高端嵌入式实验室方案

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Cortex-A8高端嵌入式实验仪

一、ARM Cortex-A8实验系统设计背景

ARM Cortex-A8简介：

ARM Cortex-A8处理器是第一款基于ARMv7架构的应用处理器，并且是有史以来ARM开发的性能最高、最具功率效率的处理器。Cortex-A8处理器的速率可以在600MHz到超过1GHz的范围内调节，能够满足那些需要工作在300mW以下的功耗优化的移动设备的要求；以及满足那些需要2000 Dhrystone MIPS的性能优化的消费类应用的要求。

Cortex-A8处理器是ARM的第一款超标量处理器，具有提高代码密度和性能的技术，用于多媒体和信号处理的NEON™技术，以及用于高效地支持预编译和即时编译Java及其他字节码语言的Jazelle®运行时间编译目标（RCT）技术。

Cortex-A8处理器出色的运行速率和功率效率是通过新的支持并实现了高级泄露控制的ARM Artisan® Advantage-CE库实现的。这种处理器得到了各种各样的适用于快速系统设计的ARM技术的支

持，其中包括： RealView® DEVELOP系列软件开发工具；RealView CREATE系列ESL工具和模型 CoreSight™调试和跟踪技术；以及通过OpenMAX多媒体处理标准实现的软件库支持；AMBA® 3 AXI高性能SoC互连。

架构特性：

ARM Cortex-A8处理器复杂的流水线架构基于双对称的，顺序发射的，13级流水线，带有先进的动态分支预测，可实现2.0 DMIPS/MHz。

1、 顺序，双发射，超标量微处理器内核，13级主整数流水线 ，10级NEON媒体流水线 10-stage NEON

media pipeline，专用的L2缓存，带有可编程的等待状态，基于全局历史的分支预测；

2、 结合功率优化的加载存储流水线，为功率敏感型应用提供2.0 DMIPS/MHz的速率 遵从ARMv7架

构规范，其中包括：用于实现更高的性能、能量效率和代码密度的Thumb-2技术，NEON™信号处理扩展，用于加速H.264和MP3等媒体编解码器 ，Jazelle RCT Java-加速技术，用于最优化即时（JIT）编译和动态自适应编译(DAC)，并将存储器尺寸减小了多达3倍，TrustZone技术，用于安全交易和数字权限管理（DRM）

3、 集成的L2缓存，使用标准编译的ARM建立而成 ，64K到2MB的可配置容量，可编程的延迟 4、 优化的L1缓存，经过性能和功耗的优化，结合最小访问延迟和散列确定方式，以便将性能最大化，

将功耗最小化。

5、 动态分支预测，通过分支目标和全局历史缓冲区实现，按照行业基准，达到95%的准确率。重放

机制，以实现预测失败代价的最小化。

6、 存储器系统，访问L1缓存导致的单周期加载使用代价，L1缓存的散列数组使得只有在可能需要时

才会启用存储器。集成的、可配置L2缓存和用于数据流的NEON媒体单元之间的直连接口 Bank化的L2缓存设计，每次只设计1个Bank ，支持多项与L3存储器之间的未完成事务，以充分利用CPU。

ARM公司日前发布最新的Cortex-A8处理器，它将给消费和低功耗移动产品带来重大变革，使得最终用户可以享受到更高水准的娱乐和创新。在于美国加州举行的第二届ARM开发者年度大会上发布的ARM Cortex-A8处理器最高能达到2000DMIPS，使它成为运行多通道视频、音频和游戏应用的要求越来越高的消费产品的最佳选择。在65纳米工艺下，ARM Cortex-A8处理器的功耗不到300毫瓦，能够提供业界领先的性能和功耗效率。ARM Cortex-A8处理器第一次为低费用、高容量的产品带来了台式机级别的性能。 支持智能能源管理(Intelligent Energy Manger，IEM)技术的ARM Artisan库以及先进的泄漏控制技术使得Cortex-A8处理器实现了非凡的速度和功耗效率。Cortex-A8处理器得到了大量ARM技术的支持，从而能

