2,208 matches
-
testare JTAG, unitate de management a memoriei (MMUĂ, interfață pentru coprocesoare externe și magistrală de comunicație AMBA - Advanced Microcontroller Bus Architecture. Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 52 Figura 2.29 Structura procesorului ARM920T ([53]Ă Caracteristicile unui sistem ARM920TDMI tipic sunt: Proces tehnologic de fabricație de 0.25 microni, 4 straturi metalice; Transistoare echivalente 2,500,000; Viteză de calcul 220 MIPS; Arie siliciu 23-25 mm2; Putere disipată 560 mW; Alimentare Vdd
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
metalice; Transistoare echivalente 2,500,000; Viteză de calcul 220 MIPS; Arie siliciu 23-25 mm2; Putere disipată 560 mW; Alimentare Vdd 2.5V; Frecvență de tact 0-200 MHz; Eficiență energetică 390 MIPS/W; Standardul AMBA definește modul de conectare al procesorului cu celelalte module integrate în cip și precizează posibilitatea utilizării a trei tipuri de magistrale, în funcție de nivelul de performanță cerut conexiunii: Advanced High-performance Bus (AHBĂ pentru conectarea modulelor de înaltă performanță, suportă moduri foarte rapide de transfer de date. Advanced
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
sistemelor embedded 53 Advanced Peripheral Bus (APBĂ asigură o interfață simplă cu dispozitivele periferice ce necesită transferuri lente de date. Interfața AMBA este folosită și în dispozitivele actuale bazate pe nuclee avansate ARM Cortex iar un microcontroler tipic cu nucleu procesor ARM incorporează de obicei 2 din aceste magistrale, AHB sau ASB și APB, într-o structură de tipul celei prezentate în figura 2.30. Figura 2.30 Structura microcontroler ARM cu interfață AMBA ([53]Ă Generația actuală de procesoare ARM
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
nucleu procesor ARM incorporează de obicei 2 din aceste magistrale, AHB sau ASB și APB, într-o structură de tipul celei prezentate în figura 2.30. Figura 2.30 Structura microcontroler ARM cu interfață AMBA ([53]Ă Generația actuală de procesoare ARM se bazează pe nuclee procesor numite comercial Cortex și grupate pe trei categorii, în funcție de aplicațiile cărora li se adresează, Cortex A, Cortex R și Cortex M. Categoria Cortex-A vizează aplicații cu sisteme de operare mobile de performanță (iOS
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
2 din aceste magistrale, AHB sau ASB și APB, într-o structură de tipul celei prezentate în figura 2.30. Figura 2.30 Structura microcontroler ARM cu interfață AMBA ([53]Ă Generația actuală de procesoare ARM se bazează pe nuclee procesor numite comercial Cortex și grupate pe trei categorii, în funcție de aplicațiile cărora li se adresează, Cortex A, Cortex R și Cortex M. Categoria Cortex-A vizează aplicații cu sisteme de operare mobile de performanță (iOS, Android, Windows Phoneă, la care caracteristica
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
Cortex M. Categoria Cortex-A vizează aplicații cu sisteme de operare mobile de performanță (iOS, Android, Windows Phoneă, la care caracteristica principală este puterea de procesare cât mai mare și posibilitatea de a integra în același dispozitiv mai multe nuclee procesor. Nuclee tipice sunt Cortex A5, A8, A9, A12 și A15, separate în funcție de nivelul performanțelor. Figura 2.31. Structura nucleului ARM Cortex A5 ([53]Ă Un nivel sporit al performanțelor se poate obține cu nucleul Cortex-A9 prezentat în figura 2.32
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
consumul de energie cât mai scăzute. Nuclee tipice sunt Cortex M0, M0+, M1, M3, și M4 separate în funcție de nivelul performanțelor și al facilităților oferite. Aceste nuclee se utilizează în microcontrolere pe 32 de biți de performanță și mai puțin ca procesoare independente. Nucleele Cortex-M0 și Cortex-M0+ asigură procesare pe 32 de biți la un consum de energie redus și permit realizarea de microcontrolere relativ ieftine dar de performanțe mult mai bune decât cele consacrate pe 8 / 16 biți. Dezvoltarea lor accelerată
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
dispun de cantități mari de memorie de program flash integrată, memorie RAM de date, precum și o selecție largă de dispozitive periferice integrate. Structura unui microcontroler cu set extins de periferice integrate, ATMega 2560, este prezentată în figura 2.48. Un procesor Atmel complet descris Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 63 Figura 2.48 Structura internă a microcontrolerului Atmel ATMega 2560 Uneltele de dezvoltare software oferite de producător sunt performante, la fel și
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
PIC24 și dsPIC sunt microcontrolere pe 16 biți cu arhitectură complet îmbunătățită și cu un set mult mai bogat de periferice integrate; PIC32 sunt microcontrolere pe 32 de biți bazate pe nucleul MIPS32 M4K și au performanțe extrem de mari, specifice procesoarelor pe 32 de biți; Structura unui microcontroler mediu din această familie, PIC18F4550, este prezentată în figura alăturată. Capitolul 2 Unitatea centrală de prelucrare a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 65 Figura 2.49 Structura microcontrolerului PIC18F4550 Printre dezavantaje
