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嵌入式系统常用I

本课件将深入探讨嵌入式系统常用I，涵盖基础知识、硬件架构、外围设备、实时操作系统以及开发环境等方面，旨在为学习嵌入式系统技术的同学提供一个完整的学习框架。

嵌入式系统概述

定义

嵌入式系统是指一种专用的计算机系统，它通常被集成到其他设备中，并为特定任务提供控制和功能。这些系统通常以硬件和软件的紧密结合为特点，并具有高可靠性、实时性、低功耗和小型化的特点。

应用领域

嵌入式系统广泛应用于各种领域，例如工业自动化、消费电子、医疗器械、汽车电子、航空航天等。

嵌入式系统分类

按功能分类

控制类、数据采集类、信息处理类等。

按应用领域分类

工业自动化、消费电子、医疗器械、汽车电子等。

按处理器分类

微控制器、微处理器、数字信号处理器等。

按操作系统分类

实时操作系统、单片机操作系统、嵌入式Linux等。

硬件架构

处理器

嵌入式系统中使用的处理器通常是微控制器或微处理器，它们负责执行程序和控制系统运行。

存储器

存储器用于存储程序、数据和系统配置信息。常见的存储器类型包括ROM、RAM、EEPROM和Flash。

输入输出设备

输入输出设备是嵌入式系统与外部世界交互的桥梁，包括键盘、显示器、传感器、执行器等。

系统总线

系统总线用于连接处理器、存储器和外围设备，提供数据、地址和控制信号的传输通道。

处理器类型

1

微控制器（MCU）是一种集成度很高的芯片，通常包含CPU、存储器、I/O设备和定时器等功能模块，适用于控制和数据采集类的应用。

2

微处理器（MPU）是一种更通用的芯片，主要负责执行程序，通常需要外部存储器、I/O设备和总线控制器等支持，适用于信息处理类的应用。

3

数字信号处理器（DSP）是一种专门为处理数字信号而设计的处理器，具有高速数据处理能力，适用于音频、视频、图像处理等应用。

微控制器

微控制器通常用于控制类应用，例如家用电器、工业设备、汽车电子等。它们具有以下特点：

集成度高，体积小，价格低廉

低功耗，适合电池供电

实时性强，可用于控制和数据采集

开发环境相对简单，易于入门

常见的微控制器厂商包括Atmel、TI、ST等。

微处理器

微处理器通常用于信息处理类的应用，例如智能手机、平板电脑、工业控制系统等。它们具有以下特点：

通用性强，可运行各种操作系统

性能高，可处理复杂的计算任务

可扩展性强，可根据需要扩展内存、外设等

开发环境较为复杂，需要一定的学习成本

常见的微处理器厂商包括Intel、AMD、ARM等。

数字信号处理器

数字信号处理器是一种专门为处理数字信号而设计的处理器，具有高速数据处理能力，适用于音频、视频、图像处理等应用。它们具有以下特点：

高性能，能够快速处理大量数据

专用指令集，针对数字信号处理进行优化

高能效，能够在低功耗情况下实现高性能

开发环境相对复杂，需要专门的工具和知识

常见的数字信号处理器厂商包括TI、ADI、Freescale等。

存储器

存储器是嵌入式系统中的重要组成部分，用于存储程序、数据和系统配置信息。根据存储器的功能和特性，可以将其分为以下几种类型：

ROM（只读存储器）：用于存储不可修改的程序和数据，例如引导程序、系统软件。

RAM（随机存取存储器）：用于存储可读写的程序和数据，例如正在运行的程序、用户数据等。

EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）：一种可以反复擦除和写入的存储器，用于存储系统参数、用户配置文件等。

Flash：一种非易失性存储器，具有较高的读写速度和较长的寿命，用于存储程序、操作系统和用户数据等。

存储器分类

存储器按其功能和特性可以分为以下几种类型：

ROM（只读存储器）：用于存储不可修改的程序和数据。

RAM（随机存取存储器）：用于存储可读写的程序和数据。

EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）：可以反复擦除和写入的存储器。

Flash：一种非易失性存储器，具有较高的读写速度和较长的寿命。

ROM

ROM（只读存储器）是一种非易失性存储器，其内容在出厂后无法修改。它通常用于存储引导程序、系统软件和不可修改的数据。

ROM中的数据在断电后也不会丢失。

ROM的写入速度较慢，但读速度较快。

ROM的容量通常较小。

常见的ROM类型包括MASKROM、PROM、EPROM和UVEPROM。

RAM

RAM（随机存取存储器）是一种易失性存储器，其内容在断电后会丢失。它通常用于存储正在运行的程序、用户数据和系统变量。

RAM的读写速度很快，是系统中最常用的存储器。

RAM的容量通常比较大。

RAM是一种易失性存储器，需要持续供电才能保持数据。

常见的RAM类型包括DRAM、SRAM和SDRAM。

EEPROM

EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）是一种非易失性存储器，可以反复擦除和写入。它通常用于存储系统参数、用户配置文件和校