地址分配和存储器映射

在嵌入式编程里，特别是32bit CPU里，各种各样五花八门的动作是CPU通过对外设的驱动来完成的.因为底层编程大部分工作就是外设编程。

CPU本身几乎每一种外设都是通过读写设备上的寄存器来进行操作的。外设寄存器也称为“I/O端口”，通常包括：控制寄存器、状态寄存器和数据寄存器三大类，而且一个外设的寄存器通常被连续地编址。注意，这里的外设是相对于CPU来讲的，比如S3C2440除了ARM920T的内核以外，还在同一块CPU里集成很多模块，这一些模块也称为外设。

CPU对外设IO端口物理地址的编址方式有两种：一种是I/O映射方式（I/O－mapped）称为端口映射，另一种是存储空间映射方式（Memory－mapped），称为内存映射。而具体采用哪一种则取决于CPU的体系结构。

内存映射

有些体系结构的CPU（如，PowerPC、m68k等）通常只实现一个物理地址空间（RAM）。在这种情况下，外设 I/O端口的物理地址就被映射到CPU的单一物理地址空间中，而成为存储空间的一部分。此时，CPU可以象访问一个内存单元那样访问外设I/O端口，而不需要设立专门的外设I/O指令。这就是所谓的“存储空间映射方式”（Memory －mapped）。ARM体系的CPU均采用这一模式.

简而言之，就是内存（一般是SDRAM）与外设寄存器统一编址。

端口映射

而另外一些体系结构的CPU（典型地如X86）则为外设专门实现了一个单独地地址空间，称为“I/O地址空间”或者“I/O端口空间”。这是一个与CPU地RAM物理地址空间不同的地址空间，所有外设的I/O端口均在这一空间中进行编址。CPU通过设立专门的I/O指令（如X86的IN和OUT指令）来访问这一空间中的地址单元（也即 I/O端口）。这就是所谓的“I/O映射方式”（I/O－mapped）。与RAM物理地址空间相比，I/O地址空间通常都比较小，如x86 CPU的I/O空间就只有64KB（0－0xffff）。这是“I/O映射方式”的一个主要缺点。而且必须要专门的汇编语言才能处理.

内存映射模式下，对寄存器的访问就是某一个地址的操作，因此C语言的指针即可完成此操作。这样编程相当方便。

Linux 最早是在在X86运行,对硬件地址采用端口映射，后来又扩展到ARM之类运行.为了简化操作,Linux在所以CPU上都采用I/O端口概念.如果是象ARM这样内存映射.也被模拟成端口.

SOC的外设地址编址

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对于S3C2440/S3C6410这种集成很多外设模块的SOC来说，外设的地址编址分成两种类型。

一种是CPU内部集成的外设，这里物理地址是固定的。这个查CPU的DataSheet即可知道。

另外一种是物理上与CPU分离的IC，如Nor Flash,SDRAM网络控制器，它们通过片选信号来确定自己的物理地址.

还有一类IC的不直接映射到物理空间之上。这一类往往通过相应寄存器来间接控制。不在此讨论之列

内部模块固定地址

比如S3C2440内部模块地址

S3C6410的映射地址

外部模块地址分配

在CPU上都会引出多个片选线。每一个片选线表示对应一个固定的地址范围，在术语上称为(Bank).

以S3C2440为例，参见如下对应关系

在硬件设计上，第一片的SDRAM的片选线接在nGCS36上，参考上表，这片SDRAM的物理地理就是0x30000000.

DM9000的网络控制接在nGCS3这个硬件联线上，这样网络处理器的硬件地址起始地址在0x18000000.

以S3C6410为为例，它的第一步选是片选线nGCS3,SDRAM的起始地址是0x5000000之上.

软件如何读写外设

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在内存映射模式下。对于外设的访问实际就是对内存地址的访问.在C语言里，即指针操作。为了增加阅读性，往往采用如下的宏定义.

#define rGPGCON (*(volatile unsigned *)0x56000060)

//Port G control

这个宏定义非常之复杂，所以我经常用如下五个问题来问学生或者来面试讲师的人。

1.为什么要用绝对地址,地址怎么来的？

2. unsigned *表示什么？

? 3.为什么要用unsigned?

4.最左边的*表示什么？

5. volatile表示什么含意？

6.完成同样一个功能，在不同字节序下，设置的寄存器的数字是不是一样?

第一个问题比较好答.内存映射模式是直接内存访问。编址的来源看上两节

? 2. unsigned *表示什么？

– unsigned int 缩写, unsigned *表示取后面四个byte 空间的宽度, 同理还有(*(volatile unsigned short

*)0x56000060) 表示取后面两个字节空间。

? 3.为什么要用unsigned?

–禁止算术移位，采用逻辑移位.因为嵌入式编程大量采用移位操作。如果用带符号，会形成算术移位，即最高位

符号不参与移位，这是错误操作。

? 4.第一*表示什么？

–表取指针指向空间.*(unsigned *)

上述表达式相当如下代码的简写，

int val;

int * p = &val;

*p = 0x100000;

5.volatile表示什么含意？

–其中volatile 是C的保留字,表禁止编译器对变量访问优化. 即源码中有多少读写操作，编译后生产多少机

器操作指令.否则如下代码，将不产生指令

int a; a++ ; a-- ;

但是在硬件编程中，一次操作都可能表示特定含意.如果省略，往往出错。

6.完成同样一个功能，在不同字节序下，设置的寄存器的数字是不是一样?

不一样，小端字节序是与手册相同顺序，即个数位表示第0位。大端字节序正好相反.

基本操作

向寄存器赋值

rGPBCON = 0x1000;

向寄存器取值

unsigned int val = rGPBCON;

位操作-置位操作

把第0位置1

rGPGCON | = 0x1;

把第3位置1

rGPGCON |= 0x8;

把第n位置1

rGPGCON |= (0x1 <

把第12，13位分别置1

rGPGON|= (0x3) << 12;

把第10,15位分别置1

rGPGON | = ( 0x01 << 10 ) | (0x01 << 15) ;

把(0x0 <

rGPGON = (0x01 << 2) | (0x0 <<1) | (0x0 <<0); 表示占位，对应位是默认值不变.