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
integrat; referință de tensiune programabilă; controller pentru acces direct la memorie DMA; memorie program de 48kB, memorie de date (RAMĂ de 10kB; multiplicator hardware pe 16 biți; 6 porturi de intrare-ieșire pe 8 biți; circuit watchdog de supervizare a funcționării procesorului; În figura 2.51 se prezintă structura unui dispozitiv cu set bogat de periferice integrate și capabilități de comandă directă a afișoarelor LCD cu maxim 160 de segmente și 4 linii comune, MSP430F449. Figura 2.51 Structura unui microcontroler (MSP430F449Ă
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
de locația fizică, pentru citire sau scriere. Structura generală a unei memorii cu acces aleator RAM este prezentată în figura 3.1([38]Ă. Figura 3.1 Structura generală a unei memorii RAM Utilizarea memoriei în sisteme de calcul cu procesoare rapide și puternice necesită acces rapid la cantități mari de informație. Procesorul trebuie să primească rapid datele solicitate pentru a evita oprirea sa și trecerea în stări de așteptare. Discrepanța între performanțele CPU și memorie e ilustrată în fig. 3
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
cu acces aleator RAM este prezentată în figura 3.1([38]Ă. Figura 3.1 Structura generală a unei memorii RAM Utilizarea memoriei în sisteme de calcul cu procesoare rapide și puternice necesită acces rapid la cantități mari de informație. Procesorul trebuie să primească rapid datele solicitate pentru a evita oprirea sa și trecerea în stări de așteptare. Discrepanța între performanțele CPU și memorie e ilustrată în fig. 3.2. Figura 3.2 Discrepanța între performanțele procesorului și ale memoriei Capitolul
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
cantități mari de informație. Procesorul trebuie să primească rapid datele solicitate pentru a evita oprirea sa și trecerea în stări de așteptare. Discrepanța între performanțele CPU și memorie e ilustrată în fig. 3.2. Figura 3.2 Discrepanța între performanțele procesorului și ale memoriei Capitolul 3 Memoria sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 72 Cum procesoarele moderne rulează la frecvențe de tact de ordinul GHz și necesită cantități mari de date, acestea pot fi asigurate doar prin utilizarea memoriei cache
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
și trecerea în stări de așteptare. Discrepanța între performanțele CPU și memorie e ilustrată în fig. 3.2. Figura 3.2 Discrepanța între performanțele procesorului și ale memoriei Capitolul 3 Memoria sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 72 Cum procesoarele moderne rulează la frecvențe de tact de ordinul GHz și necesită cantități mari de date, acestea pot fi asigurate doar prin utilizarea memoriei cache. Figura 3.3 Nivelele structurii ierarhizate a memoriei unui sistem de calcul Pe măsură ce ne îndepărtăm de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
moderne rulează la frecvențe de tact de ordinul GHz și necesită cantități mari de date, acestea pot fi asigurate doar prin utilizarea memoriei cache. Figura 3.3 Nivelele structurii ierarhizate a memoriei unui sistem de calcul Pe măsură ce ne îndepărtăm de procesor, nivelele de memorie au viteză mai scăzută și capacitate mai mare. Memoria cache este o memorie foarte rapidă integrată în procesor sau plasată lângă acesta într un cip separat. Procesorul păstrează în memoria cache instrucțiunile utilizate în mod repetat în timpul
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
utilizarea memoriei cache. Figura 3.3 Nivelele structurii ierarhizate a memoriei unui sistem de calcul Pe măsură ce ne îndepărtăm de procesor, nivelele de memorie au viteză mai scăzută și capacitate mai mare. Memoria cache este o memorie foarte rapidă integrată în procesor sau plasată lângă acesta într un cip separat. Procesorul păstrează în memoria cache instrucțiunile utilizate în mod repetat în timpul rulării programului și evită astfel accesarea mai lentă a magistralelor de sistem pentru transferurile de date. La nivel de principiu, orice
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
a memoriei unui sistem de calcul Pe măsură ce ne îndepărtăm de procesor, nivelele de memorie au viteză mai scăzută și capacitate mai mare. Memoria cache este o memorie foarte rapidă integrată în procesor sau plasată lângă acesta într un cip separat. Procesorul păstrează în memoria cache instrucțiunile utilizate în mod repetat în timpul rulării programului și evită astfel accesarea mai lentă a magistralelor de sistem pentru transferurile de date. La nivel de principiu, orice dispozitiv de memorie se structurează conform figurii 3.4
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
