开发板简介

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1、一开发板简介开发板（demoboard）是用来进行嵌入式系统开发的电路板，包括中央处理器、 存储器、输入设备、输出设备、数据通路/总线和外部资源接口等一系列硬件组件。 开发板一般由嵌入式系统开发者根据开发需求自己订制，也可由用户自行研究设计。在一般的嵌入式系统开发过程中，硬件一般被分成两个平台，一个是开发平台 （hos t）, 个是目标平台（t arge t）即开发板。在此描述的开发平台指的是使用 台式机，通过传输的界面，例如串口（RS-232）、串口、或是网络（Ethernet）与 目标平台连接。开发嵌入式系统，不可避免的是一定要先选择目标平台。在挑选一个目标平台 时必须审慎评估，因为这涉及

2、到有无方便的开发环境及技术支持。一般的板子除了 集成型的CPU之外，最少需要一个输入及输出的界面、供下载影像文件（ROM image） 的接口、内存（RAM）、FlashROM、电源模块等。为了开发初期的调试方便，还会在 拉出几个特殊的引脚，如JTAG接口，以供外接的调试模块所使用。当硬件及规格选定完成后，接下来就是进入最开始的系统开发与建立开放环境。 如果项目所使用的嵌入式操作系统不是自己开发，而是向其他厂商购买的话，大都 提供集成式开发环境（IDE）与仿真器（Emulaor）让开发者可以加速整个开发的过 程。当你拿到的是系统厂商已经移植好的操作系统，并且确定有给予充分的文件之 后，就可以针

3、对自己的目标平台做集成的动作。选定操作系统之后，通常都会指定开发平台上所使用的各项开发工具，例如编 译器、连接器等。开发时需要设置的编译参数会依据每个环境不同而有所差异。这 个部分必须依据硬件规格与指示说明编译出一个可以运行的映像文件，然后通过烧 录工具烧录在目标平台上。编辑本段二.常见的PC机主板的分类1. 单片机：1）51 系列单片机51单片机目前已有多种型号， 8031/8051/8751是 Intel 公司早期的产品，而 ATMEL 公司的 AT89C51、 AT89S52 则更实用。 ATMEL 公司的 51 系列还有 AT89C2051、 AT89C1051等品种，这些芯片是在AT

4、89C51的基础上将一些功能精简掉后形成的精 简版。而市场上目前供货比较足的芯片还要算ATMEL的51、52芯片，HYUNDAI的 GMS97 系列， WINBOND 的 78e52， 78e58， 77e58 等。2) PIC 系列单片机在全球都可以看到PIC单片机从电脑的外设、家电控制、电讯通信、智能仪器、 汽车电子到金融电子各个领域的广泛应用。PIC系列单片机又分：基本级系列，如 PIC16C5X，适用于各种对成本要求严格的家电产品选用；中级系列，如PIC12C6XX, 该级产品其性能很高，如内部带有A/D变换器、E2PR0M数据存储器、比较器输出、 PWM输出、I2C和SPI等接口；

5、PIC中级系列产品适用于各种高、中和低档的电子产 品的设计中。高级系列，如PIC17CXX具有丰富的I/O控制功能，并可外接扩展EPROM 和RAM,适用于高、中档的电子设备中使用。3) AVR 系列单片机AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Ins true tion Set CPU)精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机可以广泛应用于 计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。2. CPLD/FPGACPLD(Complex Programmable Logic Device) 复杂可编程逻辑器件，是从

6、 PAL 和 GAL 器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范 围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方 法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文 件，通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字 系统。许多公司如今都开发出了 CPLD可编程逻辑器件。比较典型的就是Alt era、 Lattice、 Xilinx 世界三大权威公司的产品，这里给出常用芯片： Altera EPM7128S(PLCC84)、 Lattice LC4128V (TQFP100)、 Xilinx XC95

7、108 (PLCC84)FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列， 它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集 成电路(空)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又 克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。目前FPGA的品种很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公 司的FIEX系列等。3. DSPDSP (digital signal processor)是一种独特的微处理器，是以数字信号来处 理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的

8、数字信号，再对 数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据 或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条 复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。 它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。目前主流的DSP芯片主要有TI公司的TI 2000系列、TI 5000系列、TI6000 系列以及ADI公司的ADI DSP系列。4. ARMARM即Advanced RISC Machines的缩写是对一类微处理器的通称.ARM同时还 是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的R

9、ISC处理器、 相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比 如嵌入控制、消费/教育类多媒体、 DSP 和移动式应用等。目前ARM的主流分以下几类：ARM7TDMI 应用于Game Boy Advance, Nintendo DS, iPodARM9TDMI Armadillo, GP32， GP2X （第一颗内核），Tapwave Zodiac （Motorola i. MX1）； GP2X （第二颗内核）ARM9E Nintendo DS， Nokia N-GageConexant 802.11 chips； ST Micro STR91xF，ARM11 Nok

