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嵌入式系统期末考试总结 嵌入式系统的定义 什么是嵌入式系统：是将计算机硬件和软件结合起来，构成一个专门的计算装置，完成特定的功能和任务。它工作在一个与外界发生交互并受到时间约束的环境中，在没有人工干预的情况下进行实时控制。由于被嵌入对象的体系结构、应用环境要求不同，因此嵌入式系统可分为有许多种类。 根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。 一般定义：“以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁减，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。” 2 嵌入式系统的组成 嵌入式系统是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件所组成。如下图所示： 图1 嵌入式系统的组成 1）嵌入式系统硬件系统 嵌入式系统的硬件是以嵌入式处理器为核心，配置必要的外围接口部件。 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 （1）硬件开发工具包括 ：仿真器等 ；其它（示波器等） （2）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。 2．1 嵌入式系统基本硬件架构 嵌入式系统基本硬件架构主要包括有处理器、外围电路及接口和外部设备三大部分。其中外围电路一般包括有时钟、复位电路、程序存储器、数据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基础上增加电源电路、时钟电路和存储器电路（ROM和RAM等），就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。 2．2 嵌入式 系统的软件组成 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 通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。具有编码体积小，面向应用，可裁剪和移植，实时性强，可靠性高，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），包括语言编译器、连接定位器、调试器等。 嵌入式系统的开发平台一般有4部分组成：硬件平台、操作系统、编程语言和开发工具。 2.3 嵌入式系统的特点 采用32位RISC嵌入式微处理器和实时操作系统组成的嵌入式控制系统，与传统基于单片机的控制系统和基于PC的控制方式相比，具有以下突出优点： 性能方面：采用32位RISC结构微处理器，主频从30MHz到1200MHz以上，处理能力大大超出单片机系统，接近PC机的水平，但体积更小，能够真正地“嵌入”到设备中； 实时性方面：嵌入式机控制器内嵌实时操作系统（RTOS），能够完全保证控制系统的强实时性； 人机交互方面：嵌入式控制器可支持大屏幕的液晶显示器，提供功能强大的图形用户界面，这方面与PC机相比略要逊色一些； 系统升级方面：嵌入式控制器可为控制系统专门设计，其功能专一，成本较低，而且开放的用户程序接口（API）保证了系统能够快速升级和更新。 通常是面向特定应用的； 空间和各种资源相对不足，必须高效率地设计，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； 不具备自举开发能力 ，必须有一套开发工具和环境才能进行开发 以下为以ARM为主的嵌入式系统的体系架构 1 嵌入式系统的硬件结构 1.1 冯.诺依曼结构 冯.诺依曼结构计算机系统是由一个中央处理单元（CPU）和一个存储器组成。这个存储器存储全部的数据和指令，并且可以根据所给的地址对其进行读写操作。数据和指令都存在一个存储器中的计算机被称为冯.诺依曼结构计算机。 1.2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 Fetch)TF ； 令译码（Instruction Decode）TD； 执行指令（Instruction Execute）TE； 存储（Storage）TS 3）被大多数计算机所采用。 通常使用的ARM7就是属于冯诺依曼体系。 1.2 哈佛体系结构 哈佛体系结构计算机为数据和程序提供了各自独立的存储器，程序计数器只指向程序存储器而不指向数据存储器。独立的程序存储器和数据存储器为数字处理提