perifericelor sistemelor embedded complexe. 4.1. Tehnici de accesare a dispozitivelor periferice Mecanismul cel mai eficient de accesare a dispozitivelor periferice este lucrul în întreruperi. Figura 4.1 Principiul de funcționare al unei întreruperi Principial, întreruperea este un eveniment extern procesorului care îi Capitolul 4 Dispozitivele periferice ale sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 82 oprește funcționarea normală, îl determină să execute o anumită secvență de cod specifică (subrutina de deservire a întreruperiiă după care îi permite să continue execuția
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
oprește funcționarea normală, îl determină să execute o anumită secvență de cod specifică (subrutina de deservire a întreruperiiă după care îi permite să continue execuția programului inițial. Situația prezentată este descrisă de figura 4.1. Modul de funcționare detaliat al procesorului la apariția unei întreruperi este următorul (fig. 4.2Ă: procesorul execută programul curent; la apariția unei întreruperi procesorul termină de executat instrucțiunea curentă după care salvează în stivă adresa instrucțiunii următoare și, eventual, contextul, iar apoi încarcă în registrul numărător
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
de cod specifică (subrutina de deservire a întreruperiiă după care îi permite să continue execuția programului inițial. Situația prezentată este descrisă de figura 4.1. Modul de funcționare detaliat al procesorului la apariția unei întreruperi este următorul (fig. 4.2Ă: procesorul execută programul curent; la apariția unei întreruperi procesorul termină de executat instrucțiunea curentă după care salvează în stivă adresa instrucțiunii următoare și, eventual, contextul, iar apoi încarcă în registrul numărător program (Program Counteră adresa subrutinei de deservire a întreruperii respective
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
după care îi permite să continue execuția programului inițial. Situația prezentată este descrisă de figura 4.1. Modul de funcționare detaliat al procesorului la apariția unei întreruperi este următorul (fig. 4.2Ă: procesorul execută programul curent; la apariția unei întreruperi procesorul termină de executat instrucțiunea curentă după care salvează în stivă adresa instrucțiunii următoare și, eventual, contextul, iar apoi încarcă în registrul numărător program (Program Counteră adresa subrutinei de deservire a întreruperii respective. După executarea acestei subrutine, ultima instrucțiune a acesteia
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
a unei întreruperi Apariția oricărei întreruperi active trezește automat microcontrolerul din modul de consum redus în modul activ. Dacă se dorește revenirea în mod de consum redus după deservirea întreruperii, se modifică în mod corespunzător fanioanele registrului de stare al procesorului, registru al cărui conținut este salvat în stivă. Capitolul 4 Dispozitivele periferice ale sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 83 4.2. Liniile digitale de I/O Liniile de ieșire ale sistemelor embedded dispun de capabilități scăzute de curent
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
taste apăsate. Microcontrolerele moderne dispun la pinii de intrare/ieșire de rezistoare integrate de pull up și pull-down, selectabile software, astfel că numărul de componente necesare citirii unei tastaturi matriceale este redus la minim. Metoda are însă și un dezavantaj, procesorul trebuie să fie permanent în stare activă, chiar dacă are linii de intrare-ieșire ce pot genera întreruperi la modificarea semnalului de intrare. În cazul aplicațiilor de consum foarte redus, alimentate de la baterii, tastaturile matriceale nu sunt recomandate, ci se preferă utilizarea
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
în TACCR 0, moment în care are loc depășirea și numărătoare reîncepe de la zero. În figura 4.18 se prezintă funcționarea acestui mod, împreună cu semnalele de la ieșirea CCR1, în funcție de modul de lucru ales. Acest mod permite generarea simplă, fără intervenția procesorului, a impulsurilor modulate în durată (PWMĂ. Figura 4.18 Modul de lucru up și semnalele posibile la ieșirea CCR1 În modul de numărare up-down, registrul TAR este incrementat succesiv până la valoarea maximă înregistrată în TACCR 0, moment în care TAR
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]
-
începe să fie decrementat. La atingerea valorii zero reîncepe incrementarea iar procesul continuă în buclă. În figura alăturată se prezintă funcționarea acestui mod, împreună cu semnalele de la ieșirea CCR2, în funcție de modul de lucru ales. Acest mod permite generarea simplă, fără intervenția procesorului, a impulsurilor modulate în durată (PWMĂ și a semnalelor cu timp mort. Capitolul 4 Dispozitivele periferice ale sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 97 Figura 4.19 Modul de lucru up-down și semnalele posibile la ieșirea CCR2 Modul de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1069]