嵌入式系統(tǒng)期末考試總結(jié)

1、嵌入式系統(tǒng)期末考試總結(jié)嵌入式系統(tǒng)的定義應(yīng)用環(huán)境要求不同，因此嵌入式系統(tǒng)可分為有很多種類。依據(jù) IEEE國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)的定義：嵌入式系統(tǒng)是“用于把握devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants。一般定義：“以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底、軟硬件可裁減，功能、牢靠性、本錢、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?！鼻度胧较到y(tǒng)的組成用軟件所組成。如以下圖所示：應(yīng)用程序操作系統(tǒng)軟件構(gòu)造應(yīng)用程序操作系統(tǒng)軟件構(gòu)造存儲(chǔ)器硬件構(gòu)造處理器輸出輸入1 嵌入式系統(tǒng)的組成存

2、儲(chǔ)器硬件構(gòu)造處理器輸出輸入1嵌入式系統(tǒng)硬件系統(tǒng)一般包括有 ：嵌入式處理器; 存儲(chǔ)器; I/O 系統(tǒng)和外設(shè) 2嵌入式系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)包括： 操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件3嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)工具硬件開發(fā)工具包括 ：仿真器等 ；其它示波器等軟件開發(fā)工具包括 ： 編譯、連接、定位軟件，通常使用C語(yǔ)言；調(diào)試軟件。嵌入式系統(tǒng)根本硬件架構(gòu)存儲(chǔ)器和電源模塊等部件組成。外部設(shè)備一般應(yīng)配有 USB、顯示器、鍵盤和其他等設(shè)備及接口電路。硬件架構(gòu)的核心部件是微處理器。在一片嵌入式微處理器根底上增加電源電路、時(shí)鐘電路和存儲(chǔ)器電路ROM RAM 等ROM 中。嵌入式系統(tǒng)的軟件包括嵌入式操作系統(tǒng)和相應(yīng)的各種應(yīng)用程序。嵌入式操作系統(tǒng)圖形界面

3、、標(biāo)準(zhǔn)化掃瞄器等。具有編碼體積小，面對(duì)應(yīng)用，可裁剪和移植，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，牢靠性高，專用性強(qiáng)等特點(diǎn)。相應(yīng)的各種應(yīng)用程序嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)工具和開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)工具一般用于開發(fā)主機(jī)如微機(jī)試器等。4 發(fā)工具。嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)32位RISC嵌入式微處理器和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)組成的嵌入式把握系統(tǒng)，與傳統(tǒng)基于單片機(jī)的把握系統(tǒng)和基于 PC 的把握方式相比，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：性能方面：承受 32 位 RISC 構(gòu)造微處理器，主頻從 30MHz 到 PC 機(jī)的水平，但體積更小，能夠真正地“嵌入”到設(shè)備中；RTO全保證把握系統(tǒng)的強(qiáng)實(shí)時(shí)性；能強(qiáng)大的圖形用戶界面，這方面與 PC 機(jī)相比略要遜色一些；本錢較低，而且開放的用戶程序接口A

4、PI保證了系統(tǒng)能夠快速升級(jí)和更。通常是面對(duì)特定應(yīng)用的；空間和各種資源相對(duì)缺乏，必需高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余；產(chǎn)品升級(jí)換代和具體產(chǎn)品同步，具有較長(zhǎng)的生命周期；軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片；不具備自舉開發(fā)力量 ，必需有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)展開發(fā)以下為以 ARM 為主的嵌入式系統(tǒng)的體系架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)的硬件構(gòu)造馮.諾依曼構(gòu)造CPU這個(gè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)全部的數(shù)據(jù)和指令，并且可以依據(jù)所給的地址對(duì)其進(jìn)展讀寫操 作。數(shù)據(jù)和指令都存在一個(gè)存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)被稱為馮.諾依曼構(gòu)造計(jì)算機(jī)。馮諾依曼體系的特點(diǎn) 1數(shù)據(jù)與指令都存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中 2每條指令的執(zhí)行周期：T=TF+TD+TE+TS取指令I(lǐng)nstruction