位操作-清位操作

把第1位清0

rGPGCON &= ~(0x1);

第3位清洗0

rGPGCON &= ~(0x8);

第n位清0

rGPGCON &= ~(0x1 << n);

第12，13清0

rGPGCON &= ~(0x3 << 12);

第10,15位清0

rGPGCON &= ~((0x1 <<10) | (0x1<<15)); //<--较优rGPGCON &= ~(0x1 <<10) & ~(0x1<<15);

位操作-取位操作

把第一位取出来

rGBACON & 0x01

把第3位取出来

rGBACON & 0x8

精确知道n位是1，还是0

(rGBACON & (0x1<

寄存器和存储器的区别

https://www.wendangku.net/doc/b5492364.html,/p-20032411.html

寄存器和存储器的区别

如果仅是讨论CPU的范畴 寄存器在cpu的内部，容量小，速度快 存储器一般都在cpu外部，容量大，速度慢 回答者：athlongyj - 高级经理六级6-1 08:52 从根本上讲，寄存器与RAM的物理结构不一样。 一般寄存器是指由基本的RS触发器结构衍生出来的D触发， 就是一些与非门构成的结构，这个在数电里面大家都看过； 而RAM则有自己的工艺，一般1Bit由六MOS管构成。所以， 这两者的物理结构不一样也导致了两者的性能不同。寄存器 访问速度快，但是所占面积大。而RAM相反，所占面积小， 功率低，可以做成大容量存储器，但访问速度相对慢一点。 1、 寄存器存在于CPU中，速度很快，数目有限； 存储器就是内存，速度稍慢，但数量很大； 计算机做运算时，必须将数据读入寄存器才能运算。 2、 存储器包括寄存器, 存储器有ROM和RAM 寄存器只是用来暂时存储,是临时分配出来的,断电,后,里面的内容就没了`````

寄存器跟存储器有什么区别？ 一般数据在内存里面，要处理（或运算）的时候， 独到寄存器里面。 然后CPU到寄存器里面拿值，拿到运算核内部， 算好了在送到寄存器里面 再到内存 寄存器跟存储器有什么区别？ 寄存器跟存储器有什么区别？ 寄存器上：“一个操作码+一个操作数”等于一条微指令吗？一条微指令是完成一条机器指令的一个步骤对吗？cpu是直接跟寄存器打交道的对吗？也就是说寄存器是运算器、控制器的组成部分对不？ 设计一条指令就是说把几条微指令组合起来对吗？ 刚开始学硬件相关知识，学的晕头转向的！！ 存储器与寄存器区别 2009-06-09 12:27 寄存器是CPU内部存储单元，数量有限，一般在128bit内，但是速度快，CPU访问几乎没有任何延迟。分为通用寄存器和特殊功能寄存器。 通常说的存储器是独立于cpu之外的，比如内存，硬盘，光盘等。 所有数据必须从存储器传入寄存器后，cpu才能使用。

hello第四课(二)f2812存储器映射及cmd详解-日志-eyes417-

hello第四课(二)：f2812存储器映射及cmd详解-日志 -eyes417-... 2812存储器映射 2812具有32位的数据地址和22位的程序地址，总地址空间可以达到4M的数据空间和4M的程序空间。32位的数据地址，就是能访问2的32次，是4G，而22位的程序地址，就是能访问2的22次，是4M。其实，2812可寻址的数据空间最大是4G，但是实际线性地址能达到的只有4M，原因是2812的存储器分配采用的是分页机制，分页机制采用的是形如0xXXXXXXX的线性地址，所以数据空间能寻址的只有4M。 2812的存储器被划分成了下面的几个部分： 1. 程序空间和数据空间。2812所具有的RAM、ROM和FLASH都被统一编址，映射到了程序空间和数据空间，这些空间的作用就是存放指令代码和数据变量。 2. 保留区。数据空间里面某些地址被保留了，作为CPU的仿真寄存器使用，这些地址是不向用户开放的。 3. CPU中断向量。在程序空间里也保留了64个地址作为CPU 的32个中断向量。通过CPU的一个寄存器ST1中的VMAP

位来将这一段地址映射到程序空间的底部或者顶部。 映射和空间的统一编址  F2812内部的映射空间  2812CMD详解CMD：command 命令，顾名思义就是命令文件指定存储区域的分配.2812的CMD采用的是分页制，其中PAGE0用于存放程序空间，而PAGE1用于存放数据空间。 1.）#pragma ，CODE_SECTION和DATA_SECTION伪指令#pragma DATA_SECTION(funcA,"dataA"); ------ 函数外声明 将funcA数据块定位于用户自定义的段"dataA"中------ 需要在CMD中指定dataA段的物理地址2.）MEMORY和SECTIONS是命令文件中最常用的两伪指令。MEMORY伪指令用来表示实际存在目标系统中的可以使用的存储器范围，在这里每个存储器都有自己的名字，起始地址和长度。SECTIONS伪指令是用来描述输入端是如何组合到输出端内的。以常用的F2812_nonBIOS_RAM.cmd F2812_nonBIOS_Flash.cmd 和 DSP281x_Headers_nonBIOS.cmd为例 F2812_nonBIOS_RAM.cmd ----- 用于仿真，无BIOS系统，片外SRAM配置CMD文件里有两个基本的段：初始化段和

激光雷达高速数据采集系统解决方案

激光雷达高速数据采集系统解决方案 0、引言 1、 当雷达探测到目标后, 可从回波中提取有关信息，如实现对目标的距离和空间角度定位,并由其距离和角度随时间变化的规律中得到目标位置的变化率，由此对目标实现跟踪; 雷达的测量如果能在一维或多维上有足够的分辨力, 则可得到目标尺寸和形状的信息; 采用不同的极化方法，可测量目标形状的对称性。雷达还可测定目标的表面粗糙度及介电特性等。接下来坤驰科技将为您具体介绍一下激光雷达在数据采集方面的研究。 1、雷达原理 目标标记： 目标在空间、陆地或海面上的位置, 可以用多种坐标系来表示。在雷达应用中, 测定目标坐标常采用极(球)坐标系统, 如图1.1所示。图中, 空间任一目标P所在位置可用下列三个坐标确定: 1、目标的斜距R； 2、方位角α；仰角β。 如需要知道目标的高度和水平距离, 那么利用圆柱坐标系统就比较方便。在这种系统中, 目标的位置由以下三个坐标来确定: 水平距离D，方位角α，高度H。 图1.1 用极(球)坐标系统表示目标位置

