嵌入式系統的分類與組成

2021-10-07 09:30:12 字數 3347 閱讀 4107

(1) 嵌入式微處理器(embedded microprocessor unit, empu)

• 嵌入式微處理器的基礎是通用計算機中的cpu。在應用中,將微處理器裝配在專門設計的電路板上,只保留和嵌入式應用有關的母板功能,這樣可以大幅度減小系統體積和功耗。為了滿足嵌入式應用的特殊要求,嵌入式微處理器雖然在功能上和標準微處理器基本是一樣的,但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種增強。

• 和工業控制計算機相比,嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優點,但是在電路板上必須包括rom、ram、匯流排介面、各種外設等器件,從而降低了系統的可靠性,技術保密性也較差。

• 嵌入式處理器目前主要有advanced risc machines公司的arm、silicon

graphics公司的mips、ibm和motorola的power pc 、intel的x86和i960晶元、amd的am386em、hitachi的sh risc晶元。

(2) 嵌入式微控制器(microcontroller unit , mcu)

• 嵌入式微控制器又稱微控制器。嵌入式微控制器一般以某一種微處理器核心為核心,晶元內部整合rom、eprom、ram、flash ram、匯流排、匯流排邏輯、定時/計

數器、watchdog、序列口、脈寬調變輸出、a/d等各種必要功能和外設。與嵌入

式微處理器相比,微控制器的最大特點是單片化,體積大大減小,從而使功耗和成本下

降、可靠性提高。

• 和嵌入式微處理器相比,微控制器的最大特點是單片化,體積大大減小,從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統工業的主流,佔整個嵌入式市場份額的70%。微控制器的片上外設資源一般比較豐富,適合於控制,因此稱微控制器。

• 通用系列:8051、p51xa、mcs-251、mcs-96/196/296、c166/167、mc68hc05/11/12/16、68300等。

• 半通用系列:支援usb介面的mcu 8xc930/931、c540、c541;

• 專用系列:支援i2c、can-bus、lcd的mcu及相容系列。

• 目前有許多微處理器逐漸演化為微控制器(mcu)比如arm,因此這些概念開始交叉融會。

(3) 嵌入式dsp處理器( embedded digital signalprocessor , edsp)

① dsp處理器經過單片化、emc改造、增加片上外設成為嵌入式dsp處理器,ti的

tms320c2000/c5000等屬於此範疇;

② 在通用微控制器或嵌入式片上系統(system on chip) soc中增加dsp協處理器,例如intel的mcs-296和infineon(siemens)的tricore。

• 嵌入式系統的智慧型化是推動嵌入式dsp處理器發展的另乙個因素,如:各種帶有智慧型邏輯的消費類產品,生物資訊識別終端,帶有加解密演算法的鍵盤,adsl接入、實時語音壓解系統,虛擬實境顯示等。這類智慧型化演算法一般運算量較大,特別是向量運算、指標線性定址等較多,而這些正是dsp處理器的長處所在。

• 嵌入式dsp處理器有代表性的是:ti的tms320系列和motorola的dsp56000系列。

(4) 嵌入式片上系統(system on chip)

• soc是嵌入式系統的一種新形式,是將微處理器、模擬ip核、數字ip核和儲存器(或片外儲存控制介面)整合在單一晶元上。它通常是客戶定製的,或是面向特定用途的標準產品,在一塊矽片裡實現了能完成乙個計算機系統功能所需要的硬體積體電路和嵌入式軟體,屬於計算機與微電子的新興交叉學科。

• soc 的設計基礎是ip(intellectual property)復用技術。

• ip 模組是一種預先設計好,已經過驗證,具有某種確定功能的積體電路、器件或部件。

• 2 種不同形式:軟ip 核(soft ip core)和硬ip 核(hard ip core)

• soc的優勢:

