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嵌入式系统具有哪些特点分类应用？

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 嵌入式系统具有哪些特点？类型有哪几种？ 0
2021-10-9 09:20:34　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × elecfans 该类别下有 7 个回答。邀请回答 heks 该类别下有 7 个回答。邀请回答冰箱洗衣机该类别下有 6 个回答。邀请回答 lifei639156 该类别下有 6 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 6 个回答。邀请回答 szj0213 该类别下有 6 个回答。邀请回答 60user103 该类别下有 6 个回答。邀请回答 dsgfa 该类别下有 6 个回答。邀请回答细水爱长流该类别下有 6 个回答。邀请回答深海零下一度1 该类别下有 6 个回答。邀请回答 mingodong 该类别下有 6 个回答。邀请回答 h1654155199.5148 该类别下有 6 个回答。邀请回答 ZQW发烧友该类别下有 6 个回答。邀请回答安立路该类别下有 6 个回答。邀请回答国名英雄XXX 该类别下有 6 个回答。邀请回答飞雪9366 该类别下有 6 个回答。邀请回答笑尽往事该类别下有 5 个回答。邀请回答 zaichenxi 该类别下有 5 个回答。邀请回答 kpj3026 该类别下有 5 个回答。邀请回答 tigerwang711 该类别下有 5 个回答。邀请回答举报尤立虔相关推荐 • 嵌入式系统是什么？嵌入式计算机系统有哪些特点？ 2229 • 嵌入式开发板具有哪些分类？ 873 • 嵌入式系统中文件系统的重要性，有什么特点？ 1309 • 嵌入式系统的4个特点 1488 • 嵌入式系统与一般PC系统有何区别？ 3279 • μC/OS-II具有哪些特点应用？ 738 • 嵌入式技术具有哪些特性应用？ 1814 • 什么叫嵌入式？嵌入式的特点是什么？ 1732 • 单片机/ARM/FPGA/嵌入式系统的特点 1634 • 单片机/ARM/FPGA/嵌入式系统的特点 1469 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 1．嵌入式系统的特点、分类、发展与应用，熟悉嵌入式系统的逻辑组成。（1）特点：专用性隐蔽性（嵌入式系统是被包装在内部）资源受限（要求小型化、轻型化、低功耗及低成本，因此软硬件资源受到限制）高可靠性（任何误动作都可能会产生致命的后果）软件固化（软件都固化在只读存储器ROM中，用户不能随意更改其程序功能）实时性（2）逻辑组成硬件：1)处理器（运算器、控制器、存储器）目前所有的处理器都是微处理器中央处理器（CPU）和协助处理器（数字信号处理器DSP、图像处理器、通信处理器） 2)存储器（随机存储器RAM和只读存储器ROM） RAM分为动态DRAM和静态SRAM两种。DRAM电路简单、集成度高、功耗小、成本低，但速度稍慢慢；SRAM电路较复杂、集成度低、功耗较大、成本高，但工作速度很快，适合用作指令和数据的高速缓冲存储器 RAM当关机或断电时，其中的信息都会消失，属于易失性存储器 ROM属于不易失性存储器。分为电可擦可编程只读存储器（存放固件）和闪速存储器（Flash ROM简称内存）。内存的工作原理：在低压下，存储的信息可读但不可写，这类似于ROM；在较高的电压下，所存储的信息可以更改和删除，这有类似于RAM。 3)I/O设备与I/O接口 4)数据总线软件（3）分类按嵌入式系统的软硬件技术复杂程度进行分类： 1)低端系统采用4位或8位单片机，在工控领域和白色家电领域占主导地位，如计算器、遥控器、充电器、空调、传真机、BP机等。 