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嵌入式计算机#xff1a;把嵌入到对象体系中、实现对象体系智能化控制的带有微控制器的计算机#xff0c;称作嵌入式计算机
嵌入式系统#xff1a;以应用为中心#… 文章目录 基本概念嵌入式系统的组成结构嵌入式操作系统嵌入式软件开发环境硬件基础简介下一篇 基本概念
嵌入式计算机把嵌入到对象体系中、实现对象体系智能化控制的带有微控制器的计算机称作嵌入式计算机
嵌入式系统以应用为中心以计算机技术为基础软硬件可裁剪适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
特点
具有较长的生命周期嵌入式系统的目标代码通常固化在非易失性存储芯片中操作系统一般是实时操作系统RTOS具有实时约束需要专用开发工具和方法进行设计微处理器通常包含专用调试电路
分类
按表现形式及使用硬件分为 芯片级嵌入模块级嵌入 按系统实时性需求分为 非实时系统如PDA软实时操作系统如消费类产品硬实时系统工业实时控制系统
嵌入式系统的组成结构
硬件基本结构:以嵌入式处理器为中心配置存储器、I/O设备、通信模块以及电源等必要的辅助接口组成
软件基本结构设备驱动层、实时操作系统RTOS、应用程序接口(API)层、实际应用程序层
启动程序BootLoader介绍 #mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW {font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .edge-thickness-normal{stroke-width:2px;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .label text,#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .node rect,#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .node circle,#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .node ellipse,#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .node polygon,#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .node .label{text-align:center;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .edgeLabel{background-color:#e8e8e8;text-align:center;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:#e8e8e8;fill:#e8e8e8;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-McMFjcLNtdYJb4FW :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} pc中的BIOS 嵌入式设备中的BootLoader 开机初始化处理器配置初始化硬件等
系统加电复位后CPU从由复位地址上取指令将首先执行Boot Loader程序。系统启动通常两种方式 一种是可以直接从Flash启动另一种是可以将压缩的内存映像文件从Flash中复制、解压到RAM在从RAM启动
嵌入式微处理器 对应pc中的CPU
嵌入式微控制器 又称单片机它将CPU、存储器少量RAM、ROM或两者都有和其他外设封装在同一片集成电路里
与微处理器相比特点是单片化体积大大减少从而是功耗和成本下降、可靠性提高。
嵌入式DSP DSP(Digital Signal Processor)数字信号处理器
嵌入式SoC SoC(System on Chip)系统级芯片
可编程片上系统–SOPC 技术基础:
超大规模可编程逻辑器件及其开发工具的成熟FPGA密度提高成本大大下降设计、综合、仿真、测试工具性能飞速提高微处理器/DSP以IP核的形式方便的嵌入FPGA中基于IP Core的开发深入人心
嵌入式外围接口电路和设备接口
存储器类型易失性存储器RAM)、非易失性存储器ROM、FLASH和NvRAM输入输出设备通信接口设备扩展接口电源及辅助设备
嵌入式操作系统
必须提供以下管理功能
多任务管理存储管理周边资源管理中断管理
嵌入式软件开发环境
交叉开发环境软件模拟环境评估电路板
嵌入式应用软件开发步骤
开发环境建立源文件编辑阶段交叉编译链接重定位和下载调试
为提高软件开发的可移植性和可重用性可采纳下列方法
多用高级语言少用或者不用汇编语言将不可已知部分局部化宏定义和函数
硬件基础简介
冯洛伊曼体系结构 哈佛体系结构 CISC复杂指令集 具有大量指令和寻址方式8/2原则80%的程序只使用20%的指令大多数程序只使用少量的指令就能够运行 RISC精简指令集 在通道中只包含最有用的指令确保数据通道快速执行每一条指令使CPU硬件结构设计变得更加简单 流水线技术 几个指令可以并行执行 提高了CPU的运行效率 内部信息流要求通常流动 桶型移位器 通型移位器可以加快一维速度 指令密度 在执行同等操作步骤序列前提下单位内存所容纳的机器指令数为完成特定的运算操作存放机器指令所需的内存空间大小是衡量一个指令系统的设计是否精巧是否合理的重要指标。 看门狗定时器 是用来引导嵌入式处理器脱离死锁工作状态的部件。是处理器的一个有用的特色硬部件。
嵌入式开发的考虑要素
功能可靠使用、便于升级实时并发处理即使响应体积符合要求结构紧凑接口符合规范易于操作配置精简稳定维护便利功耗管理严格成本低廉
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未完待续