系统原理： 由雷达发射机产生的电磁能, 经收发开关后传输给天线, 再由天线将此电磁能定向辐射于大气中。电磁能在大气中以光速传播, 如果目标恰好位于定向天线的波束内, 则它将要截取一部分电磁能。目标将被截取的电磁能向各方向散射, 其中部分散射的能量朝向雷达接收方向。雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后, 就经传输线和收发开关馈给接收机。接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息, 并将结果送至终端显示。 图1.2 雷达系统原理图 测量方法 1）.目标斜距的测量 雷达工作时, 发射机经天线向空间发射一串重复周期一定的高频脉冲。如果在电磁波传播的途径上有目标存在, 那么雷达就可以接收到由目标反射回来的回波。由于回波信号往返于雷达与目标之间, 它将滞后于发射脉冲一个时间tr, 如图1.3所示。 我们知道电磁波的能量是以光速传播的, 设目标的距离为 R, 则传播的距离等于光速乘上时间间隔, 即2R=ct r 或 2 r ct R

高速数据采集系统设计

高速数据采集系统 设计

基于FPGA和SoC单片机的 高速数据采集系统设计 一．选题背景及意义 随着信息技术的飞速发展，各种数据的实时采集和处理在现代工业控制和科学研究中已成为必不可少的部分。高速数据采集系统在自动测试、生产控制、通信、信号处理等领域占有极其重要的地位。随着SoC单片机的快速发展，现在已经能够将采集多路模拟信号的A/D转换子系统和CPU核集成在一片芯片上，使整个数据采集系统几乎能够单芯片实现，从而使数据采集系统体积小，性价比高。FPGA为实现高速数据采集提供了一种理想的实现途径。利用FPGA高速性能和本身集成的几万个逻辑门和嵌入式存储器块，把数据采集系统中的数据缓存和控制电路全部集成在一片FPGA芯片中，大大减小了系统体积，提高了灵活性。FPGA 还具有系统编程功能以及功能强大的EDA软件支持，使得系统具有升级容易、开发周期短等优点。 二．设计要求 设计一高速数据采集系统，系统框图如图1-1所示。输入模拟信号为频率200KHz、Vpp=0.5V的正弦信号。采样频率设定为25MHz。经过按键启动一次数据采集，每次连续采集128点数据，单片机读取128点数据后在LCD模块上回放显示信号波形。

图1-1 高速数据采集原理框图 三．整体方案设计 高速数据采集系统采用如图3-1的设计方案。高速数据采集系统由单片机最小系统、FPGA最小系统和模拟量输入通道三部分组成。输入正弦信号经过调理电路后送高速A/D转换器，高速A/D 转换器以25MHz的频率采样模拟信号，输出的数字量依次存入FPGA内部的FIFO存储器中，并将128字节数据在LCD模块回放显示。 图3-1 高速数据采集系统设计方案 四．硬件电路设计 1.模拟量输入通道的设计 模拟量输入通道由高速A/D转换器和信号调理电路组成。信号调理电路将模拟信号放大、滤波、直流电平位移，以满足A/D转换器对模拟输入信号的要求。

3.单片机的存储器、寄存器及位地址空间

单片机的存储器有几种？多存放何种内容和信息？ 答:单片机的存储器有程序存储器ROM与数据存储器RAM两种。 这两种存储器在使用上是严格区分的，不得混用。 程序存储器存放程序指令，以及常数，表格等；而数据存储器则存放缓冲数据。 MCS-51单片机存储器的结构有哪几部分？ 答：MCS-51单片机存储器的结构共有3部分： 一是程序存储器 二是内部数据存储器 三是外部数据存储器 MCS-51单片机的存储器分为哪几类？ 答：MCS-51单片机的存储器可分为5类：程序存储器、内部数据存储器、特殊功能寄存器、位地址空间、外部数据存储器。 程序存储器用于存放什么内容？它可寻址的地址空间是多少？ 答：程序存储器用于存放编号的程序和表格常数 程序存储器以程序计数器PC作地址指针 由于MCS-51单片机的程序计数器为16位，因此可寻直的地址为64KB。 MCS-51单片机复位后，对系统有何要求？ 答：单片机复位后，程序计数器PC的内容为0000H，所以系统必须从0000H单元开始取指令来执行程序。

0000H单元是系统的起始地址，一般在该单元存放一条绝对跳转指令（LJMP） 而用户设计的主程序，则从跳转后的地址开始安放。 MCS-51单片机内部数据存储器是怎样设置的？ 答：MCS-51单片机内部有128个字节的数据存储器，内部RAM编址为00H~7FH。 MCS-51对其内部的RAM存储器有很丰富的操作指令，方便了程序设计。 单片机内部数据存储器的特点是什么？ 答：工作寄存器和数据存储器是统一编址的，这是单片机内部存储器的主要特点。 什么是堆栈？MCS-51单片机的堆栈怎样设置的？ 答：程序设计时，往往需要一个后进先了的RAM区，以保存CPU的现场。这种后进先出的缓冲区，就称为堆栈。 MCS-51单片的堆栈原则上设在内部RAM的任意区域内。但是，一般设在31H~7FH的范围之间，栈顶的位置由栈指针SP指出。 什么是特殊功能寄存器？ 答：特殊功能寄存器是用来对片内各功能模块进行管理、控制、监视的控制寄存器和状态寄存器，是一个特殊功能的RAM区。 MCS-51单片机特殊功能寄存器的作用是什么？ 答：特殊功能寄存器的作用是对片内各功能模块进行管理、控制和监视。 MCS-51单片机特殊功能寄存器是怎样设置的？ 答：MCS-51单片机内的I/O口锁存器、定时器、串行口缓冲器以及各种控制寄存器和状态寄存器都以特殊功能寄存器的形式出现。

