嵌入式系统原理与开发Ch1-嵌入式系统概述.ppt

1.2 嵌入式系统分类 分类标准 嵌入式系统可有许多不同的分类方法。 按照嵌入式系统的复杂度分类； 按照嵌入式系统的组成分类； 按照嵌入式处理器的位数分类； 按照嵌入式系统的实时性分类； 按照嵌入式系统的领用领域分类等。 1.2 嵌入式系统分类 1.按照嵌入式系统的复杂度分类 简单嵌入式系统的软硬件复杂度都比较低。例如，常用的有8位或16位单片机系统，不使用操作系统，只有一个监控程序和应用程序。 复杂嵌入式系统的软硬件复杂度都比较高。通常，在硬件上需要使用32微处理器，在软件上含有嵌入式操作系统，这类嵌入式系统集成度高、接口丰富、功能强大。 1.2 嵌入式系统分类 2.按照嵌入式系统的实时性分类 ① 硬实时系统 硬实时系统是指系统要确保在最坏情况下的服务时间，即对于事件响应时间的截止期限必须得到满足，而且其响应时间时刻计算的。比如汽车、舰船、飞机、导弹、卫星的控制等就是这样的系统；通常，工业控制系统也是实时系统。 ② 软实时系统 软实时系统就是那些从统计的角度来说，一个任务能够得到确保的处理时间，到达系统的事件也能够在截止期限前得到处理，但违反截止期限并不会带来致命的错误。如手机就是一种软实时系统；MP3等媒体播放器也是软实时系统。 ③ 非实时系统 系统对实时性没有明确的要求，也就是说没有事件响应时间的截止期限，对事件的响应完全由系统自身工作状态所决定。 1.2 嵌入式系统分类 3.按照嵌入式处理器的位数分类 嵌入式处理器是嵌入式系统的硬件核心。嵌入式处理器一般可分为8位、16位、32位嵌入式处理器。那么，嵌入式系统一般也可根据所采用的嵌入式处理器分为8位、16位、32位嵌入式系统。 8位和16位的嵌入式系统通常是以8位和16位微控制器（单片机）为核心构成的简单嵌入式系统，广泛地应用于控制系统、家用电器、汽车电子等。 32位嵌入式系统通常是以32位微处理器或微控制器为核心构成的复杂嵌入式系统，广泛地应用于需要进行手机、消费电子、医疗电子、网络设备等。 1.2 嵌入式系统分类 4.按嵌入式系统的组成分类 嵌入式系统是嵌入式计算系统。按照其组成，可分为嵌入式系统硬件和嵌入式系统软件两大构建。 ① 嵌入式系统硬件 以嵌入式处理器为核心，以丰富的功能接口部件为外围扩展层构建的。外设接口部件一般是以其接口控制器芯片（如USB控制器）为核心搭建的，通过标准的扩展总线与嵌入式处理器实现连接。在嵌入式系统硬件设计中，通常只要把处理器和控制器进行物理连接就可以实现外设接口扩展了。 嵌入式处理器又以处理器核（如ARM核）为核心，片内集成适当的接口控制器（称为片内外设）构成的。例如，基于ARM核处理器S3C44B0X的内部就封装了Cache、I2C、UART、USB、LCD控制器等十几种片内外设。在嵌入式系统设计中，所需要的外围接口电路越来越少。 1.2 嵌入式系统分类 4.按嵌入式系统的组成分类 ② 嵌入式系统软件 嵌入式系统软件一般来说是由嵌入式操作系统和应用软件两部分组成的。本书中的嵌入式系统软件可以分成启动代码（BootLoader）、操作系统内核与驱动、文件系统与应用程序等几部分。 BootLoader是嵌入式系统的启动代码，主要用来初始化处理器、必须使用的控制器、传递内核启动参数给嵌入式操作系统内核，使得内核可以按照所设定的参数要求启动。操作系统内核则主要有4个任务：进程管理、进程间通信与同步、内存管理及I/O资源管理。驱动程序主要提供给上层应用程序，是处理器、外设接口控制器和外部设备进行通信的一个媒介。文件系统则可以让嵌入式软件工程师灵活方便地管理系统。应用程序才是真正针对需求的、才有可能是嵌入式软件工程师完全自主开发的。 1.3 嵌入式系统组成结构 嵌入式系统组成结构概述 嵌入式系统由硬件平台和软件平台两部分组成。 硬件平台主要由嵌入式处理器、外设控制器芯片和硬件设备组成； 软件平台主要由BootLoader、嵌入式操作系统、驱动程序和应用软件组成。 随着芯片技术的不断发展，嵌入式处理器的主频也越来越高，多处理器、多核处理器平台也逐渐应用在嵌入式领域。嵌入式系统的组成也将由单核、低频设计进入多核、高频设计。 1.3 嵌入式系统组成结构 1.典型嵌入式系统的组成结构 图1.1完整地描述了 典型嵌入式系统的硬 件和软件的组成结构。 用户级片外外设/外接口层 协处理器/逻辑控制 芯片级片内外设/内接口层-SoC/SOPC 存储器 内核层 CPU-ARM Core MMU/Cache GPIO RTC CTC INTC DMAC TCP/IP USB CAN IIC IIS UART ADC/DAC FPGA/CPLD LCD SRAM Flash SDRAM EEPROM