嵌入式系统及应用：第二章 嵌入式系统的基本知识.ppt

嵌入式系统是现代科技中的重要组成部分，广泛应用于各种领域，如家用电器、汽车电子、医疗设备、工业自动化等。本章重点介绍了嵌入式系统的基本知识，包括硬件基础、软件基础、操作系统以及设计方法。 嵌入式系统的硬件基础主要由嵌入式微处理器、总线、存储器、输入/输出接口和设备组成。嵌入式微处理器作为系统的核心，决定了系统的行为。冯·诺依曼和哈佛两种体系结构是嵌入式微处理器常见的设计方式。冯·诺依曼结构中，指令和数据共享同一存储空间，而哈佛结构则将指令和数据存储器分离，提供更宽的数据带宽，适用于高速数据处理，如数字信号处理器（DSP）和ARM9系列。 总线在嵌入式系统中起着连接各个组件的关键作用，包括地址总线、数据总线和控制总线。高速输入输出接口用于高效地与外部设备通信，如串行接口、并行接口、USB等。输入输出设备则包括传感器、显示器、键盘等，它们是系统与外界交互的桥梁。存储器分为ROM和RAM，其中ROM用于存储固件，RAM则作为运行时的临时存储空间。 嵌入式系统软件基础主要关注微处理器的指令集架构，如精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）。RISC设计简化了处理器结构，提高了执行效率，常用于高性能嵌入式应用；而CISC则提供了丰富的指令集，适合于多种复杂计算任务。此外，流水线技术是提高处理器性能的重要手段，它使得指令执行可以并行化，减少了指令间的等待时间。例如，ARM7系列处理器采用3级流水线，使得多条指令能同时在不同阶段处理，从而提升执行速度。 在嵌入式系统设计中，选择合适的操作系统至关重要，它可以协调硬件资源，提供任务调度、内存管理等功能。常见的嵌入式操作系统有RTOS（实时操作系统）、Linux等。RTOS强调实时性，适用于对响应时间要求严格的场合；而Linux则提供丰富的开发环境和开源社区支持，适合于复杂的嵌入式应用。 嵌入式系统涉及硬件和软件的紧密结合，通过优化的处理器设计、高效的总线架构、智能的输入输出管理以及合适的操作系统，实现特定功能的高效、可靠运行。设计嵌入式系统时，需综合考虑应用需求、性能要求、成本控制等多个因素，以达到最佳的设计效果。