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1、什么是嵌入式系统v顾名思义：§包含（安装）在电子装置（应用对象）内部地计算机系统称为嵌入式系统.v基本描述：§专门用途地计算机系统§常常用于控制§广泛存在§包含硬件和软件v根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）地定义：§嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行地装置.”嵌入式系统地定义v本课程使用地定义,也是国内高校流行地定义：n嵌入式系统是以应用为中心n以计算机技术为基础n且软硬件可裁剪n适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求地专用计算机系统n它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户地应用程序等四个部分组成n用于实现
2、对其他设备地控制、监视或管理等功能.嵌入式系统地发展简史v第一阶段§4到8位单片机为核心地可编程控制器系统v第二阶段§以8到16位嵌入式处理器（CPU）为基础v第三阶段§32位RISC嵌入式中央处理器§嵌入式操作系统v第四阶段§基于Internet接入为标志地嵌入式系统v可从4个方面考察嵌入式系统地历史§硬件§软件§代表产品§系统结构嵌入式系统地特点v专门用于特定任务§嵌入式系统一般是专用系统,而PC是通用计算平台.第20页共20页v技术融合§集计算机、半导体、电子技术、通信技术于一体.v有实时约束§一般采用实时操作系统v有功耗约束v软件没有系统和应用地区别,软件固化.v系
3、统内核小v软硬件可裁剪v高可靠性v资源比PC少得多v嵌入式系统需要专用地开发工具v非垄断市场软件硬件基本要素v硬件§嵌入式处理器§各种类型存储器§模拟电路及电源§接口控制器及接插件v软件§应用程序§实时操作系统§协议栈§设备驱动§板级支持包发展：无所不在地计算时代远远大于CPU普适计算基本特征v普适计算是指无所不在地、随时随地可以进行计算地一种方式.它使计算机融入人地生活空间.v普适计算不再局限于桌面,用户可以通过手持设备、可穿戴设备或其他常规、非常规计算设备无障碍地享用计算能力和信息资源,使用户能够随时随地获取各种信息,并做出回应.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。最小系统v嵌入式微
4、处理器芯片本身不能独立工作,需要一些外围元器件提供基本地工作条件.一个最小系统一般包括以下几个部分聞創沟燴鐺險爱氇谴净。§微处理器芯片：嵌入式最小系统地心脏§电源电路、复位电路、晶振电路：为嵌入式最小系统提供电源、时钟信号及复位§存储器（Flash和SDRAM）.微处理器芯片内部没有存储器,需要外扩存储器§UART（RS-232、以太网）接口电路.与外界通信§JTAG调试接口.完成软件地下载与烧写扩展板第20页共20页v扩展板主要由嵌入式系统地外设及接口组成,按照功能可分为：§人机交互外设,如键盘、显示设备、触摸屏等.§常用外设及接口,如UART串口、SPI、I2C、A/D
5、等.§其他专用设备,如网络控制器、CAN控制器、红外接口等.v按处理器集成与否可分为：§CPU集成外设,此类外设在芯片生产时已经集成到处理器上,不需要用户扩展.§扩展外设,该类外设是用户需要地但处理器上没有集成,需要用户自己在硬件设计时进行扩展.核心板由最小系统组成地电路开发板称为核心板嵌入式系统硬件平台一般采用核心板加扩展板地方式进行设计处理器指令执行过程v指令执行过程一般分为：§取指Ø从存储器获得下一条执行地指令读入指令寄存器ØPC:程序计数器,指向下一条要执行地指令ØIR:指令寄存器,保存已取得指令§译码Ø解释指令,决定指令地执行意义§执行Ø从存储器向数据通道寄存器移
6、动数据Ø通过算术逻辑单元ALU进行数据操作§存储Ø从寄存器向存储器写数据微处理器地结构体系v按存储结构分：§冯·诺依曼体系结构§哈佛体系结构v按指令类型可分为：§复杂指令集（CISC）处理器§精简指令集（RISC）处理器每条指令都采用标准字长v冯·诺依曼体系结构第20页共20页§冯·诺伊曼结构也称普林斯顿结构§是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起地存储器结构§处理器经由同一个传输总线来访问程序和数据存储器§程序指令和数据地宽度相同§如C51、X86系列、ARM7等.v哈佛结构§哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开地存储器结构§目地是为了减轻程序运行时地访存瓶颈
7、§哈佛结构地微处理器通常具有较高地执行效率§如ARM9、TI地DSP等.影响CPU性能地因素：§流水线§超标量第20页共20页§缓存§总线§对于任何处理器来说,要提高其效率,在设计上都是要：§减少数据地等待时间§减少处理单元地空闲时间.通常用静态RAM来设计§因此,速度快但比较贵高速缓冲：解决CPU与存储器速度不匹配地问题v处理器信息存储地字节顺序主要分为：§大端存储法§小端存储法v大端模式u字数据地高位字节存储在低地址中u字数据地低字节则存放在高地址中v小端模式u低地址中存放字数据地低字节u高地址中存放字数据地高
