第一章 嵌入式系统概述

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1、第一章嵌入式系统概述§1.1嵌入式系统概念嵌入式计算技术是集微电子技术和计算机软/硬件技术相结合的一门新兴的计算机科学技术，它的产生大大提高了电子产品的智能化水平及科技含量，因此，一直处于国际高科技发展的前沿。嵌入式计算技术在网络通信、智能化仪表、消费电子、自动化控制乃至国防军事等领域应用非常广泛。利用嵌入式计算技术设计、制造出的电子装置为嵌入式系统，它通常是指面向特定应用的、技术密集的知识集成系统，然而嵌入式系统本身不仅与一般PC上的应用系统不同，而且针对不同的具体应用环境设计的嵌入式系统之间的差别也很大。因此，建立嵌入式系统的概念对从事嵌入式系统设计开发的软硬件技

2、术人员是十分必要的。§1.1.1什么是嵌入式系统嵌入式系统是以嵌入式CPU为核心嵌入到对象体系中的电子装置，嵌入式CPU是指安装在不是计算机的路由器、手机、电视机、汽车等设备上的CPU芯片，而装在PC机、笔记本电脑、工作站上的CPU一般称为通用CPU，因为它能执行各种各样的程序，嵌入式CPU一般只要求运行某种确定程序。1、从应用对象的角度根据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

3、,machineryorplants）。2、从计算机技术应用的角度嵌入式系统是指以应用为中心，以计算机技术为基础,软硬件可减裁，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。这是目前国内普遍认同的定义，它体现了“嵌入、专用性、计算机”的基本要素和特征。§1.1.2嵌入式系统的组成嵌入式系统与通用计算机系统既有相似之处（运算器，控制器，存储器，输入输出设备），也有明显区别。通常，嵌入式系统中的系统程序（包括操作系统）和应用程序是浑然一体的。嵌入式系统本身是一个外延性极广的名词，目前指的是能够运行操作系统的软硬件综合体。总体上，嵌入式系统可以划分

4、成硬件部分和软件部分。硬件部分一般由高性能的嵌入式处理器、存储器和外围的接口电路组成，软件部分由嵌入式实时操作系统10(RTOS：Real-TimeOperatingSystem)和运行的应用程序构成，软件和硬件之间由所谓的中间层（BSP层，BoardSupportPackage即板级支持包）连接。嵌入式系统的软硬件框架如下图1.1图1.1嵌入式系统的软硬件架构嵌入式系统的基本结构1、硬件部分：嵌入式处理器是嵌入式系统的硬件核心部件，与通用处理器不同之处是它的专用性。市场主流嵌入式处理器上有ARM系列，Powerpc系列等。ARM系列处理器是英国先进RISC机器公司（

5、AdvancedRISCMachinesARM）的产品。ARM公司是业界领先的知识产权供应商，是IP核（IntellectualPropertycore）设计公司，采用IP授权的方式允许半导体公司生产基于ARM的处理器产品，提供基于ARM处理器内核的系统芯片解决方案核技术授权，不提供具体的芯片。ARM公司提供各生产厂家的IP核有：ARM7TDMI、ARM720T、ARM9TDMI、ARM9E、ARM10TDMI等。三星公司生产基于ARM7核的产品有S3C44B0X，S3C4510，基于ARM9核的产品有S3C2410；Atmel公司基于ARM9E核的产品AT91SAM

6、9261等。10此外，ARM芯片还获得了许多实时操作系统供应商的支持，如Win_CE、Linux、Vxworks、μC/OS等。Power-PC系列（架构）的嵌入式处理器是基于RISC体系结构的，其特点是可伸缩性好，方便灵活。Power-PC架构处理器的主频25～700MHZ不等，在能量消耗，整合程度，价格差异悬殊，主要用于通信产品。IBM_PowerPC：PowerPC:405GP，主频最高为266MHz，内部集成了10/100MbpsEther网络控制器，串口，并口，内存控制器等，用于通信领域。Motorola_PowerPCMPC823e是高度综合的片上（SOC

7、），在电信、金融具有广泛的应用。X86系列嵌入式处理器基于Intel架构（CISC体系结构）的8080，286，386处理器等Motorola68000采用CISC体系结构。68K/Coldfire是基于RISC体系结构，高性能的嵌入式处理器。外围接口电路包括I2C总线，定时器/计数器，看门狗，串行，LCD/触摸屏接口等。存储器包括ROM/EPROM，SDRAM，Flash等2、软件部分嵌入式应用软件是建立在系统的主任务（MainTask）基础之上，针对特定的实际专业领域，基于相关嵌入式硬件应用平台的并能完成用户预期任务的计算机软件。嵌入式操作系统（