嵌入式系统开发技术——学习笔记.pdf

嵌入式系统是计算机技术的一个分支，它广泛应用于各种专用设备中，如家用电器、工业控制系统、通信设备等。嵌入式系统的主要特点包括其专用性、隐蔽性和资源受限性。专用性意味着嵌入式系统是为了满足特定应用而设计的；隐蔽性则强调嵌入式系统的软件和硬件往往嵌入到应用设备之中，不为外界所见；资源受限性则体现在嵌入式系统通常受到体积、功耗、成本和处理能力的限制。 嵌入式系统的逻辑组成包括硬件和软件两个部分。硬件部分的主体是中央处理器（CPU）和存储器，它们通过输入输出接口和输入输出设备与外部世界相连，并通过数据总线相互连接。CPU是计算机的核心部件，负责执行程序指令，进行算术和逻辑运算。根据应用需求的不同，CPU的字长可以从4位到64位不等，目前以8位和16位为主，但32位CPU代表了技术发展的主流方向。CPU的主要特点包括支持实时处理、低功耗、结构可扩展以及集成了测试电路。存储器的任务是存储数据和程序。嵌入式系统中的软件通常固化在只读存储器（ROM）中，以保证在使用过程中不易被随意修改。 嵌入式系统的分类基于软硬件技术复杂程度可以分为低端系统、中端系统和高端系统。不同的嵌入式处理芯片适用于不同的应用领域，例如微控制器（MCU）多用于低端系统，而32位或64位的微处理器则多用于高端系统，支持更多的功能和更复杂的操作系统。 嵌入式系统的发展经历了几个主要阶段，从早期的4位和8位单片机，发展到8位和16位处理器，再到现在的32位和64位微处理器。随着技术的发展，连通性和多媒体化成为嵌入式系统的重要发展趋势。 嵌入式处理芯片和片上系统（SoC）是嵌入式系统开发的关键技术之一。SoC芯片开发流程包括总体设计、逻辑设计、综合与仿真，以及芯片制造。IP核（知识产权核）是指在集成电路设计过程中可复用的设计模块，它包括软核、固核和硬核。IP核的复用可以大大缩短研发时间，减少研发成本，是实现SoC快速设计的有效途径。 在信息编码方面，字符编码是数字化文本的基础。西文字符主要使用ASCII字符集及其编码，而汉字编码则有GB2312、GB18030和Unicode编码标准。数字图像的获取涉及模拟信号的数字化过程，包括扫描、分色、取样和量化等步骤。数字音频和视频文件的数字化则是通过取样、量化和编码实现的，MPEG格式是国际上广泛使用的视频压缩标准。 数字通信是信息传递的基础，它涉及信息的发送者、接受者以及信息的传输通道。根据网络覆盖范围的不同，计算机网络分为局域网、城域网和广域网。以太局域网是目前最流行的局域网技术，它使用集线器或交换机作为网络中心，并为每一台终端设备分配MAC地址。 嵌入式系统开发涉及的知识面十分广泛，除了上述的知识点，还包括嵌入式操作系统、应用软件开发、硬件平台的选择和配置、系统调试与优化等。作为IT行业的专业人士，深入学习和掌握嵌入式系统开发的相关技术是十分必要的，这些知识点不仅在学术研究中有重要价值，而且在工业界的实际应用中也非常关键。