5509A开发板存储空间和存储器映射

5509A开发板存储空间和存储器映射 TMS320VC5509A数字信号处理芯片具有一个比较复杂的存储空间分配体系。因此，在使用之前，首先需要了解一下TMS320VC5509的存储空间体系。关于TMS320VC5509的存储空间的详细说明，请参考TMS320VC5509 Datasheet 和TMS320VC5509 DSP External Memory Interface（EMIF）（编号为SPRU670）用户手册。 1. 存储空间组织 TMS320VC5509A 芯片的存储空间组织如下图所示： 明伟TMS320VC5509A开发板外扩一片16位的SDRAM，用/CE0选通，容

量为4M X 16位，寻址占用/CE0和/CE1两个存储空间。最大可配置为8M*16 位，占用CE0—CE3全部四个片外存储空间。 片选CE0---CE3引至总线扩展器上，供用户自行连接设备。其中，CE1和 CE2接至CPLD使用，用户使用时请详细阅读以下内容，以免造成冲突。 2. 寄存器组映射 TMS320VC5509A 开发板共有6个扩展寄存器组，用于与板上外设如按键、 网络芯片等通信，进行控制或读写信息。这些寄存器组通过CPLD扩展，分别是：z功能选择寄存器组 z按键寄存器组 z Flash地址扩展寄存器组 z网络控制寄存器组 z LCD控制寄存器组 z LCD数据寄存器组 2.1 寄存器组定义 1）功能选择寄存器组（W，只写） 功能选择寄存器组用于选择与切换对其它寄存器组的控制功能，其各位含义 如下： D5 D4 D3 D2 D1 D0 D15-D6 ALCDC ALCDD ANET AFLASH AKEY X LCDDIR X：无影响，可取任意值 LCDDIR：控制LCD的数据输入/输出方向，0为写LCD，1为读LCD ALCDC：控制LCD控制寄存器组的使能，0为使能，1为禁用 ALCDD：控制LCD数据寄存器组的使能，0为使能，1为禁用 ANET：控制8019网络芯片控制寄存器组的使能，0为使能，1为禁用 AFLASH：控制Flash地址扩展寄存器组的使能，0为使能，1为禁用 AKEY：控制按键寄存器组的使能，0为使能，1为禁用

主存储器部件的组成与设计.

主存储器部件的组成与设计 主存储器部件的组成与设计 类别：存储器 主存储器概述（１）主存储器的两个重要技术指标◎读写速度：常常用存储周期来度量，存储周期是连续启动两次独立的存储器操作（如读操作）所必需的时间间隔。◎存储容量：通常用构成存储器的字节数或字数来计量。（２）主存储器与ＣＰＵ及外围设备的连接是通过地址总线、数据总线、控制总线进行连接，见下图主存储器与ＣＰＵ的连接◎地址总线用于选择主存储器的一个存储单元，若地址总线的位数ｋ，则最大可寻址空间为２ｋ。如ｋ＝２０，可访问１ＭＢ的存储单元。 ◎数据总线用于在计算机各功能部件之间传送数据。◎控制总线用于指明总线的工作周期和本次输入／输出完成的时刻。（３）主存储器分类 ◎按信息保存的长短分：ＲＯＭ与ＲＡＭ◎按生产工艺分：静态存储器与动态存储器静态存储器（ＳＲＡＭ）：读写速度快，生产成本高，多用于容量较小的高速缓冲存储器。动态存储器（ＤＲＡＭ）：读写速度较慢，集成度高，生产成本低，多用于容量较大的主存储器。静态存储器与动态存储器主要性能比较如下表：静态和动态存储器芯片特性比较ＳＲＡＭＤＲＡＭ存储信息触发器电容破坏性读出非是 需要刷新不要需要送行列地址同时送分两次送运行速度 快慢集成度低高发热量大小存储成本高低 动态存储器的定期刷新：在不进行读写操作时，ＤＲＡＭ存储器的各单元处于断电状态，由于漏电的存在，保存在电容ＣＳ上的电荷会慢慢地漏掉，为此必须定时予以补充，称为刷新操作。２、动态存储器的记忆原理和读写过程（１）动态存储器的组成：由单个ＭＯＳ管来存储一位二进制信息。信息存储在ＭＯＳ管的源极的寄生电容ＣＳ中。◎写数据时：字线为高电平，Ｔ导通。写“１”时，位线（数据线）为低电平，ＶＤＤ（电源）将向电容充电写“０时，位线（数据线）为高电平，若电容存储了电荷，则将会使电容完成放电，就表示存储了“０”。◎读数据时：先使位线（数据线）变为高电平，当字线高电平到来时Ｔ导通，若电容原存储有电荷（是“１”），则电容就要放电，就会使数据线电位由高变低；若电容没有存储电荷（是“０”），则数据线电位不会变化。检测数据线上电位的变化就可以区分读出的数据是１还是０。注意①读操作使电容原存储的电荷丢失，因此是破坏性读出。为保持原记忆内容，必须在读操作后立刻跟随一次写入操作，称为预充电延迟。②向动态存储器的存储单元提供地址，是先送行地址再送列地址。原因就是对动态存储器必须定时刷新（如２ｍｓ），刷新不是按字处理，而是每次刷新一行，即为连接在同一行上所有存储单元的电容补充一次能量。③在动态存储器的位线上读出信号很小，必须接读出放大器，通常用触发器线路实现。④存储器芯片内部的行地址和列地址锁存器分先后接受行、列地址。⑤ＲＡＳ、ＣＡＳ、ＷＥ、Ｄｉｎ、