5、Fetch)TF ；令譯碼Instruction DecodeTD；執(zhí)行指令I(lǐng)nstruction ExecuteTE；存儲(chǔ)StorageTS3被大多數(shù)計(jì)算機(jī)所承受。ARM7哈佛體系構(gòu)造DSPARM9嵌入式系統(tǒng)硬件根本構(gòu)造要和本錢進(jìn)展裁剪和定制。嵌入式微處理器150050了自己的處理器設(shè)計(jì)部門。CPU，是嵌入式系統(tǒng)的核心。在應(yīng)RISCIBMPowerPc,MIPSMIPS,SUNSparcARMARMMIPSARMARM32存儲(chǔ)器次、寬度和類型等特性時(shí)，必需綜合考慮價(jià)格、性能和功耗等因素。嵌入式存儲(chǔ)Cache、主存儲(chǔ)器和關(guān)心存儲(chǔ)器CFSD 組成。嵌入式系統(tǒng)常使用FlashROMPC Flash

6、ROMRAM。高速緩存是一種小型、快速的存儲(chǔ)器，它保存局部主存內(nèi)容的拷貝, 削減訪問(wèn)主存儲(chǔ)器的所花的訪問(wèn)時(shí)間。數(shù)據(jù)CACHECACHECPU器主數(shù)據(jù)地址存圖3高速緩存Cache主存的容量較大256KB256MB，甚至更大，它可依據(jù)具體的應(yīng)用600MBGB。ROM、FlashROM閃存、動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器DRAM、靜態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器SRAM、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器SDRAMCD-ROM外設(shè)及接口嵌入式系統(tǒng)與外界交互需要肯定形式的外設(shè)，片外其它設(shè)備通過(guò)外設(shè)接口類很多，如下：輸入/輸出設(shè)備。CRT、LCD息輸入/輸出設(shè)備，應(yīng)用格外廣泛。觸摸屏可以便利的實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)和鍵盤的功能。(2)通信接口。全部計(jì)算機(jī)

7、通信接口在嵌入式領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。應(yīng)、RS-485、USB、CANGPIO。用戶有特別需求時(shí)，預(yù)留可擴(kuò)展存儲(chǔ)接口。嵌入式系統(tǒng)的軟件構(gòu)造4RTOSAPI(1)驅(qū)動(dòng)層程序驅(qū)動(dòng)層程序是嵌入式系統(tǒng)中不行缺少的重要局部，使用任何外部設(shè)備都需HALBSPRTOS實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)主要用來(lái)完成嵌入式實(shí)時(shí)應(yīng)用的任務(wù)調(diào)度和把握等核RTOSRTOSAPI。RTOS4 RTOS操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序接口 APIAPIApplication Programming Interface,應(yīng)用程序接口是一系列簡(jiǎn)單的函數(shù)、消息和構(gòu)造的集合體。嵌入式操作系統(tǒng)下的 API 和一般操作系統(tǒng)下的APIAPI：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有AP

8、IAPIAPI寫。應(yīng)用程序CPU其他程序破壞。實(shí)際的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用軟件建立在系統(tǒng)的主任務(wù)Main Task根底之上。于系統(tǒng)的消息隊(duì)列。常用的嵌入式操作系統(tǒng)包括：LinuxUNIXUNIXUNIXLinuxuc/os-II 操作系統(tǒng)。uc/os-II 操作系統(tǒng)是一個(gè)可裁剪、源碼開放、構(gòu)造的 uc/os-II 具有良好的可擴(kuò)展性，例如，系統(tǒng)本身不支持文件系統(tǒng)，但是假設(shè)需要也可自行參加文件系統(tǒng)的內(nèi)容。Windows CE 操作系統(tǒng)。Windows CE 操作系統(tǒng)是針對(duì)有限資源的平臺(tái)而設(shè)Windows CE 操作系統(tǒng)最大特點(diǎn)是能供給與 PC 類似的圖形界面和主要的應(yīng)用程序。只要是對(duì) PC 上的 Win

