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國際電氣和電子工程師協(xié)會的定義：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、以計算機技術(shù)為根底、軟硬件可裁減，功能、牢靠性、本錢、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(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語言；調(diào)試軟件。嵌入式系統(tǒng)根本硬件架構(gòu)存儲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、時鐘電路和存儲器電路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，面對應(yīng)用，可裁剪和移植，實時性強，牢靠性高，專用性強等特點。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)主機如微機試器等。4 發(fā)工具。嵌入式系統(tǒng)的特點32位RISC嵌入式微處理器和實時操作系統(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：性能方面：承受 32 位 RISC 構(gòu)造微處理器，主頻從 30MHz 到 PC 機的水平，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)的強實時性；能強大的圖形用戶界面，這方面與 PC 機相比略要遜色一些；本錢較低，而且開放的用戶程序接口A

4、PI保證了系統(tǒng)能夠快速升級和更。通常是面對特定應(yīng)用的；空間和各種資源相對缺乏，必需高效率地設(shè)計，量體裁衣、去除冗余；產(chǎn)品升級換代和具體產(chǎn)品同步，具有較長的生命周期；軟件一般都固化在存儲器芯片；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這個存儲器存儲全部的數(shù)據(jù)和指令，并且可以依據(jù)所給的地址對其進展讀寫操 作。數(shù)據(jù)和指令都存在一個存儲器中的計算機被稱為馮.諾依曼構(gòu)造計算機。馮諾依曼體系的特點 1數(shù)據(jù)與指令都存儲在存儲器中 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StorageTS3被大多數(shù)計算機所承受。ARM7哈佛體系構(gòu)造DSPARM9嵌入式系統(tǒng)硬件根本構(gòu)造要和本錢進展裁剪和定制。嵌入式微處理器150050了自己的處理器設(shè)計部門。CPU，是嵌入式系統(tǒng)的核心。在應(yīng)RISCIBMPowerPc,MIPSMIPS,SUNSparcARMARMMIPSARMARM32存儲器次、寬度和類型等特性時，必需綜合考慮價格、性能和功耗等因素。嵌入式存儲Cache、主存儲器和關(guān)心存儲器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、快速的存儲器，它保存局部主存內(nèi)容的拷貝, 削減訪問主存儲器的所花的訪問時間。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、動態(tài)隨機訪問存儲器DRAM、靜態(tài)隨機訪問存儲器SRAM、同步動態(tài)隨機訪問存儲器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現(xiàn)鼠標(biāo)和鍵盤的功能。(2)通信接口。全部計算機

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，預(yù)留可擴展存儲接口。嵌入式系統(tǒng)的軟件構(gòu)造4RTOSAPI(1)驅(qū)動層程序驅(qū)動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實時多任務(wù)操作系統(tǒng)主要用來完成嵌入式實時應(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：在計算機系統(tǒng)中有AP

8、IAPIAPI寫。應(yīng)用程序CPU其他程序破壞。實際的嵌入式系統(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)是一個可裁剪、源碼開放、構(gòu)造的 uc/os-II 具有良好的可擴展性，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)是針對有限資源的平臺而設(shè)Windows CE 操作系統(tǒng)最大特點是能供給與 PC 類似的圖形界面和主要的應(yīng)用程序。只要是對 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時間ARM7 為例，ARM 3 級流水線分別為：取指級：取指級完成程序存儲器中指令的讀取，并放入指令流水線中。譯碼級：對指令進展譯碼 ，為下一周期預(yù)備數(shù)據(jù)路徑需要的把握信號?！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)指令需求來更改狀態(tài)存放器的條件位。ARM9 5 級流水線：I-CacheD-Cache，把存儲器的取指與數(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)計算及執(zhí)行；ALU操作；Cache 訪問； 取指：指令從存儲器中取出，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 個操作數(shù)讀端口，因此大多數(shù) ARM 指令能在一個周期內(nèi)讀取其操作數(shù)。執(zhí)行：把一個操作數(shù)移位，產(chǎn)生ALU的結(jié)果。假設(shè)指令是LoadStore，ALU 中計算存儲器的地址。緩沖/數(shù)據(jù)：假設(shè)需要，則訪問數(shù)據(jù)存儲器。否則，ALU 的結(jié)果只是簡潔地緩沖一個時鐘周期，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，包括任何從存儲器讀取的數(shù)據(jù)。ARM7微處理器系列主要特點 32 RISC 處理

11、器，最適合用于對價位和功耗要求較高的消費類應(yīng)用。其具有如下特點：具有嵌入式 ICE-RT 規(guī)律，調(diào)試便利。100mW 左右0.9MIPS/MHZ的三級流水線構(gòu)造。 Win CE、LinuxARM9、ARM10E 系列兼容，便于用戶的產(chǎn)品升級換代；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)的簡單程度。具有以下特點：支持 DSP 指令集，適合于需要高速數(shù)字信號處理的場合； 300MIPS；32 ARM 16 Thumb 指令集；32 AMBA 總線接口；支持 VFP9 浮點處理協(xié)處理器MMUWin CE、Linux 等操作系統(tǒng)，MPU 支持實時操作系統(tǒng)。CacheCache，具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理力量。ARM9E數(shù)字消費品和網(wǎng)用場合。ARM10E微處理器系列主要特點 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：支持 DSP 指令集，適合于需要高速數(shù)字信號處理的場合； 400MHz 左右；32 ARM 16 Thumb 指令集；32 AMBA 總線接口；支持 VFP10 浮