嵌入式系统硬件技术

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1、第3讲嵌入式系统硬件技术本讲主要授课内容RAM存储器技术FLASH存储器技术串口技术硬盘及FAT文件系统显示技术其他接口13.1RAM存储器技术在嵌入式系统中CPU通过地址直接访问的存储器包括可读写存储器和只读存储器两类，通常用于上电时存放运行时程序及数据的RAM被称为主存。2存储器的几个相关性能指数容量存储器容量用S=W×l×m表示，W为存储器字长，l为存储器字数，m则为存储器体数速度访问时间(accesstime)Ta：从存储器接到读请求到所读的字传送到数据总线上的时间间隔存储周期Tm：连续两次访问存储器之间所必需的最小时间间隔

2、。一般Tm>Ta存储带宽Bm：存储器被连续访问时所提供的数据传输速流，单位是位(或字节）/秒价格存储器的价格通常用单位字节价格来表示，若总容量为S的存储器的总价格为C，则单位字节价格c＝C/S存储器设计目标高速度大容量低价格设计目标实现依据存储器的工艺实现技术有了突飞猛进的发展，高速、大容量、低价的存储器件以惊人的速度生产出来所有程序都具有这样的行为特性：空间和时间局部性90/10原理：一个程序的90％时间是消耗在10％的代码上根据以上局部性原则（ThePrincipleofLocality），就可以利用各种不同的价格、速度、容量的

3、存储器的组合设计出一个多层次（multiplelevel）存储系统存储器层次结构在嵌入式系统中所用到的存储器主要有：触发器（Flip-FlopsandLatches）、寄存器（RegisterFiles）、静态随机访问存储器（SRAM）、动态随机访问存储器（DRAM）、闪速存储器（FLASH）、磁盘（MagneticDisk）等这些存储器的速度，为触发器最快，寄存器次之，SRAM再次，DRAM较慢，然后是FLASH，磁盘最慢价格正好反之，磁盘的每兆字节价格最便宜，触发器最贵存储器层次结构图存储器层次结构的特性第一，数据的包含性，即上

4、层的数据，在下一层中都能找到。第二，下层存储器将自己的地址映射到高层的存储器。存储器层次结构几个基本概念块（Block）:相邻两级间的信息交换单位命中（Hit）：相邻两层存储层次中，访问地址可以直接在高层存储器中访问到命中时间(hittime)：访问高层存储器所需的时间，其中包括本次访问是命中还是失效的判定时间命中率（HitRate）：相邻两层存储层次中，访问地址可以直接在高层存储器中访问到的概率失效率（MissRate）：等于1－命中率失效损失(misspenalty)：用低层存储器中相应的块替换高层存储器中的块，并将该块传送到请

5、求访问的设备（通常是CPU）的时间存储器层次结构的性能评价存储器层次结构的性能参数是平均存储访问时间(averagememory-accesstime)平均存储访问时间＝命中时间×命中率＋失效率×失效损失当块大小过小时，失效率很高当高层存储器容量保持不变时，失效率有一最低限值，此时块大小的变化对失效率没有影响当块大小超过某定值后，（这一定值又称为污染点），失效率呈现随块大小增加而上升的趋势主存简介主存是非常重要存储和记忆部件，用以存放数据和程序主存大都采用DRAM芯片实现一般说来，容量越大速度越快的存储器就能给系统带来越高的性能与微

6、机相比，嵌入式系统的主存一般比较小同时在有些嵌入式系统中也有用Flash存储器作为主存使用的情况DRAM与SRAM主要差别对DRAM芯片来说，在读出数据之后还需重新写回数据，因而它的访问延迟和存储周期不同。SRAM的访问时间与存储周期则没有差别为防止信息丢失，DRAM需要定期刷新每个存储单元，SRAM却不需要DRAM设计强调容量，而对SRAM设计来说，容量和速度同样重要就可以比较的存储器设计技术而言，DRAM的容量大概为SRAM的16倍，而SRAM的存储周期比DRAM的约快8～16倍3.1.1DRAM存储器DRAM由于结构简单集成度

7、高，因此价格非常便宜，是目前嵌入式系统中主要的内存方式。DRAM经历了DRAM，FPMDRAM（FastpageModeDRAM）,EDODRAM（ExtendedDataOutDRAM）,SDRAM（SynchronousDRAM）,DDRSDRAM（DoubleDataRateSDRAM）,DDR2SDRAM,DDR3SDRAM13DRAM的基本结构14从DRAM到DDRIII最初DRAM读写是在控制信号的作用下先发一个行地址再发一个列地址，随后读/写一个数据。15DRAM读数据时序16人们发现通常数据是连续读/写的，因此，改为

8、FPMDRAM，送一次行地址后，将行地址锁存，只送列地址，每送一个列地址就读/写一个数据，直到该行的数据读完。从而提高了读/写速度。17由于在列地址送出后到读出数据之间需要时间，而这个时间对于地址线而言是空闲的，可以送出下一个列地址，