9、dows 操作系統(tǒng)生疏的用戶，就可很快的使用基于Windows CE流水線技術(shù)CPU 的運(yùn)行效率。取指譯碼執(zhí)行add取指譯碼執(zhí)行add取指譯碼執(zhí)行sub取指譯碼執(zhí)行cmp時(shí)間ARM7 為例，ARM 3 級(jí)流水線分別為：取指級(jí)：取指級(jí)完成程序存儲(chǔ)器中指令的讀取，并放入指令流水線中。譯碼級(jí)：對(duì)指令進(jìn)展譯碼 ，為下一周期預(yù)備數(shù)據(jù)路徑需要的把握信號(hào)?！罢加小弊g碼規(guī)律，而不“占有”數(shù)據(jù)路徑。移位，ALU產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)算結(jié)果并回寫到目的存放器中，ALU的結(jié)果則依據(jù)指令需求來(lái)更改狀態(tài)存放器的條件位。ARM9 5 級(jí)流水線：I-CacheD-Cache，把存儲(chǔ)器的取指與數(shù)據(jù)存取分開；增加了數(shù)據(jù)寫回的特地通路和存

10、放器； 取指令；指令譯碼、存放器讀、分支目標(biāo)計(jì)算及執(zhí)行；ALU操作；Cache 訪問(wèn)； 取指：指令從存儲(chǔ)器中取出，放入指令流水線。譯碼：指令譯碼，從存放器中讀取存放器操作數(shù)。在存放器組中有 3 個(gè)操作數(shù)讀端口，因此大多數(shù) ARM 指令能在一個(gè)周期內(nèi)讀取其操作數(shù)。執(zhí)行：把一個(gè)操作數(shù)移位，產(chǎn)生ALU的結(jié)果。假設(shè)指令是LoadStore，ALU 中計(jì)算存儲(chǔ)器的地址。緩沖/數(shù)據(jù)：假設(shè)需要，則訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。否則，ALU 的結(jié)果只是簡(jiǎn)潔地緩沖一個(gè)時(shí)鐘周期，以便使全部指令具有同樣的流水線流程?；貙懀簩⒅噶町a(chǎn)生的結(jié)果回寫到存放器，包括任何從存儲(chǔ)器讀取的數(shù)據(jù)。ARM7微處理器系列主要特點(diǎn) 32 RISC 處理

11、器，最適合用于對(duì)價(jià)位和功耗要求較高的消費(fèi)類應(yīng)用。其具有如下特點(diǎn)：具有嵌入式 ICE-RT 規(guī)律，調(diào)試便利。100mW 左右0.9MIPS/MHZ的三級(jí)流水線構(gòu)造。 Win CE、LinuxARM9、ARM10E 系列兼容，便于用戶的產(chǎn)品升級(jí)換代；主頻0.9MIPS/MHz 。ARM7TMDI 是目前使用最廣泛的 32 位嵌入式 RISC 處理器，屬低端 ARM 0.35um0.25um3.31.2v87mW。ARM9微處理器系列主要特點(diǎn)ARM9E 系列微處理器為綜合型處理器，使用單一的處理器內(nèi)核供給了微統(tǒng)的簡(jiǎn)單程度。具有以下特點(diǎn)：支持 DSP 指令集，適合于需要高速數(shù)字信號(hào)處理的場(chǎng)合； 300MIPS；32 ARM 16 Thumb 指令集；32 AMBA 總線接口；支持 VFP9 浮點(diǎn)處理協(xié)處理器MMUWin CE、Linux 等操作系統(tǒng)，MPU 支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。CacheCache，具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理力量。ARM9E數(shù)字消費(fèi)品和網(wǎng)用場(chǎng)合。ARM10E微處理器系列主要特點(diǎn) ARM9 處理芯片的功耗，在一樣的工藝下其性能是 ARM9 的 2 倍。具有以下特點(diǎn)：支持 DSP 指令集，適合于需要高速數(shù)字信號(hào)處理的場(chǎng)合； 400MHz 左右；32 ARM 16 Thumb 指令集；32 AMBA 總線接口；支持 VFP10 浮