范文一:嵌入式组成部分
嵌入式系统?组成
1、嵌入式微处?理器
1、 存储器
1>Cache?
Cache?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,存放的是最?近一段时间?微处理器使?用最多的代码和数据程序?。 2>主存
主存是嵌入式微处?理器能直接访问?的寄存器,用来存放系?统和用户的?程序及数据。常用作主存?的存储器有:
ROM类 NOR Flash?、EPROM?和PROM?等。
RAM类 SRAM、DRAM和?SDRAM?等。
3>辅助存储器?
辅助存储器用来存放大数据量的程序代码或信息?,它的容量大?、但读取速度?与主存相比?就慢的很多?,用来长期保?存用户的信?息。
嵌入式系统?中常用的外?存有:硬盘、NAND Flash?、CF卡、MMC和S?D卡等。 3、通用设备接?口和I/O接口
嵌入式系统?和外界交互?需要一定形?式的通用设?备接口,如A/D、D/A、I/O等,外设通过和?片外其他设?备的或传感?器的连接来?实现微处理器的输入/输出功能。目前嵌入式?系统中常用?的通用设备?接口有A/D(模/数转换接口?)、D/A(数/模转换接口?),I/O接口有RS-232接口(串行通信?接口)、Ether?net(以太网接口)、USB(通用串行总?线接口)、音频接口、VGA视频?输出接口、I2C(现场总线)、SPI(串行外围设?备接口)和IrDA?(红外线接口)等。?
中间层
硬件层与软?件层之间为?中间层,也称为硬件?抽象层(Hardw?are Abstr?act Layer?,HAL)或板级支持包(?Board? Suppo?rt Packa?ge,BSP)。该层一般包?含相关底层?硬件的初始?化、数据的输入?/输出操作和?硬件设备的?配置功能。 a、嵌入式系统?硬件初始化?
系统初始化?过程可以分?为3个主要?环节,按照自底向上、从硬件到软?件的次序依??次为:片级初始化?、板级初始化?和系统级初?始化。
片级初始化?
完成嵌入式微处?理器的初始化,包括设置嵌?入式微处理?器的核心寄存器和控制寄存器、嵌入式微处??理器核心工?作模式和嵌?入式微处理?器的局部总线模式等。片级初始化?把嵌入式微处?理器从上电时的?默认状态逐?步设置成系?统所要求的?工作状态。这是一个纯?硬件的初始?化过程。
板级初始化?
完成嵌入式微处?理器以外的其他?硬件设备的?初始化。另外,还需设置某?些软件的数?据结构和参?数,为随后的系?统级初始化?和应用程序的运行建立?硬件和软件环境。这是一个同?时包含软硬?件两部分在?内的初始化?过程。
系统初始化?
该初始化过?程以软件初?始化为主,主要进行操作系统的初始化。BSP将对?嵌入式微处?理器的控制权转?交给嵌入式操作?,由操作系统系统?完成余下的?初始化操作?,包含加载和?初始化与硬?件无关的设?备驱动程序?,建立系统内存区,加载并初始?化其他系统?软件模块,如网络系统?、文件系统等?。最后,操作系统创建应用程序环境,并将控制权?交给应用程?序的入口。
b、硬件相关的?设备驱动程序
BSP的另?一个主要功?能是硬件相?关的设备驱?动。硬件相关的?设备驱动程?序的初始化?通常是一个?从高到低的?过程,与硬件相关?的驱动程序?是BSP设?计与开发中?另一个非常?关键的环节?。
系统软件层?