够实现快速的系统设计。这些支持包括：RealView DEVELOPOER软件开发工具，RealView ARCHITECT ESL工具和模型，CoreSight调试和追踪技术，以及对OpenMAX多媒体处理标准的软件库支持。 在同一天，德州仪器和ARM在第二届ARM开发者年度大会上共同宣布德州仪器第一个获得全新的ARM Cortex-A8处理器的授权。德州仪器同时也是在这一新处理器开发过程中领先的ARM合作伙伴。德州仪器将把Cortex-A8处理器用于其众多下一代超低功耗3G调制解调器以及高性能的OMPATM应用处理器。后者将以65纳米工艺进行生产，同时德州仪器的SmartReflex功耗和性能管理技术和M-ShieldTM安全解决方案也将提高其性能。 除了德州仪器之外，ARM已经成功地与另外四家公司达成了Cortex-A8处理器的授权协议，其中包括飞思卡尔、Matsushita和三星。同时，Cortex-A8处理器还获得了主要EDA和操作系统提供商今后的支持。 Cortex-A8处理器是第一款基于下一代ARMv7架构的应用处理器，使用了能够带来更高性能、功耗效率和代码密度的Thumb-2技术。它首次采用了强大的NEONTM信号处理扩展集，对H.264和MP3等媒体编解码提供加速。Cortex-A8解决方案还包括Jazelle-RCT Java加速技术，对实时(JIT)和动态调适编译(DAC)提供最优化，同时减少内存占用空间高达三倍。此外，新处理器还配置了用于安全交易和数字版权管理的TrustZone技术以及实现低功耗管理的IEM功能。 ARM市场营销执行副总裁Mike Inglis表示：“数字娱乐和移动通信技术的迅速融合对系统性能和安全提出了全新的要求，并且需要以有限的费用和功耗实现。全新的ARM Cortex-A8处理器及其背后提供支持的技术为家庭和移动市场带来了前所未有的性能和功耗水平，同时也将为消费者带来具有丰富媒体应用的创新的新设备。” Cortex-A8处理器配置了先进的超标量体系结构管线，能够同时执行多条指令，并且提供超过2.0 DMIPS/MHz。处理器集成了一个可调尺寸的二级高速缓冲存储器，能够同高速的16K或者32K一级高速缓冲存储器一起工作，从而达到最快的读取速度和最大的吞吐量。Cortex-A8处理器使用了先进的分支预测技术，并且具有专用的NEON整型和浮点型管线进行媒体和信号处理。在使用小于4平方毫米的硅片及低功耗的65纳米工艺的情况下，在高性能的90纳米和65纳米工艺下，Cortex-A8处理器运行速度最高可达到1GHz，从而满足高性能消费产品设计的需要。

Cortex-A8处理器已经在诺基亚、三星、HTC、摩托罗拉、苹果等智能手机及平板电脑中得到广泛的应用，其性能超越S3C6410，应用也越来越比S3C6410广泛。

随着电子技术的不断发展，高校教育也同步跟上，培养出更多适合企业需求的人才。

二、Sunplus Cortex-A8高端嵌入式实验仪性能参数

名称 Sunplus Cortex-A8高端嵌入式实验仪

参数 如下 单价 ￥8,500 数量 15 总计 ￥12,7500 类别 sunplus核心 规格 ★CPU： ARM Cortex-A8，1GHz 支持2D VG/3D加速引擎 支持1080p@30fps MFC H.263/H.264/MPEG4 Codec MPEG2/VC-1/Divx Decoder JPEG Codec DDR RAM： 1G Bytes Flash： 1G Bytes AC 97 WM8580声卡 立体声内置喇叭输出 5.1环绕立体声输出（3.5mm插座） 1x3.5mm MIC/LineIn输入 S/PDIF 5.1 Channel数字音频接口，可传输PCM、Dolby Digital、DTS等环绕立体声压缩音频信号 音频