一种高速数据采集系统的研究

第31卷第5期 唐山师范学院学报 2009年9月 Vol. 31 No. 5 Journal of Tangshan Teachers College Sep. 2009 ────────── 收稿日期：2008-12-12 作者简介：李洋（1982-），男，河北衡水人，唐山师范学院基础教育部教师。 -66- 一种高速数据采集系统的研究 李 洋，郭小松 （唐山师范学院 基础教育部，河北 唐山 063000） 摘 要：由于高速数据采集对信号完整性、信号干扰、高速布线及数据处理和高速实时存储要求极高，而其应用环境又往往非常复杂，所以在目前的实际应用中，很难实现一种既能进行长时间高速数据采集、又能进行大容量存储的数据采集系统。在此背景下，提出了一种高速数据采集及存储的解决方案，采用高速FPGA 加嵌入式微处理器作为中央处理器来进行高速数据传输和磁盘阵列数据存储，实现高速数据采集及大容量实时存储。 关键词：数据采集；模数转换；海量存储；RAID0 中图分类号： T N919.5 文献标识码：A 文章编号：1009-9115(2009)05-0066-03 Study of High-Speed Data Acquisition and Storage System LI Yang, GUO Xiao-song (Department of Foundation Education, Tangshan Teachers College, Tangshan Hebei 063000, China) Abstract: Because of the extreme requirements of signal integrity, noise jamming, high-speed layout, high-speed real-time storage and the complex application environments, it is very difficult to realize a high-speed data acquisition system which is suitable for long-time data acquisition and mass storage. Against this background, a solution of high-speed data acquisition and storage system is introduced in this thesis, which is using of high-speed FPGA and embedded microprocessors as the central processing device for high-speed data transfer and data storage of redundant array of inexpensive disks , realized on-time data acquisition and mass storage. Key words: data acquisition; A/D convert; mass storage; RAID 现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高，在雷达、声纳、软件无线电、瞬态信号测量等一些高速、高精度的测量中，需要进行高速数据采集。目前，数据采集系统在高速A/D 、D/A 器件发展的带动下，采集带宽在稳步提高，具有100MSPS 采集能力以上的高速数据采集系统产品己较成熟。然而国外厂商的高速采集系统往往都价格不菲，而且由于高速数据采集对信号完整性、信号干扰、高速布线及数据处理和高速实时存储要求极高，国内完全掌握这个技术的厂商并不多，所以在实际应用中，很难找到一种满足需要的高速采集系统。这种情况长期限制了高速数据采集技术在我国工业生产和科学研究中的应用。 在这样的背景下，本文提出一种高速数据采集与实时存储系统的解决方案，解决以往在高速技术、数据存储与传输技术等方面的几个技术难点，采用FPGA 作为核心器件，集成中央逻辑控制及硬盘接口，直接将高速数据存入有多块硬 盘组成的实时RAID 存储系统中，实现了高速采集和实时存储，并可脱机运行。这种方案成本低廉，能提高采集速度，增加系统可靠性，并大大提高可持续采集时间，具有较大的灵活性。 1 总体系统方案硬件设计 高速数据采集系统的主要目的是把采集到的模拟信号转化为数字信号，所以模拟信号进入数据采集系统的第一步就是通过AD 采集电路进行模数转换；采集到的数据为了以后研究调用，就需要存储到存储器中，所以系统的最后一步是使用高速海量存储器对数据进行存储；系统的启动、停止和数据传输的方式还需要使用中央逻辑控制电路，所以在AD 采集电路与高速海量存储器之间增加中央逻辑控制电路来作为AD 采集电路与高速海量存储器之间的桥梁；系统通过人机接口与PC 机连接，可以对数据采集系统进行调试，还方便调用存储数据进行研究测试，并实现

交叉存储器设计

计算机组成原理课程设计 多体交叉存储器 一、设计目的 （1）深入了解提高计算机系统效率的一种有效方式——并行性； （2）研究交叉存储器的设计原理和实现方式，采用并行性的设计思想，设计一个简易的采用低位交叉编址的并行结构存储器； （3）复习和回顾译码电路设计、地址、数据和控制电路设计的相关知识；展开研究性教学，拓展大家知识面，提高分析问题解决问题的能力； （4）培养大家独立思考和创新研究的能力，积极营造自主创新的良好氛围； 二、设计内容 本次研究性设计要求为：设计一个容量为64KB 的采用低位交叉编址的8体并行结构存储器。画出CPU 和存储芯片（芯片容量自定）的连接图，并写出图中每个存储芯片的地址范围（用 十六进制数表示）。 三、设计要求 （1）参考教材中关于交叉存储器的原理，给出系统设计方案，包括译码芯片的选择、各个芯片的工作时序设计； （2）注意片选信号的产生电路设计、地址锁存电路设计、数据信号线的电路设计、控制信号线的设计、交叉存储的实现； （3）要了解交叉存储器并行工作原理、各个存储器提的启动信号和地址、数据、片选信号的关系、如何实现1/8存储器周期就能够读取一次数据。 四、设计方案 （1）总线和控制信号确定 设CPU 共有16根地址线，8根数据线，并用IO /M 作为访问存储器或I/O 的控制信号（高电平为访存，低电平为访I/O ），WR （低电平有效）为写命令，RD （低电平有效）为读命令。

要求：设计一个容量为64KB 的采用低位交叉编址的8体并行结构存储器。画出CPU 和存储芯片（芯片容量自定）的连接图，并写出图中每个存储芯片的地址范围（用十六进制数表示）。 所需存储器芯片和138 Ai A0 … CE … WE Dn D0 RAM 存储器芯片 74LS138译码器 （2）设计分析 要设计一个容量为64KB 、采用低位交叉编址的8体并行结构存储器，则每个存储体容量应为64KB/8 = 8KB ，所以，应选择8KB （213B ）的RAM 芯片，需要芯片8块、地址线13根（A12-A0）、数据线8根（D7-D0），其中在片选信号的产生时需要用到74LS138译码器。 （3）设计实现 ① 8片8K ×8RAM 芯片对应的二进制编码 第0片：0000、0008、0010、…、FFF8H ，即： A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 … 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 第1片：0001、0009、0011、…、FFF9H ，即： A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 … 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 第2片：0002、000A 、0012、…、FFFAH ，即： A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 … RAM G1 /Y7 /G2A /Y6 /G2B /Y5 /Y4 /Y3 C /Y2 B /Y1 A /Y0

