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嵌入式物联网系统软硬件基础知识大全本文主要介绍嵌入式系统的基础知识，涉及嵌入式软件和硬件的方方面面，希望对各位有帮助。
嵌入式系统基础1、嵌入式系统的定义（1）定义：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
（2）嵌入式系统发展的4个阶段：无操作系统阶段、简单操作系统阶段、实时操作系统阶段、面向Internet阶段。
（3）知识产权核（IP核）：具有知识产权的、功能具体、接口规范、可在多个集成电路设计中重复使用的功能模块，是实现系统芯片（SOC）的基本构件。
（4）IP核模块有行为、结构和物理3级不同程度的设计，对应描述功能行为的不同可以分为三类：软核、固核、硬核。
2、嵌入式系统的组成嵌入式系统包含:硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层。
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。
（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。
（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具有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。
嵌入式系统基础了解嵌入式硬件与软件开发嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它被嵌入到了各种设备中，如家用电器、汽车、医疗设备等。
嵌入式系统既包括硬件部分也包括软件部分，是一门综合性的学科。
本文将介绍嵌入式系统的基础知识，包括嵌入式硬件和软件开发。
一、嵌入式硬件嵌入式硬件是嵌入式系统中的物理部分，它包括处理器、内存、输入输出设备、外围接口等。
下面将逐一介绍这些硬件组成部分。
1. 处理器：嵌入式系统中的处理器通常是一款低功耗、高性能的芯片，如ARM架构的处理器等。
处理器是嵌入式系统的核心，负责执行指令和控制其他硬件设备的工作。
2. 内存：嵌入式系统的内存通常包括RAM和ROM两种。
RAM是用来存储程序和数据的临时存储器，而ROM则是用来存储固化的程序和数据的只读存储器。
3. 输入输出设备：嵌入式系统的输入输出设备可以是触摸屏、键盘、麦克风、摄像头等。
这些设备可以让用户与嵌入式系统进行交互，并获取用户输入的信息。
4. 外围接口：嵌入式系统通过外围接口与外部设备进行通信，如串口、SPI接口、I2C接口等。
外围接口可以连接传感器、执行器等外部设备，实现各种功能。
二、嵌入式软件开发嵌入式软件开发是指在嵌入式硬件上运行的程序的开发过程。
嵌入式软件通常是实时系统，要求对响应时间有很高的要求。
下面将介绍嵌入式软件开发的基本流程以及常用的开发工具。
1. 基本流程：嵌入式软件开发的基本流程包括需求分析、系统设计、编码、调试和测试等步骤。
需求分析是确定系统功能和性能要求的过程，系统设计是根据需求设计软件架构和模块划分，编码是将设计的模块实现成具体的代码，调试和测试是验证软件的正确性和性能是否满足要求。
2. 开发工具：常用的嵌入式软件开发工具有编译器、调试器和仿真器等。
编译器用来编译源代码生成可执行文件，调试器用来调试程序的运行过程，仿真器可以模拟出硬件环境，方便软件的开发和测试。
三、嵌入式系统的应用领域嵌入式系统广泛应用于各个领域，下面将介绍几个典型的应用领域。
嵌入式系统软硬件架构和开发流程1 嵌入式系统定义嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。
通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。
事实上，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，有些嵌入式系统是由单个程序实现整个控制逻辑（裸跑）。
嵌入式系统是软件和硬件的综合体，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
2 嵌入式系统的构成2.1 硬件层硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。
在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。
其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。
2.1.1 嵌入式微处理器嵌入式微处理器的体系结构可以采用冯∙诺依曼体系或哈佛体系结构；指令系统可以选用精简指令系统（ReducedInstruction Set Computer，RISC）和复杂指令系统CISC（ComplexInstruction Set Computer，CISC）。
RISC计算机在通道中只包含最有用的指令，确保数据通道快速执行每一条指令，从而提高了执行效率并使CPU硬件结构设计变得更为简单。
全世界嵌入式微处理器已经超过1000多种，体系结构有30多个系列，其中主流的体系有ARM、MIPS、PowerPC、X86等。
2.1.2 存储器嵌入式系统需要存储器来存放和执行代码。
嵌入式系统的存储器包含Cache、主存和辅助存储器等。
1>CacheCache是一种容量小、速度快的存储器阵列它位于主存和嵌入式微处理器内核之间，存放的是一段时间微处理器使用最多的程序代码和数据。
在需要进行数据读取操作时，微处理器尽可能的从Cache中读取数据，而不是从主存中读取，这样就大大改善了系统的性能，提高了微处理器和主存之间的数据传输速率。
嵌入式系统的软硬件设计嵌入式系统是一种专用计算机系统，其硬件和软件都被特定用途的应用所定制。
软硬件设计在嵌入式系统的开发过程中起着至关重要的作用。
本文将探讨嵌入式系统的软硬件设计，包括设计流程、方法和工具等方面的内容。
一、嵌入式系统软硬件设计的概述嵌入式系统的软硬件设计是指在满足特定需求的情况下，通过硬件和软件的结合来实现系统的功能。
软硬件设计过程中需要考虑到嵌入式系统的性能、功耗、成本和开发周期等因素。
二、嵌入式系统软硬件设计流程1. 需求分析：明确系统的功能需求和性能指标，包括处理器性能要求、内存和存储需求、通信接口等。
2. 架构设计：选择适当的处理器架构、总线结构和硬件资源分配方案，确定硬件的基本框架。
3. 电路设计：根据系统需求，设计和布局各个模块，包括电源管理、输入输出接口、存储器等。
4. PCB设计：进行电路板的设计和布线，考虑电路板的尺寸、功耗等因素。
5. 软件开发：根据硬件设计，编写相应的驱动程序、操作系统、应用软件等。
6. 硬件验证和软件调试：对设计的硬件进行验证和测试，确保其功能和性能满足要求，并进行软件的调试和优化。
7. 系统集成：将设计好的硬件和软件进行整合和调试，确保系统的稳定性和可靠性。
8. 系统测试和部署：对整个系统进行全面测试，进行必要的修改和调整，最后进行系统的部署和交付。
三、嵌入式系统软硬件设计的方法1. 多核处理器方法：使用多核处理器可以提高系统的性能和并行处理能力，但同时也增加了功耗和开发复杂度。
在设计过程中需要合理划分任务和资源分配。
2. SOC方法：SOC（System-on-Chip）即系统级芯片设计方法，将处理器核心、内存、外设和其他硬件资源集成到一个芯片上，减小体积和成本，并提高系统的性能和可靠性。
3. IP核方法：使用现有的IP核可以加速硬件设计过程，提高设计的效率和可靠性。
4. 仿真和验证方法：采用仿真和验证技术可以有效降低设计风险，减少开发周期。
