文章目录
- 基本概念
- 嵌入式系统的组成结构
- 嵌入式操作系统
- 嵌入式软件开发环境
- 硬件基础简介
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基本概念
嵌入式计算机：把嵌入到对象体系中、实现对象体系智能化控制的带有微控制器的计算机，称作嵌入式计算机
嵌入式系统：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
特点：
- 具有较长的生命周期
- 嵌入式系统的目标代码通常固化在非易失性存储芯片中
- 操作系统一般是实时操作系统（RTOS），具有实时约束
- 需要专用开发工具和方法进行设计
- 微处理器通常包含专用调试电路
分类：
- 按表现形式及使用硬件分为
- 芯片级嵌入
- 模块级嵌入
- 按系统实时性需求分为
- 非实时系统（如PDA）
- 软实时操作系统（如消费类产品）
- 硬实时系统（工业实时控制系统）
嵌入式系统的组成结构
硬件基本结构:以嵌入式处理器为中心，配置存储器、I/O设备、通信模块以及电源等必要的辅助接口组成
软件基本结构：设备驱动层、实时操作系统（RTOS）、应用程序接口(API)层、实际应用程序层
启动程序BootLoader介绍
开机初始化处理器配置，初始化硬件等
- 系统加电复位后，CPU从由复位地址上取指令，将首先执行Boot Loader程序。
- 系统启动通常两种方式
- 一种是可以直接从Flash启动
- 另一种是可以将压缩的内存映像文件从Flash中复制、解压到RAM，在从RAM启动
嵌入式微处理器
对应pc中的CPU
嵌入式微控制器
又称单片机，它将CPU、存储器（少量RAM、ROM或两者都有）和其他外设封装在同一片集成电路里
与微处理器相比，特点是单片化，体积大大减少，从而是功耗和成本下降、可靠性提高。
嵌入式DSP
DSP(Digital Signal Processor)数字信号处理器
嵌入式SoC
SoC(System on Chip)系统级芯片
可编程片上系统–SOPC
技术基础:
- 超大规模可编程逻辑器件及其开发工具的成熟
- FPGA密度提高，成本大大下降，设计、综合、仿真、测试工具性能飞速提高
- 微处理器/DSP以IP核的形式方便的嵌入FPGA中
- 基于IP Core的开发深入人心
嵌入式外围接口电路和设备接口
- 存储器类型（易失性存储器（RAM)、非易失性存储器（ROM、FLASH和NvRAM））
- 输入输出设备
- 通信接口
- 设备扩展接口
- 电源及辅助设备
嵌入式操作系统
必须提供以下管理功能
- 多任务管理
- 存储管理
- 周边资源管理
- 中断管理
嵌入式软件开发环境
- 交叉开发环境
- 软件模拟环境
- 评估电路板
嵌入式应用软件开发步骤：
- 开发环境建立
- 源文件编辑阶段
- 交叉编译
- 链接
- 重定位和下载
- 调试
为提高软件开发的可移植性和可重用性可采纳下列方法
- 多用高级语言少用或者不用汇编语言
- 将不可已知部分局部化
- 宏定义和函数
硬件基础简介
冯洛伊曼体系结构
哈佛体系结构
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CISC复杂指令集：
- 具有大量指令和寻址方式
- 8/2原则：80%的程序只使用20%的指令
- 大多数程序只使用少量的指令就能够运行
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RISC精简指令集
- 在通道中只包含最有用的指令
- 确保数据通道快速执行每一条指令
- 使CPU硬件结构设计变得更加简单
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流水线技术：
几个指令可以并行执行
提高了CPU的运行效率
内部信息流要求通常流动
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桶型移位器
通型移位器可以加快一维速度 -
指令密度
- 在执行同等操作步骤序列前提下，单位内存所容纳的机器指令数
- 为完成特定的运算操作，存放机器指令所需的内存空间大小
- 是衡量一个指令系统的设计是否精巧，是否合理的重要指标。
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看门狗定时器
是用来引导嵌入式处理器脱离死锁工作状态的部件。是处理器的一个有用的特色硬部件。
嵌入式开发的考虑要素
- 功能可靠使用、便于升级
- 实时并发处理，即使响应
- 体积符合要求，结构紧凑
- 接口符合规范，易于操作
- 配置精简稳定，维护便利
- 功耗管理严格，成本低廉
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未完待续