ARM存储器结构

ARM存储器结构 ARM存储器：片内Flash、片内静态RAM、片外存储器 映射就是一一对应的意思。重映射就是重新分配这种一一对应的关系。 我们可以把存储器看成一个具有输出和输入口的黑盒子。输入量是地址，输出的是对应地址上存储的数据。当然这个黑盒子是由很复杂的半导体电路实现的，具体的实现的方式我们现在不管。存储单位一般是字节。这样，每个字节的存储单元对应一个地址，当一个合法地址从存储器的地址总线输入后，该地址对应的存储单元上存储的数据就会出现在数据总线上面。 普通的单片机把可执行代码和数据存放到存储器中。单片机中的CPU从储器中取指令代码和数据。其中存储器中每个物理存储单元与其地址是一一对应而且是不可变的,UGG boots。 而ARM比较复杂，ARM芯片与普通单片机在存储器地址方面的不同在于：ARM芯片中有些物理存储单元的地址可以根据设置变换。就是说一个物理存储单元现在对应一个地址，经过设置以后，这个存储单元就对应了另外一个地址了（这就是后面要说的重新映射）。例如将0x00000000地址上的存储单元映射到新的地址0x00000007上。CPU存取0x00000007就是存取0x00000000上的物理存储单元。（随便举的例子为了说明道理，没有实际意义） 存储器重新映射（Memory Re-Map） 存储器重新映射是将复位后用户可见的存储器中部分区域，再次映射到其他的地址上。 存储器重新映射包括两个方面：1、Boot Block重新映射（关于Boot Block的相关内容看我博客中的另一篇文章）。2、异常（中断）向量重新映射 Boot Block重新映射：本来Boot Block在片内Flash的最高8KB，但是为了与将来期间相兼容，生产商为了产品的升级换代，在新型芯片中增加内部Flash容量时，不至于因为位于Flash高端的Boot Block的地址发生了变化而改写其代码，整个Boot Block都要被重新映射到内部存储器空间的顶部，即片内RAM的最高8KB。（地址为： 0x7FFFE000~0x7FFFFFFF） 异常（中断）向量重新映射：本来中断向量表在片内Flash的最低32字节，重新映射时要把这32个字节再加上其后的32个字节(后面这32个字节是存放快速中断IRQ的服务程序的)共64个字节重新映射(地址为：0x00000000~0x0000003F)重新映射到的地方有三个：内部Flash高端的64字节空间、内部RAM低端的64字节空间和外部RAM低端的64字节空间，再加上原来的内部Flash低端的64字节空间，异常向量一共可以在四个地方出现。为了对存储器映射进行控制，处理器设置了存储器映射控制寄存器MEMMAP，其控制格式如下图所示：

超高速数据采集技术发展现状

2003年第17卷第4期测试技术学报V o l.17　N o.4　2003 (总第46期)JOURNAL OF TEST AND M EASURE M ENT TECHNOLOG Y(Sum N o.46) 文章编号:167127449(2003)0420287206 超高速数据采集技术发展现状 Ξ马海潮 (辽宁省葫芦岛市92941部队,辽宁葫芦岛市125001) 摘　要:　介绍超高速数据采集技术发展现状和动态.概述当前领先的几种超高速数据采集板卡;给出了目 前主要超高速ADC芯片,对超高速ADC芯片静动态性能指标进行了描述. 关键词:　超高速数据采集系统;闪式ADC;标准总线 中图分类号:　T P274 文献标识码:A Extra H igh Speed Data Acquisition Technology D evelop m en ts M A H ai2chao (N o.92941PLA,L iaoning P rovince,H uludao125001,Ch ina) Abstract:　T he cu rren t ex tra h igh speed data acqu isiti on techno logy developm en ts are summ arized. Several leading ex tra h igh sp eed data acqu isiti on boards in m arket are given.M ain p roducts of ex tra h igh speed flash ADC ch i p s are p resen ted.T he static and dynam ic characteristics of an ex tra h igh speed ADC ch i p are described. Key words:h igh2sp eed data acqu isiti on system;flash ADC;standard bu s 将模拟信号转换为数字信号、并进行存储和计算机处理显示的过程称为数据采集,而相应的系统则为数据采集系统(D ata A cqu isiti on System)[1～3].数据采集技术是信息科学的一个重要分支,它研究信息数据的采集、存储、处理及控制等工作,它与传感器技术、信号处理技术、计算机技术一起构成了现代检测技术的基础. 由于数据采集技术可以使许多抽象的模拟量数字化,进而给出其量值,或通过信号处理对该模拟量进行分析.与模拟系统相比,数字系统具有精度高、可靠性高等优点,因此,数据采集技术的应用越来越广泛.如温度、压力、位置、流量等模拟量,可以通过不同类型的传感器将其转换为电信号模拟量(如电压、电流或电脉冲等),再通过适当的信号调理将信号送给模拟数字转换器(ADC),使其转换为可以进一步处理的数字信号送给数字信号处理器或微处理机.反之,数字信号处理器或微处理机可通过数字模拟转换器(DA C)将其产生的数字信号转换为模拟信号,再通过信号调理进行输出. 随着科学技术的发展和数据采集技术的广泛应用,对数据采集系统的许多技术指标,如采样率、分辨率、存储深度、数字信号处理速度、抗干扰能力等方面提出了越来越高的要求,其中前两项为评价超高速数据采集系统的最重要技术指标. 提高数据采集系统的采样率可更深入、更细微、更精确地了解物理量变化特性.在许多应用场合,需要超高速数据采集系统来完成许多低速数据采集系统无法完成的工作.在雷达制导方面,需超高速、高精度地大量获取目标数据,并进行实时处理以完成对运动目标的检测和识别.在观测供电传输线上的浪涌电流时,由于浪涌的持续时间仅有几百纳秒,而电压的变化范围则可达几千伏,要精确地了解其变化 Ξ收稿日期:2003205219 　作者简介:马海潮(1962-),男,博士,副总工程师,主要从事测控总体和调整数字信号处理系统硬件和软件设计等研究.

