嵌入式系统开发技术基本知识点(打印版)

1、文档编号：YLWK296036嵌入式系统开发技术基木知识点第一章嵌入式系统概论一：定义：嵌入式系统是一种嵌入在设备（或系统）内部，为特定应 用而设计开发的专用计算机系统。国内普遍认为：嵌入式是以应用为 中心，以计算机为基础，软硬件可裁剪、使用应用系统对功能、可靠 性、成木、体积、功耗严格要求的功用计算机系统。2特点专用性隐蔽性资源受限高可靠性实时性软件固化。3嵌入式系统是由硬件和软件两部分组成的。硬件的主体是中央处理 器和存储器，它们通过输入/输出（I/O）接口和输入/输岀设备与外 部世界联系。二:处理器 能够按照指令的要求高速度完成二进制数据和逻辑运算 的部件。组成：由运算器、控制器、寄存器

2、、高速缓冲存储器（Cache） 等部件组成。三：中央处理器（CPU）:负责运行系统软件和应用软件的主处理 器其余的都是协处理器：如数字信号处理器（DSP）、通信处理器、 图形处理器。四：地位：CPU是任何计算机不可或缺的核心部件。CPU的字长有4 位、8、16位（最多）、32位（技术发展的主流）、64位之分。字 长指的是CPU中通用寄存器和定点运算器的宽度。CPU的性能主要表现为程序（指令）执行速度放入快慢。影响执行速 度的因素主频（CPU时钟频率）指令系统高速缓冲存储器的容 量和结构逻辑结构。五：存储器的任务是存储程序和数据。它分为内置存储器和扩充存储 器两部分。内置又分为片内存储器和片外存

3、储器两部分。扩充存储器 通常做成插拔形式，需要时才插入宿主设备使用。存储器大多数是由半导体集成电路组成。按照其存取特性，分为随机 存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM），其中RAM又可分为动态随 机存取存储器（DRAM）和静态随机存取存储器（SRAM）.动态随机存取存储器（DRAM）：电路简单，集成度高，功耗小，成木 低，但速度稍慢。静态随机存取存储器（SRAM）:电路较复杂，集成度低，功耗较大, 成木高，但工作速度快（适合用作指令和数据的高速缓冲存储器） 无论是DRAM, SRAM当关机或断电时，其中的信息都将随着丢失，属 于易失性存储器。ROM是一种能够永久或半永久性地保存信息的存储器

4、，也叫非易失性 存储器。外部世界都是系统的输入/输岀（I/。）他们要么是向嵌入式系统输入 信息，要么是接收嵌入式系统的输出信息，或者两者兼有之。按其服务对象分用于人机交互的设备用于机机交互的设备。从数 据传输速率看，有低速和高速之分;从传输方式来看，有串行和并行。从是否需要物理连接来看，有有线和无线。从是否需要能连接多个设 备来看有总线式和独占式。数据总线简称总线，它是嵌入式系统各组件之间进行数据传输的一个 传输通路，它由传输线和控制电路组成，能为连接在总线上的系统内 或系统外的各个组件提供数据传输和相应的控制服务。嵌入式系统其硬件的核心是CPU,嵌入式系统的中CPU 一般具有4个 特点：支持

5、实时处理；低功耗；结构可扩展；集成了测试电 路。类型：微处理器：是一种可编程的多用途器件（有4、8、16、32、 64位主流）。数字信号处理器（DSP）:是一种专用于数字信号处理的微处理器。DSP有两种解决方案DSP经过单片化和电磁兼容（EMC）改造在同一 芯片中集成了包括数字基带，SRAM、射频、电源管理等功能部件，成 为专门的嵌入式DSP；在通用未处理器中扩展DSP功能，或者在单 片机（或S0C）中增加DSP协处理器内核。DSP可分为两大类：定点DSP浮点DSP。微控制器（单片机）:除CPU外,芯片还集成ROM/EEPROM、RAM、 总线、定时器、看门狗、I/O接口、A/D转换器、D/A

6、转换器、网络 通信接口等各种必要的功能部件和外设接口。特点（体积减小、功耗 和成木降低）片上系统（SOC）:能够将计算机或其他一些电子系统的全部电路 集成在单个芯片上。SOC芯片中既包含数字电路，也可以包含模拟电 路，甚至还能包含数字/模拟混合电路和射频电路。大多数32位的嵌 入式处理芯片均为SOC, SOC渐渐成为集成电路设计的主流发展趋势。 SOC可以和PLD/FPGA相结合，用可编程逻辑把系统制作在一芯片 上（特点：设计灵活、可裁剪、可扩充、可升级、并具备可编程）系统级封装，将多个不同功能的有源器件和无源器件以高密度装 配技术封装在一个集成电路外壳内，实现一个更完整的嵌入式系统。 嵌入式

7、系统的分类：按用途：军用民用工业用。按时实性：非实时性软实时性硬实时性。按产品形态：系统级产品板级产品片级产品。按复杂程度：低端系统中端系统高端系统。嵌入式系统的发展方向：向着更高性能、更小功率、更低成本发展。 连通性和多媒体化将是嵌入式系统技术上的两个主要发展趋势。嵌入式系统是先进的微电子技术、微机电技术与计算机技术和通信技 术相结合的产物。微电子技术实现电子电路和电子系统超小型化及微型化的，它以半导 体集成电路为核心。集成电路根据它所含的（如晶体管、电阻、电容等）的数目多少分类： 小规模100 中规模1003000 大规模3000、10万 超大规模10 万100万 极大规模100万硅锭切片

8、硅抛光片氧化、光刻、掺杂晶圆晶片切割晶片测试晶 片封装成品测试成品销售集成电路的特点:体积小、重量轻、可靠性高。集成电路的工作速度主要取决于组成门电路的晶体管的尺寸。体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门电路的开关速度就越快。摩尔定律：单块集成电路的集成度平均每1旷24个月翻一番。微机电系统(MEMS)在芯片上融合了光、机械、电子等多类不同技术的 构件。SOC的类型 通用SOC芯片只有一个CPU或(DSP),称为单核SOC。含有多个CPU和/或DSP称为多核SOCo 专用SOC芯片:是嵌入式系统开发商依据待开发产品的特殊要求,向半导体企业定制的SOC芯片。SOC芯片的制作工艺类型 定制的嵌入式处理芯片(ASIC/ASSP):基于ASIC的SOC以大规模 门电路阵列为基木元素作布线重构(适用于复杂度不高的芯片研制是 一种短周期、低成本的开发途径) 现场可编程嵌入式处理芯片(CPLD/FPGA):特点自由配置、灵活 可扩展、逻辑门数目己达千万。芯片可反复的编程、擦除、使用。开 发过程便捷、风险低、周期更短。 S0C芯片