嵌入式系统基本概念课件.ppt

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1、主要内容2.1嵌入式硬件系统2.2嵌入式软件系统2.3嵌入式系统的基本设计过程2.4本教程选择的软硬件平台2.1嵌入式硬件系统嵌入式系统的硬件系统是由嵌入式处理器、存储器、I/O接口电路、通信模块以及其他外部设备组成的。嵌入式处理器是核心；存储器是重要组成部分；附属电路：如时钟电路、复位电路、调试电路、监视定时器、中断控制电路等；嵌入式系统通常还包括人机交互界面，用于系统与用户的交互。2.1.1嵌入式处理器嵌入式微处理器一般具备四个特点：对实时和多任务有很强的支持能力；具有功能很强的存储区保护功能；可扩展的处理器结构，以能迅速地扩展出满足应用的高性能的嵌

2、入式微处理器；嵌入式处理器的功耗必须很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，功耗只能为mW甚至μW级。2.1.1嵌入式处理器嵌入式系统中的处理器通常分为四大类：微处理器（Micro-ProcessorUnit，MPU）微控制器（Micro-ControllerUnit，MCU）数字信号处理器（DigitalSignalProcessor，DSP）嵌入式片上系统（SystemOnChip，SoC）2.1.1嵌入式处理器1.嵌入式微处理器嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、

3、成本低、可靠性高的优点，但是在电路板上必须包括ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件，从而降低了系统的可靠性，技术保密性也较差。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上，称为单板计算机。2.1.1嵌入式处理器2.嵌入式微控制器嵌入式微控制器又称单片机，顾名思义，就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成存储器（少量ROM/EPROM、RAM或两者都有）、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口等各种必要功能模块。2.1.1嵌入式处理器2.嵌入式微控制器和嵌入式微

4、处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。2.1.1嵌入式处理器3.嵌入式数字信号处理器嵌入式数字信号处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP算法正在大量进入嵌入式领域，DSP应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP功能，过渡到采用嵌入式DSP。2.1.1嵌入式处理器4.嵌入式片上系统一般认为SoC具有以下特点：SoC应由可设计重用的IP核组成，IP核是具有复杂系统功能的能够独立出售的VLSI块；IP核应采用深亚

5、微米以上工艺技术；SoC中可以有多个MPU、DSP、MCU或其复合的IP核。2.1.2存储器存储器的物理实质是一组或多组具备数据输入输出和数据存储功能的集成电路，用于存放计算机工作所必须的数据和程序。嵌入式处理器在运行时，大部分总线周期都是用于对存储器的读/写操作，因此，存储器子系统性能的好坏将在很大程度上影响嵌入式系统的整体性能。2.1.2存储器在嵌入式系统中最常用的存储器类型分为三类：随机存取的RAM;只读的ROM;介于两者之间的混合存储器。2.1.2存储器嵌入式系统中常用的存储器类型2.1.2存储器1.随机存储器(RandomAccessMemor

6、y，RAM)RAM能够随时在任一地址读出或写入内容。RAM的优点是读/写方便、使用灵活；RAM的缺点是不能长期保存信息，一旦停电，所存信息就会丢失。RAM用于二进制信息的临时存储或缓冲存储。2.1.2存储器RAM主要有两大类存储设备，即静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）。两者都是易失性存储器，它们之间的最大差别是存储于其中的数据的寿命。SRAM的存储单元电路是以双稳态电路为基础的，因此状态稳定，只要不掉电，信息就不会丢失。DRAM的存储单元是以电容为基础的，电路简单，集成度高，功耗小，但DRAM即使不掉电也会因电容放电而丢失信息，需要定时刷新

7、。2.1.2存储器2.只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)ROM中存储的数据可以被任意读取，断电后，ROM中的数据仍保持不变，但不可以写入数据。ROM在嵌入式系统中非常有用，常常用来存放系统软件（如ROMBIOS）、应用程序等不随时间改变的代码或数据。ROM存储器按发展顺序可分为：掩膜ROM、可编程ROM（PROM）和可擦写可编程ROM（EPROM）。2.1.2存储器3.混合存储器混合存储器既可以随意读写，又可以在断电后保持设备中的数据不变。混合存储设备可分为三种：EEPROMNVRAMFLASH2.1.2存储器（1）EEPROMEEPR

8、OM是电可擦写可编程存储设备，与EPROM不同的是EEPROM是用电来实现数据的