嵌入式系统期末考试总结

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1、嵌入式系统期末考试总结1嵌入式系统的定义什么是嵌入式系统：是将计算机硬件和软件结合起来，构成一个专门的计算装置，完成特定的功能和任务。它工作在一个与外界发生交互并受到时间约束的环境中，在没有人工干预的情况下进行实时控制。由于被嵌入对象的体系结构、应用环境要求不同，因此嵌入式系统可分为有许多种类。根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,mac

2、hineryorplants）。一般定义：“以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁减，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。”2嵌入式系统的组成嵌入式系统是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件所组成。如下图所示：应用程序操作系统存储器处理器输入输出软件结构硬件结构图1嵌入式系统的组成1）嵌入式系统硬件系统嵌入式系统的硬件是以嵌入式处理器为核心，配置必要的外围接口部件。一般包括有：嵌入式处理器;存储器;I/O系统和外设2）嵌入式系统的软件系统包括：操作系统应用软件3）嵌入式系统的开发工具

3、（1）硬件开发工具包括：仿真器等；其它（示波器等）（2）软件开发工具包括：编译、连接、定位软件，通常使用C语言；调试软件。2．1嵌入式系统基本硬件架构¡嵌入式系统基本硬件架构主要包括有处理器、外围电路及接口和外部设备三大部分。其中外围电路一般包括有时钟、复位电路、程序存储器、数据存储器和电源模块等部件组成。外部设备一般应配有USB、显示器、键盘和其他等设备及接口电路。硬件架构的核心部件是微处理器。¡在一片嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路和存储器电路（ROM和RAM等），就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序

4、都可以固化在ROM中。2．2嵌入式系统的软件组成嵌入式系统的软件包括嵌入式操作系统和相应的各种应用程序。Ø嵌入式操作系统通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。具有编码体积小，面向应用，可裁剪和移植，实时性强，可靠性高，专用性强等特点。Ø相应的各种应用程序嵌入式系统的开发工具和开发系统开发工具一般用于开发主机（如微机），包括语言编译器、连接定位器、调试器等。嵌入式系统的开发平台一般有4部分组成：硬件平台、操作系统、编程语言和开发工具。2.3嵌入式系统的特点¡采用32位RISC嵌入

5、式微处理器和实时操作系统组成的嵌入式控制系统，与传统基于单片机的控制系统和基于PC的控制方式相比，具有以下突出优点：u性能方面：采用32位RISC结构微处理器，主频从30MHz到1200MHz以上，处理能力大大超出单片机系统，接近PC机的水平，但体积更小，能够真正地“嵌入”到设备中；u实时性方面：嵌入式机控制器内嵌实时操作系统（RTOS），能够完全保证控制系统的强实时性；u人机交互方面：嵌入式控制器可支持大屏幕的液晶显示器，提供功能强大的图形用户界面，这方面与PC机相比略要逊色一些；u系统升级方面：嵌入式控制器可为控制系统专门设计，

6、其功能专一，成本较低，而且开放的用户程序接口（API）保证了系统能够快速升级和更新。¡通常是面向特定应用的；¡空间和各种资源相对不足，必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余；¡产品升级换代和具体产品同步，具有较长的生命周期；¡软件一般都固化在存储器芯片；¡不具备自举开发能力，必须有一套开发工具和环境才能进行开发以下为以ARM为主的嵌入式系统的体系架构1嵌入式系统的硬件结构1.1冯.诺依曼结构冯.诺依曼结构计算机系统是由一个中央处理单元（CPU）和一个存储器组成。这个存储器存储全部的数据和指令，并且可以根据所给的地址对其进行读写操作。数

7、据和指令都存在一个存储器中的计算机被称为冯.诺依曼结构计算机。1.2冯·诺依曼体系的特点1）数据与指令都存储在存储器中2）每条指令的执行周期：T=TF+TD+TE+TS取指令（InstructionFetch)TF；令译码（InstructionDecode）TD；执行指令（InstructionExecute）TE；存储（Storage）TS3）被大多数计算机所采用。通常使用的ARM7就是属于冯诺依曼体系。1.2哈佛体系结构哈佛体系结构计算机为数据和程序提供了各自独立的存储器，程序计数器只指向程序存储器而不指向数据存储器。独立的程

8、序存储器和数据存储器为数字处理提供了较高的性能，让两个存储器有不同的端口，可以提供较大的存储器带宽。这样一来，数据和程序不必再竞争同一个端口，这使得数据适时地移动更加容易。目前大部分DSP和ARM9微处理器都是采用这种哈佛体系结构1.