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第2章 嵌入式系统的硬件构成 内容 概述 嵌入式微控制器 嵌入式DSP处理器 嵌入式微处理器 片上系统SoC 存储器 输入/输出设备 接口技术 总线 嵌入式系统常用网络接口 嵌入式系统的硬件构成实例 2.1 嵌入式系统硬件概述 嵌入式系统硬件的构成 嵌入式系统的体系结构 2.1.1 嵌入式系统硬件的构成 嵌入式系统的硬件由嵌入式处理器和嵌入式外围设备构成： 嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件 嵌入式处理器与通用处理器的不同在于：嵌入式处理器把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部。 嵌入式处理器可分为： 低端的嵌入式微控制器(Micro Controller Unit，MCU) 常用于计算机通信领域的嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor，EDSP) 中高端的嵌入式微处理器(Embedded Micro Processor Unit，EMPU) 高度集成的嵌入式片上系统(System On Chip，SOC)。 2.1.1 嵌入式系统硬件的构成 嵌入式系统的硬件由嵌入式处理器和嵌入式外围设备构成： 根据功能的不同，外围设备可以分为3类： 存储器类型 静态易失型存储器(RAM，SRAM)、动态存储器(DRAM、SDRAM)、非易失型存储器(ROM，EPROM，E2PROM，FLASH) 接口类型 RS-232接口(串口)、IRDA(红外线接口)、SPI(串行外围设备接口)、I2C(现场总线)、USB(通用串行接口)、Ethernet(以太接口)和普通并口 显示类型 CRT，LCD和触摸屏等。 2.1.2 嵌入式系统的体系结构 一个最基本的计算机系统是由微处理器、存储器和输入输出模块构成，它们之间由系统总线进行互连，以实现计算机执行程序的功能。 微处理器（Micro Processor）控制计算机的操作，执行指令和处理数据。在嵌入式系统中，其作用和功能类似于通用计算机CPU 。 存储器（Memory）用来存储指令和数据。 输入输出模块（I/O Module）负责在处理器、存储器和外部设备之间交换数据。 外部设备包括二级存储设备（如Flash、硬盘）、通信设备和终端设备。 系统总线（System Bus）为处理器、存储器和输入输出模块提供数据、控制等信号通信和传输。 计算机的体系结构包括两种：冯?诺依曼（Von Neumann）结构和哈佛（Harvard）结构。 计算机的体系结构包括两种：冯?诺依曼（Von Neumann）结构和哈佛（Harvard）结构。 2.2 嵌入式微控制器 嵌入式微控制器（Micro Controller Unit，MCU）又称单片机（单片微型计算机的简称），就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。 一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成ROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、所需的IO设备（如串行口、A/D、D/A等）各种必要功能模块。 整个系统构成只需添加少量分离器件 为了节省空间和成本，经常不引出总线引脚 8位/16位/32位都有 2.2 嵌入式微控制器 计算性能比RISC CPU/DSP普遍要低，但是功耗、体积和价格也低的多 比如某些遥控器的MCU只运行在32Khz主频，几个毫瓦的功耗 适用于一些计算任务需求不高但是对成本、功耗、体积要求严格的场合 玩具、计算器、马达控制、遥控器、白色家电、计算机外设（尤其是USB外设） 与嵌入式微处理器相比嵌入式微控制器的特点是单片化，体积大大减少，功耗和成本下降，可靠性提高。 2.2 嵌入式微控制器 2009年数据，最便宜的MCU大概$0.25一个 而最便宜的32位RISC CPU要约$5 据wikipedia统计 全世界售出的所有CPU中，大概55%为8位MCU 2006年售出40亿个8位MCU 一台中级车大概包含30个MCU 一个发达国家家庭中平均使用36个MCU 2.2 嵌入式微控制器 典型的MCU有： Intel 8051 (又称MCS-51) Motrorola 68HC11 Atmel AVR 8-bit architecture Atmel AVR32 32-bit architecture Hitachi H8 Microchip PIC (8-bit PIC16, PIC18, 16-bit dsPIC33 / PIC24) TI MSP430 (16-bit) Zilog eZ8, eZ80 2.2 嵌入式微控制器 MCS-51单片机 MCS-51是Intel公司开发的一系列单片机的总称。包括8031（80C31）、8051（80C51）、8751（87C51）、8951（89C51）、8032（80C32）、8052