2)中端系统采用8位/16位/32位单片机，主要用于普通手机、摄像机、录像机、电子游戏机等。 3)高端系统采用32位/64位单片机，主要用于智能手机、调制解调器、掌上计算机、路由器、数码相机等。（4）发展 20世纪60年代初，第一个工人的现代嵌入式系统（阿波罗导航计算机） 20世纪60年代中期，嵌入式计算机批量生产 20世纪70年代，微处理器出现 20世纪80年代中期，外围电路的元器件被集成到处理器芯片中，昂贵的模拟电路元件能被数字电路替代 20世纪90年代中期SOC出现，集成电路进入超深亚微米乃至纳米加工时代 2．嵌入式系统的组成与微电子技术（集成电路、EDA、SoC、IP核等技术的作用和发展）（1）集成电路IC 集成电路的制造大约需要几百道工序，工艺复杂。集成电路是在硅衬底上制作而成的。硅衬底是将单晶硅锭经切割、研磨和抛光后制成的像镜面一样光滑的圆形薄片，它的厚度不足1mm，其直径可以是6、8、12英寸甚至更大这种硅片称为硅抛光片，用于集成电路的制造。制造集成电路的工艺技术称为硅平面工艺，包括氧化、光刻、掺杂等多项工序。把这些工序反复交叉使用，最终在硅片上制成包含多层电路及电子元件的集成电路。集成电路的特点：体积小、重量轻、可靠性高。其工作速度主要取决于逻辑门电路的晶体管的尺寸。尺寸越小，工作频率就越高，门电路的开关速度就越快。（2）EDA（电子信号自动化）（3）SoC芯片（片上系统）既包含数字电路，也可以包含模拟电路，还可以包含数模混合电路和射频电路。SoC芯片可以是一个CPU，单核SoC，也可以由多个CPU和/或DSP，即多核SoC。开发流程：（1）总体设计可以采用系统设计语言System C（或称IEEE 1666，它是C++的扩充）或System Vetilog语言对SoC芯片的软硬件作统一的描述，按照系统需求说明书确定SoC的性能能参数，并据此进行系统全局的设计。（2）逻辑设计将总体设计的结果用RTL（寄存器传输级描述语言）语言进行描述（源文件）后，在使用逻辑综合将源文件进行综合生成，生成最简的布尔表达式核心好的连接关系（以类型为EDF的EDA工业标准文件表示）（3）综合和仿真（4）芯片制造借助EDA中的布局布线工具（4）IP核 IC设计文件：逻辑门级，包括各种基本的门电路；寄存器传输级，如寄存器、译码器、数据转换器；行为级，如CPU、DSP、存储器、总线与接口电路等。核库中的设计文件均属于知识产权IP保护的范畴，所以称为“知识产权核”或“IP核”。 IP核是开发SoC的重要保证。按IC设计文件的类型，IP通常分为：软核、固核、硬核。IP核的复用可以减少研发成本，缩短研发时间，是实现SoC的快速设计，尽早投放市场的有效途径。目前主要的CPU内核有ARM、MIPS、PowerPC、Coldfile、x86、8051等。ARM内核占所有32位嵌入式RISC处理器的90%以上。 3．嵌入式系统与数字媒体（文本、图像和音频/视频等数字媒体的表示与处理）（1）文本含义：在计算机中的文字信息，最常用的一种数字媒体。字符集及其编码 1）西方字符的编码 ASCII字符集和ASCII编码，基本的ASCII字符集共128个字符，每个字符使用7个二进位制进行编码。 2）汉字的编码汉子国家编码标准有GB2312和GB18030。每个汉字用2个字节表示。GB2312只有6763个汉字，经常不够用。GB18030字符集与UCS/Unicode字符集基本兼容，采用不等长的编码方法，单字节编码表示ASCII字符，与ASCII码兼容；双字节表示汉字，与GB2312保持向下兼容（即GB2312中有的GB18030字符集都有） 3）UCS/Unicode编码文本类型 1）简单文本只能顺序阅读。 2）丰富格式文本有插图、对文字颜色等定义，调整页面，文本布局，插入声音视频等。 