• 降低耗

• 減少體積

• 豐富系統功能

• 提高速度

• 節省成本

嵌入式系統由硬體軟體兩大部分組成,用於實現對其他裝置的控制、

監視或管理等功能。前者是整個系統的物理基礎,它提供軟體執行平台和通

信介面;後者實際控制系統的執行。

硬體:嵌入式微處理器、外圍電路、外圍硬體裝置。

軟體:bootloader、嵌入式作業系統、使用者的應用程式等。

(一)、硬體

硬體:嵌入式微處理器、外圍電路、外圍硬體裝置。

➢cpu是嵌入式系統的核心處理器,又稱為嵌入式微處理器,負責控制整個嵌入式系統的執行;

➢外圍電路包括嵌入式系統的記憶體、i/o埠、復位電路、adc/dac(模數轉換器/數模轉換器)和電源等,與核心處理器一起構成乙個完整的嵌入式目標系統。

➢ sram(static random access memory)為靜態隨機儲存器

➢ flash為快閃儲存器器,固態儲存器

➢ dram(dynamic random access memory)為動態隨機儲存器

➢外部裝置指嵌入式系統與真實環境互動的各種裝置,包括通用序列匯流排usb(universal serial bus)、儲存裝置、滑鼠、鍵盤、液晶顯示器(lcd,liquidcrystal display)、紅外線資料傳輸(irda,infrared data association)和列印裝置等。

(二)、軟體

• 軟體:bootloader、嵌入式作業系統、使用者的應用程式。

➢bootloader完成硬體環境的初步初始化,為韌體庫或作業系統設定乙個可以

執行、工作的環境。

➢作業系統控制著應用程式與硬體的互動,完成實時和多工操作;或者使用者程

序通過韌體庫與硬體進行互動。

➢應用程式控制著系統的運作和行為,完成各種設計功能。

嵌入式系統的軟體可分成4個層次

① 裝置驅動介面(ddi)負責嵌入式系統與外部裝置的資訊互動;

② 實時作業系統(rtos)分成基本和擴充套件兩部分,

➢ 基本功能是作業系統的核心,負責整個系統的任務排程,儲存分配、時鐘管理

和中斷管理,提供檔案、圖形使用者介面(gui)等基本服務;

➢ 擴充套件功能是為使用者提供作業系統的擴充套件功能,包括網路、資料庫等;

③ 可程式設計應用介面(api)也稱為程式設計中介軟體、應用中間軟體,是為編制應用程式提供

的各種程式設計介面庫,它針對不同應用領域、不同的安全要求分別構建,從而減輕應用

開發者的負擔;

④ 應用軟體是針對不同應用而由開發者自己編寫的軟體。

嵌入式系統的組成

整個嵌入式系統而言,可以分為三個部分1.uboot 2.kernel 3.檔案系統。其中kernel中以vfs去支援各種檔案系統,如yaffs,ext3,cramfs等等。yaffs yaffs2是專為嵌入式系統使用nand型快閃儲存器而設計的一種日誌型檔案系統。在核心中以vfs來遮蔽各種檔案系統的...

嵌入式系統硬體組成

嵌入式系統的硬體主要包括 嵌入式處理晶元 嵌入式系統儲存器 i o介面及常用的i o裝置 典型arm處理晶元以及嵌入式互連通訊介面。嵌入式最小硬體系統有 電源電路 時鐘電路 復位電路 jtag測試介面 典型的嵌入式系統硬體有嵌入式最小系統 前向通道 後向通道 人機互動通到以及相互互聯通訊通道等組成。...

小結嵌入式系統組成結構

今天覆習且畫一下嵌入式系統組成結構圖 1.微處理器 2.儲存器 系統用來存放和執行 包括cache,主存,和輔助儲存器。cache 整合在處理器內部,存放處理器最近時段間使用最多的 和資料 用於快取 容量小速度快,資料cache 指令cache 主存 位於處理器內部或外部,處理器直接訪問的暫存器,存...