10、ia N93， Zune， Nokia N800, NOKIA E72Cortex Texas Instruments OMAP3； Broadcom is a user； Luminary Micro3 微控制器家族5. MIPSMIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级 的微处理器（Microprocessor wit hout int erlocked piped st ages），其机制是尽 量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。MIPS最早是在80年代初期由斯坦福（Stanford）大学Hennessy教授领导的研究 小组研制出来的。MIPS公

11、司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处 理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。可以说，MIPS是卖的最好的RISC CPU，从任何地方，如Sony， Nintendo的游 戏机，Cisco的路由器和SGI超级计算机，都可以看见MIPS产品在销售。和英特尔 相比，MIPS的授权费用比较低，也就为除英特尔外的大多数芯片厂商所采用。之后， MIPS公司发生战略变化，开始以嵌入式系统为重心，陆续开发了高性能、低功耗的 32位处理器内核（core） MIPS324Kc与高性能64位处理器内核MIPS64 5Kc。2000 年，MIPS公司发布了针对MIPS32

12、4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器内核。MIPS32 4KcTM处理器是采用MIPS技术特定为片上系统（System-On-a-Chip）而 设计的高性能、低电压32位MIPS RISC内核。MIPS 64 20Kc 的浮点能力强，可以组成不同的系统，从一个处理器的 Octane 工作站到64个处理器的Origin 2000服务器;这种CPU更适合图形工作站使用MIPS 最新的R12000芯片已经在SGI的服务器中得到应用，目前其主频最大可达400MHz。MIPS K系列微处理器是目前仅次于ARM的用得最多的处理器之一（1999年以前 MIPS是世界上用得最多的处理器），其应

13、用领域覆盖游戏机、路由器、激光打印机、 掌上电脑等各个方面。MIPS除了在手机中应用的比例极小外，在一般数字消费性、 网络语音、个人娱乐、通信与商务应用市场有着相当不错的成绩。而其应用最为广 泛的应属家庭视听电器（包含机顶盒）、网通产品以及汽车电子等方面。6. PPCPowerPC是一种精简指令集（RISC）架构的中央处理器（型），其基本的设计 源自 IB（国际商用机器公司）的POWE （Performance Optimized With Enhanced RISC； IBM Connect电子报2007年8月号译为“增强RISC性能优化”）架构。二十 世纪九十年代，IBM（国际商用机器公司

14、）、Apple （苹果公司）和Motorola （摩托罗 拉)公司开发PowerPC芯片成功，并制造出基于PowerPC的多处理器计算机oPowerPC 架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。PowerPC 处理器有广泛的实现范围，包括从诸如 Power4 那样的高端服务器 CPU 到嵌入式CPU市场(任天堂Gamecube使用了 PowerPC)。PowerPC处理器有非常 强的嵌入式表现，因为它具有优异的性能、较低的能量损耗以及较低的散热量。除 了象串行和以太网控制器那样的集成I/O,该嵌入式处理器与“台式机” CPU存在 非常显著的区别。例如，4xx系列PowerPC处理器缺乏浮点运算，并且

15、还使用一个 受软件控制的 TLB 进行内存管理，而不是象台式机芯片中那样采用反转页表。 编辑本段三.构成部分(1) 嵌入式微处理器嵌入式系统硬件层的核心是嵌入式微处理器，嵌入式微处理器与通用CPU最大 的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专用设计的系统中，它将通 用 CPU 许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋 于小型化，同时还具有很高的效率和可靠性。嵌入式微处理器的体系结构可以采用冯诺依曼体系或哈佛体系结构；指令系 统可以选用精简指令系统(Reduced Ins true tion Set Compu ter, RISC)和复杂指 令系统 CISC

16、(Complex Ins true ti on Se t Compu ter, CISC)。RISC 计算机在通道中 只包含最有用的指令，确保数据通道快速执行每一条指令，从而提高了执行效率并 使 CPU 硬件结构设计变得更为简单。嵌入式微处理器有各种不同的体系，即使在同一体系中也可能具有不同的时钟 频率和数据总线宽度，或集成了不同的外设和接口。据不完全统计，目前全世界嵌 入式微处理器已经超过 1000 多种，体系结构有 30 多个系列，其中主流的体系有 ARM、 MIPS、 PowerPC、 X86 和 SH 等。但与全球 PC 市场不同的是，没有一种嵌入式微处理 器可以主导市场，仅以 32 位的产品而言，就有 100 种以上的嵌入式微处理器。嵌入 式微处理器的选择是根据具体的应用而决定的。(2) 存储器嵌入式系统需要存储器来存放和执行代码。嵌入式系统的存储器包含