嵌入式系统：嵌入式系统硬件基础.ppt

我们可以根据对任务截止时间（deadline）的要求，将实时系统进行分类。由于时限对系统性能的影响程度不同，实时系统还可划分为软实时系统（softreal-time-systems）和硬实时系统（hardreal-time-systems）。效益时间开始时间时限一个软时限事件示意图如果一个任务时限到来之前这个任务尚未完成，对于软实时来说还是可以容忍的，只会降低系统性能。效益时间开始时间时限一个硬时限事件示意图破坏而对于硬实时系统则是不允许的，这样所带来的后果是无法预测的，甚至是灾难性的。衡量实时系统有以下三个指标：响应时间(ResponseTime)：是计算机识别一个外部事件到作出响应的时间。生存时间(SurvivalTime)：是数据有效等待时间,在这段时间里数据是有效的。吞吐量(Throughput)：是在一给定时间内,系统可以处理的事件总数。实时系统到底有多快？实时系统的响应要“足够快”，这个“足够快”指满足要求即可。实时系统不一定是运行速度最快的代码，其对系统运行时间及响应时间的可预测性比速度本身更重要。实时系统在一个大的实时系统中，实时与非实时可以同时存在，实时任务也可以同时存在软硬两种实时。一些事件没有时限，一些事件的时限可能只是软实时的，而另一些事件的计算时间则是硬实时的，对系统产生关键影响的。实时系统对时限和可靠性的要求都比分时系统高得多。实时系统的特点有：（1）多路性。实时系统的多路性表现在对多个不同的现场信息进行采集以及对多个对象和多个执行机构实行控制。（2）独立性。每个用户向实时系统提出服务请求，相互间是独立的。在实时控制系统中对信息的采集和对象控制也是相互独立的。（3）及时性。实时系统所产生的结果在时间上有着严格的要求,只有符合时间约束的结果才是正确的。在实时系统中，每个任务都有一个截止期，任务必须在这个截止期之内完成，以此来保证系统所产生的结果在时间上的正确性。对于硬实时系统来说，如果所产生的结果不符合时间约束，那么，由此带来的错误将是严重的和不可恢复的。而对于软实时系统来说，虽然结果的产生不符合时间约束，但由此带来的错误还是可以接受的、可以恢复的。（4）同时性。一般来说，一个实时系统常常有多个输入源，因此，这就要求系统具有并行处理的能力，以便能同时处理来自于不同输入源的输入。（5）可预测性。实时系统的实际行为必须在一定的限度内，而这个限度是可以从系统的定义而获得的。这意味着系统对来自于外部输入的反应必须全部是可预测的，甚至在最坏的条件下，系统也要严格遵守时间约束。因此，在出现过载的时候，系统必须能以一种可预测的方式来保证它的实时性。（6）可靠性。可靠性一方面是指系统的正确性，即系统所产生的结果不仅在数值上是正确的，而且在时间上也是正确的；另一方面是指系统的健壮性，也就是说，虽然系统出现了错误或外部环境与定义的不符合，但系统仍然可以处于可预测状态，它仍可以运行而不会出现致命错误。嵌入式系统的组成硬件层中间层系统软件层应用层应用程序APP应用平台板级支持包（BSP）嵌入式操作系统硬件抽象层/板级支持包（HAL/BSP）D/A嵌入式微处理器通用接口A/DI/OROMSDRAM封装性通用性易用性第一部分嵌入式系统基础

1.2嵌入式系统硬件结构*控制器的功能是控制处理器，如取指令、译码、执行指令、读写内存等；运算器主要是在处理器的内部完成运算（算术运算、位运算）操作，一般只和寄存器打交道；寄存器为处理器提供内部的临时存储空间，它是处理器和内存的媒介。计算机系统的一般运行原理*CPU对内存的两种基本操作：取指令读写内存计算机系统的一般运行原理*计算机系统的一般运行原理指令和数据的概念，只有处理器才会去做区分。对于内存而言，并不会区分指令还是数据，只是在相应的位置（也就是内存的地址）放入的二进制的代码。*程序计数器在系统复位后，指向的内容是内存的某一个点区域，处理器从该处的内存依次取出指令，然后译码、执行。处理器在执行完一条指令之后，将自动将程序计数器寄存器的内容增加一个单位，然后根据其地址自动执行下一条指令。指令操作一般包括：读写内存（处理器操作内存）处理寄存器中的数据（处理器不操作内存）跳转到某个位置执行指令（给PC赋值）上述操作的组合计算机系统的一般运行原理*处理器将所有的内存映射到自己的地址空间中。对于实际内存（RAM和ROM等）的映射比较简单，即为根据地址总线和片选信号为一定大小的内存分配一个固定的地址区域，在操作的时候使用区域地址+内存内部地址来操作