第2章嵌入式硬件组成祥解.pptVIP

嵌入式系统的定义 一个普遍被认同的嵌入式系统定义是： 以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 第2章 嵌入式硬件组成 2.1 嵌入式系统组成原理 计算机系统的一般运行原理 嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同 嵌入式系统硬件结构 2.1 嵌入式系统组成原理 一个计算机系统的核心部分，由几个部分组成： 计算机系统的一般运行原理 计算机系统的一般运行原理 计算机系统的一般运行原理 2）CPU对内存的基本操作 计算机系统内存的组织： 以字节为单位进行组织，即一个字节单元分配惟一的编号（单元地址）。 计算机系统的一般运行原理 2）CPU对内存的基本操作 从根本上看，对内存的基本操作有两种： 取指令 读写数据 计算机系统的一般运行原理 取指令操作 处理器首先从地址总线发出信号，根据地址总线的信号得到相应内存的位置，然后处理器取出该位置的指令，送入数据总线，传入处理器来解释执行该指令。 计算机系统的一般运行原理 读写内存操作 处理器从地址总线发出信号同时附加控制信号（读/写）。 当发出读信号时，内存中相应地址的内容从数据总线输入到处理器。 当发出写信号时，数据总线上输出的数据写入内存的相应地址。 计算机系统的一般运行原理 在计算机系统中，基本的内存分为：ROM和RAM 内存通过地址总线和数据总线与CPU交互 地址总线是单向的信号，由CPU发出，用于选择内存中的某一个空间 数据信号是双向的，可以由内存将数据传入CPU内部的寄存器，也可以由CPU内部寄存器传入内存 ROM一般只可以用于单向的读取，RAM可以用于双向的数据读写 计算机系统的一般运行原理 CPU对内存的具体操作： 无论是取指令或是读写内存都要提供内存单元地址才能访问内存单元的内容。 计算机系统的一般运行原理 计算机系统的一般运行原理 PC：指令计数寄存器，用于存放即将要执行下一条指令的地址。 指令的操作一般为： 读写内存 处理寄存器中的数据 跳转指令 计算机系统的一般运行原理 程序计数器在系统复位后，指向的内容是内存的某一个点区域，处理器从该处的内存依次取出指令，然后译码、执行。处理器在执行完一条指令之后，将自动将程序计数器寄存器的内容增加一个单位，然后根据其地址自动执行下一条指令。 计算机系统的一般运行原理 CPU对内存的读写： 内存空间（ROM、RAM） 映射（缓冲区） I/O端口或者CPU特殊功能寄存器 映射+控制引脚 嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同 嵌入式系统本质上是计算机系统，但是具有以下的特点： ①、集成度高 ②、非标准化 ③、接口非常复杂 嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同 集成度高 对于嵌入式的硬件系统，由于成本的要求，其集成度一般会远远高于通用的计算机系统。 在通用的计算机系统中一般分为CPU、主板、内存、显卡、声卡、电源等，其中主板上又包括了很多辅助处理器的芯片（如南桥、北桥）。 嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同 集成度高 但是在嵌入式系统中一块嵌入式处理器可能集成了CPU、内存、显示、定时器等诸多功能。 最简单的单片机系统可能只有一个集成很多外设的处理器，然后附加简单的电源电路，就可以实现系统的功能。 嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同 非标准化 对于通用的计算机系统，普遍基于Intel x86架构。虽然种类繁多，但实际上其内部的差别都是很小的，具体的体现就是在一个系统上可以运行的程序到另外一个系统中依然可以运行。 嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同 非标准化 与通用计算机系统相比，嵌入式系统之间的硬件差别是很大的。 首先，对于某一个功能，可以用不同的方式实现，比如选择不同的处理器、不同的外围芯片。 其次，即使对于同一个嵌入式处理器芯片，它的外围硬件也没有固定的设计标准。 嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同 非标准化 因此，设计出来的硬件结构可能会因为处理器的不同而不同。 在不同结构中，处理器对于不同的地址空间有着不同的定义，这时，虽然二进制代码可以运行，但是实际上运行的结果可能完全不一样。 嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同 接口非常复杂 对于通用计算机，接口无非是几种：串口、并口、USB，基于这些接口设计硬件的时候，只需要遵从相应的协议就可以。