存储器寻址方式

存储器寻址方式 存储器寻址方式的操作数存放在主存储器中，用其所在主存的位置表示操作数。在这种寻址方式下，指令中给出的是有关操作数的主存地址信息。8088的存储器空间是分段管理的。程序设计时采用逻辑地址；由于段地址在默认的或用段超越前缀指定的段寄存器，所以采用偏移地址，称之为有效地址（Effective Address, EA） 1.直接寻址 在这种寻址方式下，指令中直接包含了操作数的有效地址，跟在指令操作码之后。其默认的段地址在DS段寄存器中，可以采用段超越前缀。 例将数据段中偏移地址2000H处的内存数据送至AX寄存器。 MOV AX, [2000H] 该指令中给定了有效地址2000H, 默认与数据段寄存器DS一起构成操作数所在存储单元的物理地址。 如果DS=1429H，则操作数所在的物理地址为1429H*16+2000H=16920H. 该指令的执行结果是将16920H单元的内容传送至AX寄存器，其中，高字节内容送AH寄存器，低字节内容送AL寄存器。

MOV AX, [2000H]；指令代码：A1 00 20 例: 将附加段中偏移地址2000H 处的内存数据送至AX 寄存器。 MOV AX, ES:[2000H]; 指令代码：26 A1 00 20 变量指示内存的一个数据，直接引用变量就是采用直接寻址方式。变量应该在数据段进行定义，常用的变量定义伪指令DB 和DW 分别表示字节变量和字变量，例如 WV AR DW 1234H; 定义字变量WV AR ，它的初值是1234H 这样，标示符WV AR 表示具有初值1234H 的字变量，并由汇编程序为它内存分配了两个连续的字节单元。假设它在数据段偏移地址是0010H 。 例：将数据段的变量WV AR （即该变量名指示的内存单元数据）送至AX 寄存器。 MOV AX, WV AR; 指令功能： 上述指令实质就是如下指令： AX WV AR AX DS ：[0010H]

第4课 2812的片内资源、存储器映射以及CMD文件的编写

第4课F2812片内资源、存储器映射以及CMD文件的编写 作者：顾卫钢谢芬（HELLODSP资深会员） 从今天开始，我们的课程终于进入F2812的核心了，呵呵。在今天的课程中，我们将带领大家一起学习2812的片内资源，初步了解它究竟有哪些本事，能拿来干些什么，然后一起了解2812存储器的结构，统一编址的方式、存储器映射关系，并重点分析CMD文件，以期望消除大家对CMD文件的迷惑，在自己编写程序的时候会修改CMD文件中的部分内容，从而满足自己设计时的需求。 1.F2812的片内资源 我们知道，TMS320F2812是32位的定点DSP，它既具有数字信号的处理能力，又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能，特别适合用于需要大批量数据处理的测控领域，例如自动化控制、电力电子技术、智能化仪表、电机伺服控制。下面是F2812的内部资源框图。 图1 TMS320F2812内部资源框图 2812采用了高性能的静态CMOS技术，时钟频率可达150MHZ（6.67ns），其核心电压为1.8V，I/O口电压3.3V，Flash编程电压也为3.3V，所以我们在设计2812电源部分的时候，需要将常用的5V电压转换成1.8V和3.3V的电压之后，才能供给2812。具体的设计我们将会在以后的硬件设计内容里进行探讨。

让我们一起来看看图1，最左边的A(18-0)和D（15-0）是表示2812外扩存储器的能力，2812外扩的存储空间最大是219*16 bit，就是说最多只能扩512K个存储单元，每一个存储单元的位数为16位。 从图中我们也可以看到，F2812支持JTAG边界扫描（Boundary Scan）,这也是为什么我们的仿真器都是采用JTAG口的原因了，在这里，提醒大家一点的就是，仿真的时候，JTAG口的方向不能插反，如果插反的话会将仿真器烧坏。我们所使用的14针JTAG口的第6针是空脚，所以一般情况下仿真器JTAG线的第6针是填针的，同时在板子上的第6脚是拔空的，这样可以防止您插反JTAG口，以避免不必要的损失。这一点，在我们自己设计板子的时候尤其需要注意。 在图1中，我们可以看到连接整个芯片各个模块的两条黑色的线，从英文单词上我们可以看到一条是Program Bus，另一条是Data Bus，就是程序总线和数据总线。这个概念讲的还是比较笼统的，下面我们详细分析这两天总线，并结合图中总线上的各个箭头来理解这些概念。 我们首先需要知道2812的存储器空间被分成了2块，一块是程序空间，一块是数据空间，而无论是那一块的内容，我们都需要借助于两种总线来进行传送相关的内容——地址总线和数据总线，用地址总线来传送存储单元的地址，而用数据总线来传送存储单元内的内容。2812的存储器接口具有3条地址总线和3条数据总线。了解了这些基本的内容之后我们接下来一一讲述2812内部的总线结构。 先来讲地址总线，顾名思义，这类总线的作用就是来传送存储单元的地址的。 1.PAB （Program Address Bus）程序地址总线，它是一个22位的总线，用于传送程序空间的读写地址。 程序在运行的时候，假如执行到了某一个指令，那么需要去找到这段代码的地址，就是用PAB来传送。 2.DRAB（Data-Read Address Bus）数据读地址总线，它是个32位的总线，用于传送数据空间的读地址。 假如要读取数据空间某一个单元的内容，那么这个单元的地址就是通过DRAB来传送。 3.DWAB（Data-Write Address Bus）数据写地址总线，它也是个32位的总线，用于传送数据空间的写地 址。类似的，如果我要对数据空间的某一个单元进行写操作，那么这个单元的地址就是通过DWAB来传送。 了解了地址总线后，我们再来看看数据总线，这类总线传送的就是数据了，也就是各个存储单元内的具体内容了。 1.PRDW（Program-Read Data Bus）程序读数据总线，它是一个32位的总线，用于传送读取程序空间时 的指令或者数据。我们在执行代码的时候，首先是通过PAB传送并找到了存放该指令的存储单元，但是这个存储单元下的具体内容就要由我们的PRDW来传送了。 2.DRDB（Data-Read Data Bus）数据读数据总线，它是一个32位的总线，在读取数据空间时用来传送数 据。我们在进行读操作时，先通过DRAB总线确定了需要进行读操作的数据单元的地址，接下来传送这个数据单元下面的具体内容时就需要DRDB了。 3.DWDB（Data/Program-Write Data Bus）数据写数据总线，它是一个32位的总线，在进行写操作时，

