嵌入式系统期末考试总结

1、嵌入式系统期末考试总结嵌入式系统的定义应用环境要求不同，因此嵌入式系统可分为有很多种类。依据 IEEE国际电气和电子工程师协会的定义：嵌入式系统是“用于把握devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants。一般定义：“以应用为中心、以计算机技术为根底、软硬件可裁减，功能、牢靠性、本钱、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。”嵌入式系统的组成用软件所组成。如以下图所示：应用程序操作系统软件构造应用程序操作系统软件构造存储器硬件构造处理器输出输入1 嵌入式系统的组成存

2、储器硬件构造处理器输出输入1嵌入式系统硬件系统一般包括有 ：嵌入式处理器; 存储器; I/O 系统和外设 2嵌入式系统的软件系统包括： 操作系统应用软件3嵌入式系统的开发工具硬件开发工具包括 ：仿真器等 ；其它示波器等软件开发工具包括 ： 编译、连接、定位软件，通常使用C语言；调试软件。嵌入式系统根本硬件架构存储器和电源模块等部件组成。外部设备一般应配有 USB、显示器、键盘和其他等设备及接口电路。硬件架构的核心部件是微处理器。在一片嵌入式微处理器根底上增加电源电路、时钟电路和存储器电路ROM RAM 等ROM 中。嵌入式系统的软件包括嵌入式操作系统和相应的各种应用程序。嵌入式操作系统图形界面

3、、标准化扫瞄器等。具有编码体积小，面对应用，可裁剪和移植，实时性强，牢靠性高，专用性强等特点。相应的各种应用程序嵌入式系统的开发工具和开发系统开发工具一般用于开发主机如微机试器等。4 发工具。嵌入式系统的特点32位RISC嵌入式微处理器和实时操作系统组成的嵌入式把握系统，与传统基于单片机的把握系统和基于 PC 的把握方式相比，具有以下突出优点：性能方面：承受 32 位 RISC 构造微处理器，主频从 30MHz 到 PC 机的水平，但体积更小，能够真正地“嵌入”到设备中；RTO全保证把握系统的强实时性；能强大的图形用户界面，这方面与 PC 机相比略要逊色一些；本钱较低，而且开放的用户程序接口A

4、PI保证了系统能够快速升级和更。通常是面对特定应用的；空间和各种资源相对缺乏，必需高效率地设计，量体裁衣、去除冗余；产品升级换代和具体产品同步，具有较长的生命周期；软件一般都固化在存储器芯片；不具备自举开发力量 ，必需有一套开发工具和环境才能进展开发以下为以 ARM 为主的嵌入式系统的体系架构嵌入式系统的硬件构造冯.诺依曼构造CPU这个存储器存储全部的数据和指令，并且可以依据所给的地址对其进展读写操 作。数据和指令都存在一个存储器中的计算机被称为冯.诺依曼构造计算机。冯诺依曼体系的特点 1数据与指令都存储在存储器中 2每条指令的执行周期：T=TF+TD+TE+TS取指令Instruction

5、Fetch)TF ；令译码Instruction DecodeTD；执行指令Instruction ExecuteTE；存储StorageTS3被大多数计算机所承受。ARM7哈佛体系构造DSPARM9嵌入式系统硬件根本构造要和本钱进展裁剪和定制。嵌入式微处理器150050了自己的处理器设计部门。CPU，是嵌入式系统的核心。在应RISCIBMPowerPc,MIPSMIPS,SUNSparcARMARMMIPSARMARM32存储器次、宽度和类型等特性时，必需综合考虑价格、性能和功耗等因素。嵌入式存储Cache、主存储器和关心存储器CFSD 组成。嵌入式系统常使用FlashROMPC Flash

6、ROMRAM。高速缓存是一种小型、快速的存储器，它保存局部主存内容的拷贝, 削减访问主存储器的所花的访问时间。数据CACHECACHECPU器主数据地址存图3高速缓存Cache主存的容量较大256KB256MB，甚至更大，它可依据具体的应用600MBGB。ROM、FlashROM闪存、动态随机访问存储器DRAM、静态随机访问存储器SRAM、同步动态随机访问存储器SDRAMCD-ROM外设及接口嵌入式系统与外界交互需要肯定形式的外设，片外其它设备通过外设接口类很多，如下：输入/输出设备。CRT、LCD息输入/输出设备，应用格外广泛。触摸屏可以便利的实现鼠标和键盘的功能。(2)通信接口。全部计算机