系统软件层?由实时多任务?操作系统(Real-time Opera?tion Syste?m,RTOS)、文件系统、图形用户接口(Graph?ic User Inter?face,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。
嵌入式操作?系统
嵌入式操作?系统(Embed?ded Opera?tion Syste?m,EOS)是一种用途?广泛的系统?软件,过去它主要?应用与工业?控制和国防?系统领域。EOS负责?嵌入系统的全部软、硬件资源的?分配、任务调度,控制、协调并发活?动。它必须体现?其所在系统?的特征,能够通过装?卸某些模块?来达到系统?所要求的功?能。嵌入式操作在系统实?系统时?高效性、硬件的相关?依赖性、软件固化以?及应用的专?用性等方面?具有较为突?出的特点。EOS是相?对于一般操作系统而言的,它除具备了?一般操作系?统最基本的?功能,如任务调度?、同步机制、中断处理、文件功能等?外,还有以下特?点: (1)可装卸性。开放性、可伸缩性的?体系结构。
(2)强实时性。EOS实时?性一般较强?,可用于各种?设备控制当?中。 (3)统一的接口?。提供各种设?备驱动接口?.
(4)操作方便、简单、提供友好的?图形GUI?,图形界面,追求易学易?用. (5)提供强大的?网络功能,支持TCP?/IP协议及?其它协议,提供TCP?/UDP/IP/PPP协议支持及统一的M?AC访问层?接口,为各种移动?计算设备预?留接口. (6)强稳定性,弱交互性。嵌入式系统?一旦开始运?行就不需要?用户过多的?干预,这就要负责?系统管理的?EOS具有?较强的稳定?性。嵌入式操作的用户接口?系统?一般不提供?操作命令,它通过系统调用命令向用户程序提供服务。
(7)固化代码。在嵌入系统中,嵌入式操作?系统和应用软件被固化在嵌?入式系统计?算机的RO?M中。辅助存储器在嵌入式系?统中很少使?用,因此,嵌入式操作?系统的文件管理?功能应该能?够很容易地?拆卸,而用各种内?存文件系统?. (8)更好的硬件?适应性,也就是良好?的移植性
范文二:嵌入式系统的组成
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。 嵌入式微处理器 嵌入式系统硬件层的核心是嵌入式微处理器,嵌入式微处理器与通用CPU最大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专用设计的系统中,它将通用CPU许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化,同时还具有很高的效率和 嵌入式操作系统
可靠性。 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(Reduced Instruction Set Computer,RISC)和复杂指令系统CISC(Complex Instruction 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。 嵌入式微处理器有各种不同的体系,即使在同一体系中也可能具有不同的时钟频率和数据总线宽度,或集成了不同的外设和接口。据不完全统计,目前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和SH等。但与全球PC市场不同的是,没有一种嵌入式微处理器可以主导市场,仅以32位的产品而言,就有100种以上的嵌入式微处理器。嵌入式微处理器的选择是根据具体的应用而决定的。 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。 1)Cache Cache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,存放的是最近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。Cache的主要目标就是:减小存储器(如主存和辅助存储器)给微处理器内核造成的存储器访问瓶颈,使处理速度更快,实时性更强。 在嵌入式系统中Cache全部集成在嵌入式微处理器内,可分为数据Cache、指令Cache或混合Cache,Cache的大小依不同处理器而定。一般中高档的嵌入式微处理器才会把Cache集成进去。 2)主存 主存是嵌入式微处理器能直接访问的寄存器,用来存放系统和用户的程序及数据。它可以位于微处理器的内部或外部,其容量为256KB~1GB,根据具体的应用而定,一般片内存储器容量小,速度快,片外存储器容量大。 常用作主存的存储器有: ROM类 NOR Flash、EPROM和PROM等。 RAM类 SRAM、DRAM和SDRAM等。 其中NOR Flash 凭借其可擦写次数多、存储速度快、存储容量大、价格便宜等优点,在嵌入式领域内得到了广泛应用。 3)辅助存储器 辅助存储器用来存放大数据量的程序代码或信息,它的容量大、但读取速度与主存相比就慢的很多,用来长期保存用户的信息。 桑夏2000
