嵌入式 | 嵌入式系统概论

嵌入式系统的硬件是以嵌入式微处理器为核心，主要由嵌入式微处理器、总线、存储器、输入/输出接口和设备组成。

嵌入式系统的软件是由初始化代码及驱动、嵌入式操作系统和应用程序等软件有机地结合在一起形成系统特定的一体化软件。

总线是CPU与存储器和设备通信的机制，是计算机各部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。

 
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嵌入式微处理器的体系结构：可以分为冯•诺依曼（VonNeumann）结构或哈佛（Harvard）结构两大类。

 
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嵌入式微处理器的指令集可以分为精简指令集系统RISC（Reduced Instruction Set Computer）和复杂指令集系统CISC（Complex Instruction Set Computer）两大类。
 

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嵌入式微处理器的性能

1. 单指令执行乘法操作
2. 每个周期执行多条指令
3. 使用多个处理器核

 

嵌入式微处理器的功耗管理

1. 降低工作电压
2. 提供不同的时钟频率
3. 关闭暂时不使用的功能块

注：影响功耗的其他因素还有总线（特别是总线转换器，可以采用特殊的技术使它的功耗最小）和存储器的大小（如果使用DRAM，它需要不断的刷新）。为了使功耗最小，总线和存储器要保持在应用系统可接受的最小规模。

 

嵌入式微处理器的成本

1. 处理器的特点 : 功能块的数目、总线类型
2. 片上存储器的大小 : 芯片的引脚数和封装形式
3. 芯片大小 : 制造工艺
4. 代码密度 : CISC、RISC、VLIW

 

主流的体系有ARM、MIPS、PowerPC、SH、X86等。

 

ARM系列嵌入式微处理器

1. ARM(Advanced RISC Machine) 是一种32位RISC结构的CPU
2. ARM芯片的主要特点就是功耗小（一般为几个mW/MIPS）、代码密度高、性价比高。
3. ARM内核具有功耗低、性价比高、代码密度高等三大特色。

 

MIPS系列嵌入式微处理器

1. MIPS的意思是“无互锁流水级的微处理器”，机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。
2. MIPS系列的嵌入式微处理器大量应用在通信网络设备、办公自动化设备、游戏机等消费电子产品中。

 

MPC/PPC系列嵌入式微处理器

1. MPC/PPC系列的嵌入式微处理器主要应用在通信、消费电子及工业控制、军用装备等领域。

 

SH系列嵌入式微处理器

1. SuperH是一种性价比高、体积小、功耗低的32位、64位RISC嵌入式微处理器核，它可以广泛的应用到消费电子、汽车电子、通信设备等领域

 

X86系列微处理器

1. X86系列的微处理器主要由AMD、Intel、NS、ST等公司提供。
2. 主要应用在工业控制、通信、移动互联网设备等领域

 

面向应用领域的、高度集成的、以32位嵌入式微处理器为核心SOC（System On Chip）成为应用主流。

 

PC机功能集合在主板上，面向用户。

嵌入式芯片功能集合在芯片上，面向应用。