视频 7寸800x480 TFT LCD，带有电阻触摸屏，预留电容式触摸屏接口，有机玻璃边框固定 1.8吋总线接口128x160 TFT LCD（接口） HDMI 1.3 Video 1080p高清数字视频输出 标准VGA输出 CVBS接口（TV-OUT输出） 500W 摄像头接口，同时可兼容30W摄像头。 支持1080p@30fps视频编码。 ★500W摄像头自带疝气闪光灯，可达2.4/m @ISO100，色温6300±300，水平视角55°，垂直视角60° CCD/模拟CVBS视频输入 人机交互 四线电阻式触摸屏（预留电容式触摸屏接口） ★板载Easy-Point鼠标 3×3键盘 4x可编程亮度彩色LED 3xLED 存储 1xTF卡接口（SD） 板载I2C存储器，用于学生实验 1xMMC支持MMC/SD/SDIO/SDHC，可用于外界SDIO Wifi、SDIO BlueTooth 通信 3xUSB 2.0 Host，支持各种低速/全速/高速USB设备（USB鼠标、键盘、蓝牙、 U盘、摄像头、无线网卡、USB转串等） 1xUSB 2.0 OTG 10M/100M自适应以太网接口 WCDMA模组接口 1xRS232串口，同时支持USB转串功能，方便无串口电脑使用 2x全功能TTL UART引出 1xIrDA红外接口 1xJTAG 板载1xRS485 板载CAN总线 其他 1xAD板载热敏电阻 3xADC输入引出 1x蜂鸣器 1xSPI总线接口 1xIIC总线接口 独立RTC 2x8位GPIO接口引出，可用于外接多种模组 板载SPI接口重力加速度传感器 模组接口 供电 GPS模组接口 GPRS模组接口 Zigbee接口，可用于外接Zigbee协调器或路由器，扩展Zigbee传感器网络 5V开关电源输入

三、实验内容

第一部分：Linux篇

1. Linux基础实验

实验一 Linux开发平台建立实验 实验二 按键控制LED实验 实验三 UART通讯实验 实验四 进程实验

实验五 进程间通信实验 实验六 线程实验

实验七 使用信号量的线程同步实验实验八 使用互斥体的线程同步实验2. 多媒体实验

实验一 液晶屏绘图实验 实验二 摄像头采集实验 实验三 视频播放实验 实验四 HDMI实验

实验五 2D/3D绘图实验

实验六 OpenGL ES基础开发实验 实验七 音频接口实验 实验八 MP3解码实验 3. 无线通信实验

实验一 GPS全球定位实验 实验二 GPRS通信实验 实验三 蓝牙通信实验 实验四 红外通信实验

实验五 CAN总线通信实验 实验六 WIFI通信实验

4. GUI实验

实验一 Hello, QT! 实验二 温度计实验 实验三 文本编辑器实验 实验四 射击小游戏实验 实验五

蜂鸣器控制实验

5. 网络实验

实验一 TCP通信实验 实验二 UDP通信实验 实验三 Web Server实验 实验四 智能网络家电实验

6. 模块实验

实验一 大容量存储SATA硬盘实验

实验二 FM收音机实验 实验三 重力加速度实验

7. 驱动开发实验

实验一 GPIO驱动开发实验 实验二 矩阵键盘驱动开发实验 实验三 UART驱动开发实验 实验四 SPI驱动开发实验 实验五 触摸屏驱动开发实验 实验六 AD驱动开发实验 实验七 DA驱动开发实验 实验八 IIC驱动开发实验 实验九 网络驱动开发实验 8. 高级实验

实验一 BootLoader（vivi）开发实验 实验二 内核开发实验

实验三 根文件系统开发实验 9. 综合实验

实验一 Media Player实验 实验二 网络黑白棋实验

第二部分：Android篇

实验一 Android平台搭建实验

实验二 Android应用程序开发环境搭建实验实验三 Hello, Android实验 实验四 QQ聊天程序实验 实验五 迷你图片查看器实验 实验六 MP3播放器实验 实验七 多媒体播放器实验 实验八 重力感应器实验 实验九 FM收音机实验 实验十 摄像头拍照实验 实验十一 3D演示实验