第2章 CM3嵌入式系统体系结构
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嵌入式系统体系结构嵌入式系统体系结构所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。
下面是店铺整理的关于嵌入式系统体系结构,欢迎大家参考!嵌入式系统体系结构:嵌入式系统的组成包含了硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层。
1、硬件层:嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。
嵌入式核心模块=微处理器+电源电路+时钟电路+存储器Cache:位于主存和嵌入式微处理器内核之间,存放的是最近一段时间微处理器使用最多的程序代码和数据。
它的主要目标是减小存储器给微处理器内核造成的存储器访问瓶颈,使处理速度更快。
2、中间层(也称为硬件抽象层HAL或者板级支持包BSP).它将系统上层软件和底层硬件分离开来,使系统上层软件开发人员无需关系底层硬件的具体情况,根据BSP层提供的接口开发即可。
BSP有两个特点:硬件相关性和操作系统相关性。
设计一个完整的BSP需要完成两部分工作:A、嵌入式系统的硬件初始化和BSP功能。
片级初始化:纯硬件的初始化过程,把嵌入式微处理器从上电的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。
板级初始化:包含软硬件两部分在内的初始化过程,为随后的系统初始化和应用程序建立硬件和软件的运行环境。
系统级初始化:以软件为主的初始化过程,进行操作系统的初始化。
B、设计硬件相关的设备驱动。
3、系统软件层:由RTOS、文件系统、GUI、网络系统及通用组件模块组成。
RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。
4、应用软件:由基于实时系统开发的应用程序组成。
嵌入式芯片体系结构介绍1.嵌入式微处理器(Micro Processor Unit,MPU)嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。
它的特征是具有32位以上的处理器,具有较高的性能,当然其价格也相应较高。
但与计算机处理器不同的是,在实际嵌入式应用中,只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件,去除其他的冗余功能部分,这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。
嵌入式系统体系结构嵌入式系统体系结构是指嵌入式系统在硬件和软件层面的组织结构和设计原则。
嵌入式系统体系结构的设计需要考虑到系统的功能需求、资源限制、可靠性、实时性等因素。
本文将介绍嵌入式系统体系结构的几个重要概念和设计原则。
一、嵌入式系统体系结构的概念1.处理器体系结构:嵌入式系统的处理器体系结构决定了系统的性能和功耗特性。
常见的处理器体系结构包括单核处理器、多核处理器、多处理器系统等。
在选择处理器体系结构时,需要根据系统的性能需求和资源限制来确定。
2.操作系统体系结构:嵌入式系统的操作系统主要负责管理系统的资源和提供各种服务,如任务调度、内存管理、设备驱动等。
常见的操作系统体系结构包括单任务系统、多任务系统、实时操作系统等。
在选择操作系统体系结构时,需要根据系统的实时性需求和资源限制来确定。
3.硬件体系结构:嵌入式系统的硬件体系结构主要包括中央处理器、存储器、通信接口等。
在设计硬件体系结构时,需要考虑系统的性能需求、资源限制以及可扩展性等因素。
二、嵌入式系统体系结构的设计原则1.低功耗:嵌入式系统常常工作在电池供电或功耗限制的环境下,因此低功耗是嵌入式系统设计的重要考虑因素。
在处理器体系结构的设计上,可以采用节能技术如动态电压调节、频率调节等来降低功耗;在软件设计上,可以采用功耗管理技术如功耗分级、功耗优化等来降低功耗。
2.实时性:嵌入式系统常常需要满足实时性需求,即对任务的响应时间有严格的要求。
在操作系统体系结构的设计上,可以采用实时调度算法如最早截止时间优先(EDF)、最短剩余时间优先(SRT)等来保证任务的实时性。
3.可靠性:嵌入式系统往往工作在恶劣的环境下,对系统的可靠性要求较高。
在硬件体系结构的设计上,可以采用冗余技术如备份处理器、备份存储器等来增强系统的可靠性;在软件设计上,可以采用容错技术如软件重启、错误检测与纠正等来提高系统的可靠性。
4.简洁性:嵌入式系统的资源有限,因此在系统的设计上要追求简洁和高效。
第1章:ARM和嵌入式系统介绍嵌入式系统的概念ARM嵌入式处理器的版本Cortex系列处理器的组成和特点嵌入式操作系统第2章:ARM体系结构ARM、CM3处理器状态:Thumb状态和调试状态CM3处理器工作模式:Handler模式和Thread模式代码特权分级:特权级和非特权(用户)级CM3内部寄存器:r0-r12,r13,r14,r15,状态寄存器xPSR存储器映射机制:大端格式和小端格式数据对齐方式:字对齐、半字对齐、非字对齐、非半字对齐异常概念、CM3异常机制特点第3章:Cortex-M3控制器及外围硬件简介嵌入式最小系统组成第4章:指令系统和时钟ARM、Thumb、Thumb-2和CM3指令集的特点和关系STM32时钟系统结构原理和初始化编程启动代码第5章:GPIO实验、第6章:UART实验、第9章:中断实验第10章:RTC实验原理和编程第7章:模/数转换、第8章:定时器实验原理即可,不考程序1. 什么是嵌入式系统?嵌入式系统有哪些应用?2. 什么是嵌入式处理器?嵌入式处理器分为哪几类?3. 说明使用实时操作系统的必要性。
4. 简要说明ARM Cortex内核处理器分为哪几个系列?各有什么特点?5. ARM Cortex-M3处理器有哪些优势符合嵌入式操作系统的要求?6. 简述NVIC的初始化步骤。
7. 什么是嵌入式处理器?嵌入式处理器分为哪几类?二、填空1. STM32F103ZET6有个引脚, KB片内FLAM ROM, KB 片内SRAM。
2. Cortex-M3处理器支持两种特权分级:特权级和。
Cortex-M3处理器支持两种工作模式,:模式和模式。
3. PSR中,标志位C是,Z是 N是,V是。
4. CM3内部寄存器中,R13的作用是,R14的作用是,R15的作用是。
5. 经典ARM7处理器有和两种状态,CM3处理器只有状态。
6. Cortex-M3的流水线分3级,分别为、、。
7. STM32F10x的管理着包括Cortex-M3核异常等中断,其和ARM 处理器核的接口紧密相连,可以实现的中断处理,并有效地处理迟来中断。