3）超文本通过超链接实现跳转、导航、回溯等操作（2）图像图像获取过程的核心是模拟信号的数字化，处理步骤为： 1）扫描将画面网格化，每个网格为一个取样点 2）分色将每个取样点的颜色分解成三原色 3）取样测量每个取样点的每个分量（基色）亮度值 4）量化把模拟量使用数字量来表示，A/D转换数字图像的主要参数：图像大小(水平分辨率竖直分辨率)、位平面数目、像素深度、颜色模型一幅图像的数据量计算公式：图像数据量=图像大小像素深度/8 （3）音频/视频音频/视频信息的数字化，处理步骤为： 1）取样 2）量化 3）编码数字音频的主要参数：取样频率、量化位数、声道数目、使用的压缩编码方法、比特率（每秒钟的数据量）压缩前波形声音的码率（比特率）= 取样频率 * 量化为数 * 声道数（单位b/s）压缩后码率 = 压缩前码率 / 压缩倍数（压缩比） 4．嵌入式系统与网络通信技术（数字通信与计算机网络，TCP/IP协议，互联网接入技术等）（1）数字通信（2）计算机网络（3）音频/ TCP/IP协议（4）互联网接入技术二、嵌入式处理器 1．嵌入式处理器的结构、特点与分类（不同类型的典型嵌入式处理器及其特点，嵌入式处理器分类等）（3）分类按指令集分为：复杂指令集结构CISC和精简指令集结构RISC 按存储机制分为：冯–诺依曼结构和哈佛结构按字长分为：8位、16位、32位、64位结构按不同内核系列可以分为：51、AVR、PIC、MSP430、PowerPC、Coldfile、ARM 2．ARM处理器内核的体系结构（工作状态，工作模式，寄存器组织，异常，数据类型与存储格式等）（1）工作状态一是ARM状态，二是Thumb指令状态及Thumb-2状态，三是调试状态。 ARM处理器复位后开始执行代码时总是只处于ARM状态，如果需要，可通过下面的方法切换到Thumb状态或Thumb-2状态 ARM状态切换到Thumb指令状态：通过BX指令，将操作数寄存器的最低位设置为1即可。如果R0[0]=1，则执行BX R0指令将进入Thumb状态状Thumb态切换到ARM状态：通过BX指令，将操作数寄存器的最低位设置为0即可。如果R0[0]=0，则执行BX R0指令将进入ARM状态。（4）存储格式大端模式：32位数据字的高字节存储在低地址，而数据字的低字节则存放在高地址中。小端模式：32位数据字的高字节存储在高地址，而数据字的低字节则存放在低地址中。系统复位时，自动默认为小端模式。例如：一个32位数据字0x12345678，存放在起始地址为0x30001000，则大端模式下0x30001000单元存放0x12,0x30001001单元存放0x34，0x30001002单元存放0x56，0x30001003单元存放0x78；而小端模式下0x30001000单元存放0x78,0x30001001单元存放0x56，0x30001002单元存放0x34，0x30001003单元存放0x12。（5）数据类型 8位、16位、32位三种数据类型（6）ARM处理器中MMU和MPU MMU存储器管理单元（memory management unit）功能： 1)虚拟地址到物理地址映射 2）存储器访问权限受限 3）虚拟存储空间的缓冲特性设置 MPU存储器保护单元（memory protect unit） 3．典型ARM处理器内核（ARM9，Cortex-A，Cortex-M，Cortex-R等的技术特点与应用领域）（1）Cortex-A系列是面向高端嵌入式应用的处理器核：具有MMU、Cache、最快频率、最高性能、合理功耗。（2）Cortex-R系列是面向实时控制的处理器：具有MPU、Cache、实时响应、合理性能、较低功耗。（3）Cortex-M系列是面向低端微控制器的处理器，没有MMU但有MPU，极高性价比、最低成本，极低功耗。 4．