 |
|
嵌入式系統的硬件架構 |
|
|
嵌入式系統主要由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶應用軟件等部分組成，其體系結構如下圖所示。
從該圖中可以清楚地看到嵌入式系統體系結構上下層之間的關系。其中，硬件平臺包括嵌入式處理器和外圍設備，它們位于嵌入式系統結構中的底層；嵌入式操作系統與通用操作系統的功能類似，為用戶屏蔽硬件底層的具體細節，提供了一個透明的操作空間；而應用軟件則是位于嵌入式操作系統之上的，當然，用戶也可以直接在嵌入式操作系統之上進行開發。 本文主要來介紹一下嵌入式系統的硬件架構，也就是嵌入式處理器以及外圍設備的相關知識。 1．嵌入式處理器 嵌入式處理器是各嵌入式系統的核心部件，其功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力、電磁兼容性等方面均受到應用要求的制約，嵌入式處理器包含以下部分： 嵌入式處理器可以分為3類：嵌入式微處理器、嵌入式微控制器和嵌入式DSP（Digital Signal Processor）。 嵌入式微處理器就是和通用計算機的微處理器對應的CPU。在應用中，一般是將微處理器裝配在專門設計的電路板上，母板上只保留與嵌入式相關的功能即可，這樣可以滿足嵌入式系統體積小、功耗低的要求。 嵌入式微控制器又稱單片機，它將CPU、存儲器（少量的RAM、ROM，或兩者都有）和其他外設封裝在同一片集成電路里。 嵌入式DSP專門用來對離散時間信號進行極快的處理計算，提高編譯效率和執行速度。DSP正在大量進入數字濾波、FFT、譜分析、圖像處理等領域。 本書所講的嵌入式處理器主要指嵌入式微處理器。(推薦閱讀：如何選擇嵌入式微處理器) 嵌入式微處理器與通用微處理器既有相似之處，也有不少的區別，其比較如下。 相似點有以下兩項。 對外的接口：各類總線及輔助電路接口。 不同點有以下幾項。 小知識： 嵌入式微處理器的種類極為豐富，32位的嵌入式微處理器就有10多種。從下圖可以看出，全球僅有4%的計算機處理芯片用于通用計算機中，而更多的則是用于嵌入式系統中。
嵌入式微處理器內核按體系結構分類，可以分為以下幾個系列。 各內核的特點及應用如下表所示。 嵌入式處理器內核特點及應用 2．外圍設備 外圍設備是指嵌入式系統中用于完成存儲、通信、調試、顯示等輔助功能的其他部件。目前常用的嵌入式外圍設備按功能可以分為：存儲設備（如RAM、SRAM、Flash等）、通信設備（如RS-232接口、SPI接口、以太網接口等）和顯示設備（如顯示屏等）。 常見的存儲設備有RAM、SRAM、ROM、Flash等，這些存儲設備在嵌入式系統開發過程中是非常重要的。 （1）RAM、SRAM、DRAM。 根據掉電數據是否丟失，存儲器可以分為RAM（隨機存取存儲器）和ROM（只讀存儲器），其中RAM的訪問速度比較快，但掉電后數據會丟失，而ROM掉電后數據不會丟失。人們通常所說的內存即指系統中的RAM。 RAM又可分為SRAM（靜態存儲器）和DRAM（動態存儲器）。 SRAM是利用雙穩態觸發器來保存信息的，只要不掉電，信息是不會丟失的。 DRAM是利用MOS（金屬氧化物半導體）電容存儲電荷來儲存信息的，因此必須通過不停地給電容充電來維持信息。DRAM的成本、集成度、功耗等明顯優于SRAM。 通常人們所說的SDRAM是DRAM的一種，它是同步動態存儲器，利用單一的系統時鐘同步所有的地址數據和控制信號。使用SDRAM不但能提高系統表現，還能簡化設計、提供高速的數據傳輸，在嵌入式系統中經常使用。 （2）ROM、Flash。 Flash是一種非易失閃存技術，由于它具有和ROM一樣掉電數據不會丟失的特性。Flash主要分為NOR Flash和NAND Flash兩種。 NOR Flash的特點是在芯片內執行（Execute In Place），這樣應用程序可以直接在Flash內運行，不必再把代碼讀到系統RAM中。 NAND Flash能提供極高的單元密度，可以達到高存儲密度，NAND讀和寫操作采用512字節的塊，單元尺寸幾乎是NOR器件的一半，同時由于生產過程很簡單，大大降低了生產的成本。NAND Flash中每個塊的大擦寫次數是100萬次，是NOR Flash的10倍，這些都使得NAND Flash越來越受到人們的喜愛。 它們之間的關系如下圖所示。
熱點鏈接：
1、什么是嵌入式系統
|