7、通信接口在嵌入式领域中都有着广泛的应用。应、RS-485、USB、CANGPIO。用户有特别需求时，预留可扩展存储接口。嵌入式系统的软件构造4RTOSAPI(1)驱动层程序驱动层程序是嵌入式系统中不行缺少的重要局部，使用任何外部设备都需HALBSPRTOS实时多任务操作系统主要用来完成嵌入式实时应用的任务调度和把握等核RTOSRTOSAPI。RTOS4 RTOS操作系统的应用程序接口 APIAPIApplication Programming Interface,应用程序接口是一系列简单的函数、消息和构造的集合体。嵌入式操作系统下的 API 和一般操作系统下的APIAPI：在计算机系统中有AP

8、IAPIAPI写。应用程序CPU其他程序破坏。实际的嵌入式系统应用软件建立在系统的主任务Main Task根底之上。于系统的消息队列。常用的嵌入式操作系统包括：LinuxUNIXUNIXUNIXLinuxuc/os-II 操作系统。uc/os-II 操作系统是一个可裁剪、源码开放、构造的 uc/os-II 具有良好的可扩展性，例如，系统本身不支持文件系统，但是假设需要也可自行参加文件系统的内容。Windows CE 操作系统。Windows CE 操作系统是针对有限资源的平台而设Windows CE 操作系统最大特点是能供给与 PC 类似的图形界面和主要的应用程序。只要是对 PC 上的 Win

9、dows 操作系统生疏的用户，就可很快的使用基于Windows CE流水线技术CPU 的运行效率。取指译码执行add取指译码执行add取指译码执行sub取指译码执行cmp时间ARM7 为例，ARM 3 级流水线分别为：取指级：取指级完成程序存储器中指令的读取，并放入指令流水线中。译码级：对指令进展译码 ，为下一周期预备数据路径需要的把握信号。“占有”译码规律，而不“占有”数据路径。移位，ALU产生相应的运算结果并回写到目的存放器中，ALU的结果则依据指令需求来更改状态存放器的条件位。ARM9 5 级流水线：I-CacheD-Cache，把存储器的取指与数据存取分开；增加了数据写回的特地通路和存

10、放器； 取指令；指令译码、存放器读、分支目标计算及执行；ALU操作；Cache 访问； 取指：指令从存储器中取出，放入指令流水线。译码：指令译码，从存放器中读取存放器操作数。在存放器组中有 3 个操作数读端口，因此大多数 ARM 指令能在一个周期内读取其操作数。执行：把一个操作数移位，产生ALU的结果。假设指令是LoadStore，ALU 中计算存储器的地址。缓冲/数据：假设需要，则访问数据存储器。否则，ALU 的结果只是简洁地缓冲一个时钟周期，以便使全部指令具有同样的流水线流程。回写：将指令产生的结果回写到存放器，包括任何从存储器读取的数据。ARM7微处理器系列主要特点 32 RISC 处理

11、器，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。其具有如下特点：具有嵌入式 ICE-RT 规律，调试便利。100mW 左右0.9MIPS/MHZ的三级流水线构造。 Win CE、LinuxARM9、ARM10E 系列兼容，便于用户的产品升级换代；主频0.9MIPS/MHz 。ARM7TMDI 是目前使用最广泛的 32 位嵌入式 RISC 处理器，属低端 ARM 0.35um0.25um3.31.2v87mW。ARM9微处理器系列主要特点ARM9E 系列微处理器为综合型处理器，使用单一的处理器内核供给了微统的简单程度。具有以下特点：支持 DSP 指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合； 300MIPS；32 ARM 16 Thumb 指令集；32 AMBA 总线接口；支持 VFP9 浮点处理协处理器MMUWin CE、Linux 等操作系统，MPU 支持实时操作系统。CacheCache，具有更高的指令和数据处理力量。ARM9E数字消费品和网用场合。ARM10E微处理器系列主要特点 ARM9 处理芯片的功耗，在一样的工艺下其性能是 ARM9 的 2 倍。具有以下特点：支持 DSP 指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合； 400MHz 左右；32 ARM 16 Thumb 指令集；32 AMBA 总线接口；支持 VFP10 浮