ARM处理器指令系统及汇编语言程序设计（指令格式，寻址方式，指令集，伪指令，语句格式与程序结构，ARM汇编语言与C的混合编程等）（2）寻址方式 1）立即寻址（立即数寻址）例如：MOV R0，#0x1212121212 ADC R0，R0，#100 ;R0 R0+100+C 2）寄存器寻址(执行效率较高) 例如：ADD R0，R1，R2 ;R0 R1+R2 3）寄存器间接寻址寄存器间接转址就是以寄存器中的值作为操作数地址，而操作数本身存放在存储器中。用间接寻址的寄存器必须用[ ]括起来。例如:LDR R5，[R4] ;R5 [R4],间接寻址的寄存器是R4 STR R1，[R2] ;[R2] R1,间接寻址的寄存器是R2 4）基址加变址寻址常见的几种形式： LDR R0，[R1，#4] STR R1，[R2，#8] LDR R0，[R1，#4]! (！表示指令在完成数据传输后更新基址存储器) LDR R0，[R1]，#4 LDR R0, [R1, R2] STR R0, [R1, R2] 5）相对寻址相对寻址以程序计数器PC的当前值为基地址，指令中的地址标号作为偏移量，将两者相加后得到操作数的有效地址。下列程序中跳转指令BL利用相对寻址方式： BL Subroutine_A ;跳转子程序Subroutine_A处执行 … Subroutine_A： … MOV PC ,LR ;从子程序返回 6）堆栈寻址 7）块拷贝寻址三、嵌入式系统硬件组成 1．嵌入式硬件组成与嵌入式处理芯片（组成，特点，类型，ARM的AMBA总线，嵌入式处理芯片的选型）（1）基于ARM内核的典型嵌入式应用系统硬件组成典型嵌入式系统硬件由嵌入式最小硬件系统（电源电路、时钟（晶振）电路、复位电路、JTAG测试接口）、前向通道（输入接口）、后向通道（输出接口）、人机交互通道（键盘，触摸屏以及LED或LCD显示输出接口）以及相互互联通信通道（CAN通信接口、以太网通信接口、USB通信接口）等组成。电源电路为整个嵌入式系统提供能量，是整个系统工作的基础，具有极其重要的位置。一般来说，如果电源电路处理得好，整个系统的故障往往能显著减少。选择设计电源电路是主要考虑以下因素：输出电压电流、输入电压电流（交流还是直流）、安全因素、体积限制、功耗限制、成本限制。常用的电源模块是交流变直流（AC-DC）模块、直流变直流模块（DC-DC）、低压稳压器（LDO）。稳压器包括普通稳压器和低压差稳压器LDO。78XX系列属于普通稳压器，LM2576/2596为开关稳压芯片，CAT6219/AS2815/1117/2908等属于低压稳压器。稳压器的最大特点就是低噪声、低成本、纹波小、精度高、电路简单。（2）基于ARM内核的典型嵌入式芯片的硬件组成 1）存储器及控制器片内程序存储器通常是用Flash ROM,一般配有几KB到几MB不等。片内数据存储器通常使用SRAM，一般几KB到几百KB。 2）中断控制器一般采用向量中断（VIC）或嵌套向量中断（NVIC）。Cortex-M支持嵌套的向量中断。 3）DMA控制器（直接存储器访问控制器）使用DMA控制器，可将数据块从外设传输至内存、从内存传输至外设或从内存传输至内存。 4）电源管理与时钟控制器 5）GPIO接端口（General Purpose Input Output通用输入/输出端口）作为输入时具有缓冲功能，而作为输出是具有锁存功能，GPIO也可以作为双向I/O使用。在ARM处理芯片中，GPIO引脚通常是多功能的，以减少引脚数，减少功耗。 6）定时计数组件主要包括看门狗定时器（WDT）监视着程序的运行状态 Timer通用定时器用于一般的定时 RTC可直接提供年月日时分秒，使应用系统具有独立的日期和时间脉冲宽度调制解调器（PWM）用于脉冲宽度的调制，比如电机控制、用于变频调整等。 