arm嵌入式技术原理与应用

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1、ARM嵌入式技术原理与应用第一章嵌入式系统介绍1.1嵌入式系统（Embeddedsystem）嵌入式系统有时也称为嵌入式计算机系统，指的是专用计算机系统。个人电脑≠嵌入式系统（通用）（专用，嵌入到对象体中）嵌入式系统的定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。以上定义突出了它的“嵌入性”和“专用性”，将其与通用计算机区分开。1.2嵌入式系统的特点①嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术以及电子技术与各行业的具体应用相结合的产

2、物。②嵌入式系统通常是面向用户、面向产品、面向特定应用的。嵌入式系统CPU都具有功耗低、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而使整个系统设计趋于小型化，移动能力日益增强，与网络的关系也越来越密切。③嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，其升级换代也是和具体产品同步进行的。因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较长的生存周期。④为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中，而不是存储于磁盘等载体中。⑤嵌入式系统本身并不具备在

3、其上进一步开发的能力。1.3嵌入式系统发展历程嵌入式计算机系统与通用计算机系统目前属于计算机技术的两大分支。嵌入式系统的发展大致经历了4个阶段：第一阶段：单片微型计算机（SCM）阶段，即单片机时代。这一阶段的嵌入式系统硬件是单片机，软件停留在无操作系统阶段，采用汇编语言实现系统的功能。这阶段的主要特点是：系统结构和功能相对单一、处理效率低、存储容量也十分有限，几乎没有用户接口。第二阶段：微控制器（MUC）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展对象系统要求的各种外围电路和接口电路，突显其对象的智能化控制能

4、力。这一阶段主要以嵌入式微处理器为基础、以简单操作系统为核心，主要特点是硬件使用嵌入式微处理器，微处理器的种类繁多，通用性比较弱；系统开销小，效率高；软件采用嵌入式操作系统，这类操作系统有一点的兼容性和扩展性；这个阶段的嵌入式产品的应用软件比较专业化，用户界面不够友好。第三阶段：片上系统（SOC），主要特点是：嵌入式系统能够运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好，操作系统的内核小，效果好。第四阶段：以Internet为标志的嵌入式系统。嵌入式网络化主要表现在两个方面，一方面是嵌入式处理器集成了网络接

5、口，另一方面是嵌入式设备应用于网络环境中。1.4嵌入式系统基本结构嵌入式系统的基本结构一般可分为硬件和软件两部分。1.4.1嵌入式系统的硬件包括嵌入式核心芯片、存储器系统及外部接口。1、嵌入式处理器：是构成系统的核心部件，系统工程中的其他部件均在它的控制和调度下工作。处理器通过专用的接口获取监控对象的数据、状态等各种信息，并对这些信息进行计算、加工、分析和判断并作出相应的控制决策，再通过专用接口将控制信息传送给控制对象。2、嵌入式存储器：存储器的类型将决定整个嵌入式系统的操作和性能，因此存储器的选择非

6、常重要。无论系统是采用电池供电还是由市电供电，应用需求将决定存储器的类型（易失性或非易失性）以及使用目的（存储代码、数据或者两者兼有）。对于较小的系统，微控制器自带的存储器就有可能满足系统要求，而较大的系统可能要求增加外部存储器。为嵌入式系统选择存储器类型时，需要考虑一些设计参数，包括微控制器的选择、电压范围、电池寿命、读/写速度、存储器尺寸、存储器的特性、擦除/写入的耐久性以及系统总成本。3、嵌入式系统的输入/输出接口：一般嵌入式处理器上集成了输入/输出接口，但是外设需要外接。例如，大多数的嵌入式通

7、信控制器集成了以太网接口，但是收发器需要外部电路。1.4.2嵌入式系统的软件嵌入式系统的软件主要包括两大部分：嵌入式操作系统和应用软件。1、BSP在嵌入式操作系统中，BSP以嵌入式操作系统“驱动程序”的身份出现，在系统启动之初，BSP所做的工作类似于通用计算机的BIOS，它也负责系统加电，各种设备初始化、操作系统装入等。但BSP与BIOS是不同的，主要区别有以下几个方面：①BSP是与操作系统相适应的，但是BIOS却是和所在的主板相适应的，也就是说BSP的作用是让硬件支持某种嵌入式操作系统，而BIOS的

8、作用是让所有操作系统都能够在其生产的硬件上正常工作。②开发软件人员可以对BSP做一定的修改，加入自己想加入的一些东西，比如各类驱动程序，但BIOS一般不能修改，开发人员只能对其进行升级或者更改配置。相对来讲，嵌入式开发人员对于BSP的自主性更大。③一个BSP对应一种硬件和一种嵌入式操作系统，即同一个处理器可能有多个BSP，同一个嵌入式操作系统针对不同的处理器也需要不同的BSP。而一个BIOS是对应一种硬件和多个操作系统，也就是说BIOS是根据硬件在一定历