的开发实例 • 软cpu核－－NIOS II

  3. 嵌入式硬件设计的特点 • 没有规则，量体裁衣 • 同系统软件密切相关 硬件所有的资源都很紧张的 为实现功能选用的每个芯片都是专用的，需要从底层进行开发

  4. PC硬件 功能模块固定 体积大小固定 外部接口规范 功耗控制简单 嵌入式系统硬件 没有必须支持的功能 没有固定的体积大小 没有必须提供的接口 功耗控制复杂

  5. 硬件的四大关键技术 • Mcu 微控制器 • Dsp 数字信号处理器 • Fpge 可编程逻辑器件 • 内存 Eprom，Eeprom，Flash，Sram， Sdram

  6. 几种主要器件的比较

  7. 嵌入式硬件的开发流程 • 确定嵌入式系统的需求（最关键） • 体系结构设计，软硬件分割（最困难） • 详细的硬件设计 • 软硬件的联调和集成 • 测试

  8. 一个具体的开发实例

  9. Flash Sdram Wlan BF533 @500M Ps2 SPI@12M CPLD 5249 @120M 红外 硬盘 A/D D/A 以太网 控制器 以太网 Amp TV S-video CVBS MP3 解码器 D/A

  10. 设计中遇到的问题 • 两个分离中心，开发难度增大 • 系统速度瓶颈－SPI • 外部总线任务过于繁重 • Mp3解码速度受限 • PCMCIA控制信号时序不兼容 • 指令Cache过小，软件加速困难 • 红外遥控软件解码，消耗资源过多 • I/O不够 不可能找到满足我们所有要求的CPU！！

  11. 软cpu核－NIOS II • Fpga嵌入MCU是目前的一个趋势 • NIOS II Basics • Design your cpu as your wish • NIOS II 的不足 • NIOS II 开发方法

  12. Fpga中嵌入cpu的优势 • The pins on the chip can be rearranged to make board design easier • Extra pins and logic resources can be used for functions unrelated to the processor • Xlinx（Powerpc）Atmel（ARM7TDMI), Altera（NIOS II)

  13. NIOS II Basic

  14. Design your cpu as your wish • Custumize your soft－core more or less a feature，3 kind of soft－core • Custunmize your peripheral set add or remove your peripheral • Custunmize your instructions use custom instructions to increase system performance

  15. 3 kind of soft－core

  16. What can we do with NIOS II?

  17. Flash Sdram Wlan BF533 @500M Ps2 SPI@12M CPLD 5249 @120M 红外 硬盘 A/D D/A 以太网 控制器 以太网 Amp TV S-video CVBS MP3 解码器 D/A

  18. 设计中遇到的问题 • 两个分离中心，开发难度增大 • 系统速度瓶颈－SPI • 外部总线任务过于繁重 • Mp3解码速度受限 • PCMCIA控制信号时序不兼容 • 指令Cache过小，软件加速困难 • 红外遥控软件解码，消耗资源过多 • I/O不够 不可能找到满足我们所有要求的CPU！！

  19. NIOS II的不足 • 速度慢，150MIPS。Sram工艺和连线特性使NIOS II无法提供一个高性能的可配置的片上总线 • 灵活性不是神话，实现高度的灵活性仍然有大的技术难度 • 功耗大，电源管理难于实现

  20. NIOS II的开发方法 • 硬件开发环境： Quartus II 4.0，SOPC builder，原理图设计，Cyclone • www.opencore.org IP core下载 • 软件开发环境：IDE软件开发工具

  21. 谢谢！

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