寄存器概念整理

寄存器、RAM、ROM、Flash相关概念区别整理 寄存器 寄存器是中央处理器内的组成部份。它跟CPU有关。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。在中央处理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中，包含的寄存器有累加器(ACC)。 存储器 存储器范围最大，它几乎涵盖了所有关于存储的范畴。你所说的寄存器，内存，都是存储器里面的一种。凡是有存储能力的硬件，都可以称之为存储器，这是自然，硬盘更加明显了，它归入外存储器行列，由此可见——。 内存 内存既专业名上的内存储器，它不是个什么神秘的东西，它也只是存储器中的沧海一粟，它包涵的范围也很大，一般分为只读存储器和随即存储器，以及最强悍的高速缓冲存储器（CACHE），只读存储器应用广泛，它通常是一块在硬件上集成的可读芯片，作用是识别与控制硬件，它的特点是只可读取，不能写入。随机存储器的特点是可读可写，断电后一切数据都消失，我们所说的内存条就是指它了。 CACHE 高速缓冲存储器（Cache）其原始意义是指存取速度比一般随机存取记忆体（RAM）来得快的一种RAM，一般而言它不像系统主记忆体那样使用DRAM技术，而使用昂贵但较快速的SRAM技术，也有快取记忆体的名称。 CACHE是在CPU中速度非常块，而容量却很小的一种存储器，它是计算机存储器中最强悍的存储器。由于技术限制，容量很难提升，一般都不过兆。 ROM、RAM的区别： ROM（只读存储器或者固化存储器） RAM（随机存取存储器） ROM和RAM指的都是半导体存储器，ROM是Read Only Memory的缩写，RAM是Random Access Memory的缩写。ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据，而RAM通常都是在掉电之后就丢失数据，典型的RAM就是计算机的内存。 RAM有两大类，一种称为静态RAM（Static RAM/SRAM），当数据被存入其中后不会消失。SRAM速度非常快，是目前读写最快的存储设备了。当这个SRAM 单元被赋予0 或者1 的状态之后，它会保持这个状态直到下次被赋予新的状态或者断电之后才会更改或者消失。但是存储1bit 的信息需要4-6 只晶体管。因此它也非常昂贵，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一级缓冲，二级缓冲。另一种称为动态RAM（Dynamic

实验五_存储器设计

计算机组成原理 实验五《存储器设计》 实验报告 姓名：吴速碘黄紫微 学号：13052053 13052067 班级：计算机二班 日期2015、5、25

实验五存储器设计 一、实验目的 1、掌握RAM和ROM的Verilog语言描述方法； 2、学习用宏模块的方法定制RAM和ROM。 二、实验任务 1、设计并实现一个128*16 的单端口的RAM； 2、设计并实现一个128*16的ROM； 3、设计并实现一个双端口的128*16的RAM 4、设计并实现一个16*32的FIFO。 5、设计并实现正弦信号发生器，见“正弦信号发生器实验指南”。 三、实验步骤 1 编写Verilog代码（见附页） 2功能仿真 进行分析与综合，排除语法上的错误 建立波形仿真文件，输入激励 生成功能仿真网表 进行功能仿真，观察输出结果 3选择器件 DE2_70开发板的使用者请选择EP2C70F896C6 4绑定管脚 5 下载验证 DE2_70开发板的下载:使用USB-Blaster进行下载 四、实验内容 五、实验思考题 1、分析存储器采用三态输出的原因是什么？ 存储器的输出端是连接在数据总线上的。数据总线相当于一条车流频繁的大马路，必须在绿灯条件下，车辆才能进入这条大马路，否则要撞车发生交通事故。同 理，存储器中的数据是不能随意传送到数据总线上的。例如，若数据总线上的数 据是“1”(高电平5V)，存储器中的数据是“0”(低电平0V)，两种数据若碰到一 起就会发生短路而损坏单片机。因此，存储器输出端口不仅能呈现“l”和“0”两 种状态，还应具有第三种状态“高阻"态。呈“高阻"态时，输出端口相当于断开，对数据总线不起作用，此时数据总线可被其他器件占用。当其他器件呈“高阻”态 时，存储器在片选允许和输出允许的条件下，才能将自己的数据输出到数据总线 上。 2、单端口和双端口的区别是什么？ 单端口ram是ram的读写只有一个端口，同时只能读或者只能写。 双端口ram是ram读端口和写端口分开，一个端口能读，另一个端口可以同时写。 3、什么情况下考虑采用双端口存储器？

程序存储器 指令寄存器 程序计数器(PC,IP) 地址寄存器的区别与联系

先明白定义再说区别和原理： 1、程序存储器(program storage) 在计算机的主存储器中专门用来存放程序、子程序的一个区域。 2、指令寄存器（IR ）：用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存取到数据寄存器（DR）中，然后再传送至IR。指令划分为操作码和地址码字段，由二进制数字组成。为了执行任何给定的指令，必须对操作码进行测试，以便识别所要求的操作。指令译码器就是做这项工作的。指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。操作码一经译码后，即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。 3、程序计数器（PC）：为了保证程序(在操作系统中理解为进程)能够连续地执行下去，CPU必须具有某些手段来确定下一条指令的地址。而程序计数器正是起到这种作用，所以通常又称为指令计数器。在程序开始执行前，必须将它的起始地址，即程序的一条指令所在的内存单元地址送入PC，因此程序计数器

（PC）的内容即是从内存提取的第一条指令的地址。当执行指令时，CPU将自动修改PC的内容，即每执行一条指令PC增加一个量，这个量等于指令所含的字节数，以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令都是按顺序来执行的，所以修改的过程通常只是简单的对PC加1。 当程序转移时，转移指令执行的最终结果就是要改变PC的值，此PC值就是转去的地址，以此实现转移。有些机器中也称PC为指令指针IP（Instruction Pointer） 4、地址寄存器：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。由于在内存和CPU之间存在着操作速度上的差别，所以必须使用地址寄存器来保持地址信息，直到内存的读/写操作完成为止。 当CPU和内存进行信息交换，即CPU向内存存/ 取数据时，或者CPU从内存中读出指令时，都要使用地址寄存器和数据缓冲寄存器。同样，如果我们把外围设备的设备地址作为像内存的地址单元那样来看待，那么，当CPU和外围设备交换信息时，我们同样使用地址寄存器和数据缓冲寄存器。