7）模拟通道组件 8）互联通信组件（3）ARM的AMBA总线（4）常用ARM嵌入式处理芯片 1）NXP的典型ARM芯片 2）TI的典型ARM芯片 3）Samsung的典型ARM芯片 4）Atmel的典型ARM芯片 5）ST的典型ARM芯片 6）Freescale的典型ARM芯片 7）Nuvoton的典型ARM芯片 8）Intel的典型ARM芯片 9）其他ARM芯片厂家（5）嵌入式处理芯片的选型 1）性价比原则性能高，价格低 2）参数选择原则 ARM内核（指令流水线、支持Thumb/Thumb-2指令集、最高时钟频率的限制、最低功耗要求以及低成本要求）系统时钟频率(频率越高，处理速度越快;通常ARM芯片的速度主要取决于ARM内核）芯片内部存储器的容量片内外围电路（GPIO外部引脚条数、定时计数器、LCD液晶显示控制器、多核处理器、ADC、通信接口） 2．嵌入式系统的存储器（层次结构，分类，性能指标；片内存储器，片外存储器，外部存储设备等） 3．I/O接口、I/O设备以及外部通信接口（GPIO、I2C、SPI、UART、USB、HDMI等；键盘、LED、LCD、触摸屏、传感器等；RS-232/RS-485、CAN、以太网和常用无线通信接口）（1）GPIO(通用输入输出接口) 在嵌入式处理器内部，输入具备缓冲功能，输出具有锁存功能。GPIO一般有三态：0态、1态、高阻状态。（2）集成电路互连总线接口IIC 集成电路互连总线用于连接嵌入式处理器及外围器件，采用串行半双工传输的总线标准。 IIC总线具有的接口线少，控制方式简单，器件封装紧凑，通信速率较高（100kb/s,400kb/s,高速模式可达3.4Mb/s）等优点。 IIC总线的操作时序 IIC总线只有两条信号线，一条是数据线SDA，另一条是时钟线SCL，所有的操作均通过这两条信号线完成。数据线SDA上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定，它的高/低电平状态只有在SCL时钟信号线是低电平时才能改变。 1）启动和停止条件总线上的所有器件都不使用总线时，SCL线和SDA线各自的上拉电阻把电平拉高，使它们均处于高电平。主控制器启动总线操作的条件是当SCL线保持高电平时SDA线有高电平转为低电平，此时主控制器在SCL产生时钟信号，SDA线开始传输数据。若SCL线为高电平时SDA由低转为高，则总线工作停止，恢复空闲状态 2）数据传送格式 3）应答（ACK）信号传送 4）读/写操作 5）总线仲裁 6）异常中断条件（3）串行外设接口SPI （4）串行异步通信接口UART （5）高清多媒体接口HDMI （6）常用简单输入设备（键盘、触摸屏、传感器）（7）常用简单输出设备（LED、数码管、LCD、）（8）基于UART的RS—232/RS—485 CAN总线接口以太网通信接口常用无线通信接口（GPS模块、GPRS模块、WiFi模块、蓝牙模块、射频无线收发模块） 4．基于ARM内核的典型嵌入式处理芯片（S3C2410/S3C2440芯片的内部结构，如片上总线、DMA、时钟控制、中断控制、GPIO、UART、I2C、SPI、Timer、RTC、WDT及其他硬件组件）四、嵌入式系统软件 1．嵌入式系统的软件组成与实时操作系统（嵌入式系统软件组成，嵌入式操作系统的发展，实时系统与实时操作系统，微内核与宏内核，嵌入式操作系统的仿真平台等） 2．板级支持软件包（BSP）和引导加载程序Bootloader（硬件抽象层HAL，BSP的功能和移植，Bootloader的执行过程，U-boot及其移植等） 3．嵌入式Linux操作系统（嵌入式Linux的发展和自由软件，嵌入式Linux内核的结构、系统调用接口，常见嵌入式Linux等） 4．嵌入式操作系统μC/OS-II（基本特点、代码结构、任务管理与调度、任务通信、中断处理、移植等）五、嵌入式系统的开发 1．嵌入式系统的开发过程和工具（开发步骤，交叉开发平台和工具，系统的调试工具等） 2．系统开发工具软件（ADS、RVDS的特点与使用，GCC的常用命令与参数） 3．以S3C2410/S3C2440为背景的应用系统开发（硬件接口及部件的综合使用；无操作系统环境下的系统开发；μC/OS-II环境下的系统开发）

2021-10-9 16:07:28 评论举报陈亮