嵌入式系统中常用的外存有:硬盘、NAND Flash、CF卡、MMC和SD卡等。 通用设备接口和I/O接口 嵌入式系统和外界交互需要一定形式的通用设备接口,如A/D、D/A、I/O等,外设通过和片外其他设备的或传感器的连接来实现微处理器的输入/输出功能。每个外设通常都只有单一的功能,它可以在芯片外也可
以内置芯片中。外设的种类很多,可从一个简单的串行通信设备到非常复杂的802.11无线设备。 目前嵌入式系统中常用的通用设备接口有A/D(模/数转换接口)、D/A(数/模转换接口),I/O接口有RS-232接口(串行通信接口)、Ethernet(以太网接口)、USB(通用串行总线接口)、音频接口、VGA视频输出接口、I2C(现场总线)、SPI(串行外围设备接口)和IrDA(红外线接口)等。
中间层
硬件层与软件层之间为中间层,也称为硬件抽象层(Hardware Abstract
Layer,HAL)或板级支持包(Board Support Package,BSP),它将系统上层软件与底层硬件分离开来,使系统的底层驱动程序与硬件无关,上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况,根据BSP 层提供的接口即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。BSP具有以下两个特点。 硬件相关性:因为嵌入式实时系统的硬件环境具有应用相关性,而作为上层软 件与硬件平台之间的接口,BSP需要为操作系统提供操作和控制具体硬件的方法。 操作系统相关性:不同的操作系统具有各自的软件层次结构,因此,不同的操作系统具有特定的硬件接口形式。 实际上,BSP是一个介于操作系统和底层硬件之间的软件层次,包括了系统中大部分与硬件联系紧密的软件模块。设计一个完整的BSP需要完成两部分工作:嵌入式系统的硬件初始化以及BSP功能,设计硬件相关的设备驱动。 嵌入式系统硬件初始化 系统初始化过程可以分为3个主要环节,按照自底向上、从硬件到软件的次序依次为:片级初始化、板级初始化和系统级初始化。 片级初始化 完成嵌入式微处理器的初始化,包括设置嵌入式微处理器的核心寄存器和控制寄存器、嵌入式微处理器核心工作模式和嵌入式微处理器的局部总线模式等。片级初始化把嵌入式微处理器从上电时的默认状态逐步设置成系统所要求的工作状态。这是一个纯硬件的初始化过程。 板级初始化 完成嵌入式微处理器以外的其他硬件设备的初始化。另外,还需设置某些软件的数据结构和参数,为随后的系统级初始化和应用程序的运行建立硬件和软件环境。这是一个同时包含软硬件两部分在内的初始化过程。 系统初始化 该初始化过程以软件初始化为主,主要进行操作系统的初始化。BSP将对嵌入式微处理器的控制权转交给嵌入式操作系统,由操作系统完成余下的初始化操作,包含加载和初始化与硬件无关的设备驱动程序,建立系统内存区,加载并初始化其他系统软件模块,如网络系统、文件系统等。最后,操作系统创建应用程序环境,并将控制权交给应用程序的入口。 硬件相关的设备驱动程序 BSP的另一个主要功能是硬件相关的设备驱动。硬件相关的设备驱动程序的初始化通常是一个从高到低的过程。尽管BSP中包含硬件相关的设备驱动程序,但是这些设备驱动程序通常不直接由BSP使用,而是在系统初始化过程中由BSP将他们与操作系统中通用的设备驱动程序关联起来,并在随后的应用中由通用的设备驱动程序调用,实现对硬件设备的操作。与硬件相关的驱动程序是BSP设计与开发中另一个非常关键的环节。
系统软件层
系统软件层由实时多任务操作系统(Real-time Operation System,RTOS)、文件系统、图形用户接口(Graphic User Interface,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。 嵌入式操作系统
嵌入式操作系统(Embedded Operation System,EOS)是一种用途广泛的系统软件,过去它主要应用与工业控制和国防系统领域。EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度,控制、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征,能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。目前,已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化,EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。EOS是相对于一般操作系统而言的,它除具有了一般操作系统最基本的功能,还有以下功能:如任务调度、同步机制、中断处理、文件处理等。
