嵌入式硬件系统基础.pdf

嵌入式硬件系统基本组成 嵌入式微处理器 嵌入式系统总线 嵌入式存储系统 嵌入式系统的硬件架构 是以嵌入式处理器 为中心，由存储器、 I/O设备、通信模 块及电源等必要的 辅助接口组成。 ◦ 嵌入式微处理器 ◦ 总线 ◦ 存储器 ◦ I/O接口和设备 ◦ 电源  每个嵌入式系统至少包含一个嵌入式微处理器  嵌入式微处理器体系结构可分为： ◦ 冯•诺依曼（Von Neumann）结构 ◦ 哈佛（Harvard）结构 地址 地址 主存储器 CPU 数据存储器 CPU 数据 数据 地址 MOV r8,#8 PC 程序存储器 PC MOV r8,#8 指令 冯•诺依曼结构 哈佛结构 ◦传统的微处理器采用的冯·诺依曼结构将指令 和数据存放在同一存储空间，统一编址，指令 和数据通过同一总线访问。 ◦哈佛结构则是一种并行体系结构，程序和数据 存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数 据存储器是两个相独立的存储器，每个存储器 独立编制、独立访问。与之相对应的是系统中 设置的两条总线（程序总线和数据总线），使 数据的吞吐率提高了一倍。 嵌入式微处理器的指令系统分为：  RISC（Reduced Instruction Set Computer）  CISC（Complex Instruction Set Computer）  嵌入式微处理器有许多不同的体系，即使在同一体 系中也可能具有不同的时钟速度和总线数据宽度、 集成不同的外部接口和设备。  据不完全统计，目前全世界嵌入式微处理器的品种 总量已过千种，有几十种嵌入式微处理器体系，主 流体系有ARM、MIPS、PowerPC、SH、 X86等。  嵌入式系统的总线一般集成在嵌入式微处理器 中。  从MPU角度看，总线可分为片外总线(如： PCI、ISA等)和片内总线 （如：AMBA、 AVALON、OCP、WISHBONE等）。  选择总线和选择EMPU密切相关，总线的种类 随不同的微处理器的结构而不同。  嵌入式系统的存储器包括主存和外存。  多数嵌入式系统的代码和数据都存储在处理 器可直接访问的存储空间即主存中 。  系统上电后在主存中的代码直接运行。主存 速 度 快 ， 一 般 用 ROM 、 EPROM 、 Nor Flash、SRAM、DRAM等存储器件。  目前有些嵌入式系统除了主存外，还有外存。外 存是处理器不能直接访问的存储器，用来存放各 种信息，相对主存而言价格低、容量大的特点。  在嵌入式系统中一般不采用硬盘而采用电子盘做 外存，电子盘的主要种类有 ◦ NandFlash ◦ SD （Secure Digital）卡 ◦ CompactFlash、Memory Stick ◦ SmartMedia、MultiMediaCard、 ◦ DOC（Disk On Chip）等。  嵌入式系统的多数I/O接口和部分设备集成在EMPU 中。  I/O接口主要有： ◦ 中断控制器、DMA、串行和并行接口等，  I/O设备主要有： ◦ 定时器（Timers）、计数器（counters） ◦ 看门狗（watchdog timers） ◦ RTC、UARTs ◦ PWM（Pulse width modulator）、AD