嵌入式知识点、完整版

第一章嵌入式系统基础知识1.嵌入式系统基础知识计算机系统的两个发展分支通用计算机与嵌入式计算机嵌入式系统的一般定义、IEEE定义一般定义：以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机系统。

是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在一起的系统。

（技术角度）嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。

（系统角度）广义定义：任何一个非计算机的计算系统。

IEEE （国际电气和电子工程师协会）定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作的机器、设备或装置”。

嵌入式系统4个组成部分嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户应用程序嵌入式系统的三个基本要素嵌入性、专用性、计算机系统嵌入式系统的软硬件特点硬件方面：稳定性、低功耗、体积受限、看门狗电路、成本低、系统资源少软件方面：实时性、可裁剪性、精简性、人机界面要求不高嵌入式系统的硬件架构以嵌入式处理器为中心，配置存储器、I/0设备、通信模块以及电源等必要的辅助接口组成。

嵌入式系统的硬件核心嵌入式微处理器嵌入式处理器的种类嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP、嵌入式SOCS0CSOC是指在单芯片上集成数字信号处理器、微控制器、存储器、数据转换器、接口电路等电路模块，可以直接实现信号采集、转换、存储、处理等功能。

2.嵌入式系统硬件嵌入式微处理器的体系结构冯诺依曼结构：单一的程序和数据总线。

哈佛结构：独立的程序和数据总线。

RISC（精简指令集计算机）的概念及思想精华1979年，美国加州伯克利分校提出了RISC的概念，基本思想是尽量简化计算机指令功能，只保留那些功能简单，能在一个节拍内执行完成的指令，而把较复杂的功能用一段子程序实现。

RISC思想的精华就是通过简化计算机指令功能、简化计算机指令格式，使指令的平均执行周期减少，同时大量使用通用寄存器来提高计算机的工作主频，提高程序的速度。

1、定义国内：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

国际：嵌入式系统是“控制、监视或辅助设备、机器和车间运行的装置”。

2、嵌入式系统的特点：（1）专用的计算机系统（2）体积小、功耗小（3）高可靠性和实用性（4）高效的软硬件设计（5）软件固化在半导体存储器中（6）无自举开发能力3、嵌入式处理器的类型：（1）微控制器（2）嵌入式微处理器（3）DSP处理器（4）片上系统4、操作系统包含的功能：（1）多任务管理（2）存储器管理（3）设备管理（4）文件管理5、ARM微处理器的特点：（1）采用精简指令集（RISC）结构（2）支持双指令集（3）对指令的执行采用了多级流水线技术（4）采用加载/存储模式及多寄存器结构（5）指令长度固定，寻址方式灵活，对于存储器和I/O接口的访问采取统一编址（6）支持多种运行模式（7）具有协处理器接口，能够连接多个协处理器共同工作（8）潜入了在线仿真ICE-RT逻辑，可以使用JTAG来仿真调试ARM微处理器6、ARM指令集：复杂指令集和精简指令集。

复杂指令集是指字啊早起的计算机设计中，为了使目标程序尽可能的优化，从而增加了许多功能复杂的指令。

精简指令集通过简化指令系统的复杂程度，简化指令实现的硬件电路，使硬件只执行有限的最常用部分的指令。

8、精简指令集体系结构的特点：（1）在CPU内部大量使用通用寄存器（2）微处理器仅处理CPU中寄存器的数据，在存储器中的数据需先通过加载指令渠道CPU的寄存器，然后进行处理，处理完后再使用存储指令传送回存储器中（3）主要选择使用平率高但不复杂的指令形成指令合集（4）固定指令的长度，简化指令的译码（5）采用流水线技术，以提高CPU的工作频率和利用效率9、ARM7采用3级流水线结构；ARM9采用5级流水线结构； ARM10采用6级流水线结构；ARM11采用8级流水线；Cortex-A9则采用13级流水线/10、ARM微处理器的运行模式：（1）用户模式（2）普通中断模式（3）快速中断模式（4）系统模式（5）管理模式（6）数据访问中止模式（7）未定义指令中止模式11、ARM微处理器的内部一共使用了37个32位的寄存器，其中31个为通用寄存器，剩余的6个为程序状态寄存器。

1.复位；2.数据中止；3. FIQ；4. IRQ；5. 指令预取指中止，6.未定义指令和软件中断
10.ARM处理器中的寻址方式。
重点：
寄存器寻址：
MOV R1,R2 ；R1←R2
SUB R0,R1,R2 ；R0←R1- R2
设备接口完成信息的相互转换与匹配；I/O接口完成信息的输入与输出；
Hale Waihona Puke 中间层也称为硬件抽象层或板级支持包，位于硬件层和软件层之间，将系统上层软件与底层硬件分离开来；
嵌入式系统初始化：片级初始化、板级初始化和系统级初始化；
4.指令集
复杂指令集计算机（Complex Instruction Set Computer，CISC）体系结构；
精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer，RISC）体系结构；
区别和联系：RISC是在CISC的基础上产生并发展的，RISC不可以取代CISC，二者各有优势；在PC机和服务器领域， CISC体系结构是市场的主流；在嵌入式系统领域， RISC结构的微处理器将占有重要的位置。
分为6个层次。上一层的存储器是下一层的高速缓存；
高速缓冲存储器（cache）：在主存储器和CPU之间，又分为统一cache和独立cache；
CPU更新时：可以采用写通法（特点是cache和主存均更新）和写回法（特点是只更新cache）。
15.A/D转换器（模／数转换器）完成模拟量到数字量的转换
立即寻址
ADD R0,R0,#1 ；R0←R0 + 1
MOV R0,#0xff00 ；R0←0xff00
寄存器移位寻址：
MOV R0,R2,LSL #3 ；R2的值左移3位，结果放入R0，即R0=R2 * 8

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。