中国矿业大学嵌入式系统开页纸.docVIP

★【嵌入式系统定义】（国内普遍被认同的定义也是从技术角度的定义）：是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，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。）另：嵌入到对象体中的专用计算机系统 （从系统角度定义）。。是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统。广义：凡是带有微处理器的专用软硬件系统都是（如单片机和DSP系统）。狭义：更加强调那些使用嵌入式微处理器构成独立系统，具有操作系统和特定功能，用于特定场合的嵌入式系统。★【组成】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应用程序4部分组成。特点:由三要素引出：嵌入性：嵌入到对象体系中，有对象环境要求；专用性：软、硬件按对象要求裁减；计算机：实现对象的智能化功能。发展史： 1 以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统 2 以嵌入式CPU为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统 3 以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统 4 以Internet为标志的嵌入式系统。发展趋势：硬件：精简系统内核、降低功耗；软件：嵌入式操作系统：便于移植，源代码开放，内核小，执行效率高，网络结构完整；开发平台：强大的硬件开发工具，软件支持包。组成：嵌入式微处理器、外围硬件设计备、嵌入式操作系统及用户应用程序4部分组成 , 嵌入式系统设计的核心部件是各种类型的嵌入式处理器。 【嵌入式系统组成】：（1）硬件层是由嵌入式微处理器、存储器系统、通用设备接口和I/O接口（A/D 、D/A、I/O等）组成；硬件层包括：电源电路、时钟电路、存储电路的电路模块，其中操作系统和应用程序固化在模块的rom中； 2 中间层-板级支持包（BSP）; 它把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。 3 系统软件层---嵌入式操作系统; 由实时多任务操作系统（RTOS）、文件系统、图形用户接口（GUI）、网络系统及通用组件模块组成 4 应用软件层---应用程序；由基于RTOS开发的应用程序组成，用来完成对被控对象的控制功能。功能层是面向被控对象和用户的，为方便用户操作，需要提供一个友好的人机界面。 【RTOS】是指能够在指定或者确定的时间内完成系统功能和对外部或内部、同步或异步时间做出响应的系统，系统能够处理和存储控制系统所需要的大量数据。特点：约束性、可预测性、可靠性、交互性； ★【嵌入式微处理器体系结构】冯·诺依曼：（1）由CPU和存储器构成，其程序和数据共用一个存储空间，程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个处理器的不同物理位置（2）被大多数计算机所采用；ARM7—冯·诺依曼。哈佛：（1）将程序和数据存储在不同的存储空间。即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址，独立访问。（2）提供了较大的存储器带宽（3）适合于数字信号处理（4）大多数DSP都是哈佛结构；ARM9—哈佛。 ★【RISC】精简指令集计算机：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为简单。RISC特点：指令集中的大多数指令只需要执行简单和基本的功能；减少指令数和寻址方式；减少存储器访问指令,采用Load/Store指令；芯片逻辑采用硬布线逻辑, 大部分指令控制在1个或小于1个机器周期内完成。；指令译码简化。【CISC】复杂指令集计算机:具有大量的指令和寻址方式、2/8规律、大多数程序只使用少量的指令就能够运行。【区别】CISC指令执行时间很长,可以对存储器和寄存器进行算术和逻辑操作，难以用优化编译器生成高效的目标代码程序；RISC没有较长执行时间的指令,只能对寄存器进行算术和逻辑操作，Load/Store体系结构, 采用优化编译技术，生成高效的目标代码程序. 【流水线 Pipeline 技术】：几个指令可以并行执行，提高了CPU的运行效率，内部信息流要求通畅流动. 【信息存储的字节顺序】： 大多数计算机采用8位（bit）的数据块作为最小的、可寻址的存储器单位，称为1字节。在微处理器中，使用字（word）表明整数和指令数据的的大小。字长决定了微处理器的寻址能力，对于一个字长为n位的微处理器，它的虚拟地址范围为0~2^n-1。地址空间可视为大小2^32个8位的字节/大小2^30个32位的字/大小2^31个16位的半字. 小端存储器系统：低字节数据存放在内存低地址处，高字节数据存放在内存高地址处,存储器系统字节0连接到数据线7～0 低位对齐 。大端~：高字节数据存放在低地址处，低字节数据存放在内存高地址处，~31～24 高位对齐 。 注意：如果实际的存储器格式与芯片的存储器格式不符时，只有以字为单位的数据存取才正确，否则将出现不可预期的结果