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范文三:嵌入式系统的组成
1.1.2 嵌入式系统的组成
嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成,硬件一般由高性能微处理器和外围接口电路组成,软件一般由操作系统和应用程序构成,软件和硬件之间由所谓的中间层(BSP 层,板级支持包)连接。
嵌入式系统的硬件有:嵌入式微处理器、存储器、输入输出(I/O、A/D、D/A)。 嵌入式系统的软件有:操作系统、应用软件。操作系统是连接计算机硬件与应用程序的系统程序。嵌入式操作系统可以分为实时操作系统和分时操作系统两类。实时操作系统是指具有实时性,能支持实时控制系统工作的操作系统。实时操作系统的首要任务是调度一切可利用的资源完成实时控制任务;其次才着眼于提高计算机系统的使用效率,其重要特点是通过任务调度来满足对于重要时间在规定的时间内做出正确的响应。分时操作系统,软件在时间上的执行并不严格,时间上的延误或者时序上的错误,一般不会造成灾难性后果。
(1)硬件层
硬件层由嵌入式微处理器、存储器系统、通用设备接口和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)组成。在一片嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路和存储器电路(ROM 和RAM (2)中间层
硬件层和软件层之间为中间层,也称为硬件抽象层HAL 和板级支持包BSP ,它把系统软件与底层硬件部分隔离,使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关,一般应具有相关硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。
(3)软件层
软件层由实时多任务操作系统RTOS 、文件系统、图形用户接口GUI 、网络系统及通用组件模块组成。
(4)功能层
功能层由基于RTOS 开发的应用程序组成,用来完成对被控对象的控制功能。功能层是面向被控对象和用户的。
在专用的嵌入式板子上面运行GNU/Linux系统已经变得越来越流行。一个嵌入式Linux 系统从软件的角度看通常可以分为四个层次:
(1)引导加载程序。主要是指BootLoader 。
(2)Linux 内核。特定于嵌入式板子的定制内核以及内核的启动参数。
(3)文件系统。包括根文件系统和建立于 Flash 内存设备之上文件系统。通常用ramdisk 来作为rootfs 。
(4)用户应用程序。特定于用户的应用程序。有时在用户应用程序和内核层之间可能还会包括一个嵌入式图形用户界面。常用的嵌入式GUI 有:MicroWindows 和MiniGUI 等。
范文四:嵌入式系统的组成
嵌入式系统?的组成
一个嵌入式?系统装置一?般都由嵌入?式计算机系?统和执行装?置组成嵌入?式计算机系?统是整个嵌?入式系统的?核心,由硬件层、中间层、系统软件层?和应用软件?层组成。执行装置也?称为被控对?象,它可以接受?嵌入式计算?机系统发出?的控制命令?,执行所规定?的操作或任?务。执行装置可?以很简单,如手机上的?一个微小型?的电机,当手机处于?震动接收状?态时打开;也可以很复?杂,如,,,,?智能机器狗?,上面集成了?多个微上控?制电机和多?种传感器,从而可以执?行各种复杂?的动作和感?受种状态信?息。
下面对嵌入?式计算机系?统的组成进?行介绍。
一、 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,,,?中。
二、 中间层
硬件层与软?件层之间为?中间层,也称为硬件?抽象层(Hardw?are Abstr?act
Layer?,HAL)或者板级支?持包(Board? Suppo?rt Packa?ge,BSP),它半系
统上?层软件与底?层硬件分离?开来,使系统的底?层驱动程序?与硬件无关?,
上层软件开?发人员无需?关心底层硬?件的具体情?况,根据BSP?层提供的接?
口即可进行?开发。该层一般包?含相关底层?硬件的初始?化、数据的输入?/
输出操作和?硬件设备的?配置功能。
实际上,BSP是一?个介于操作?系统和底层?硬件之间的?软件层次,包括了
系统?中大部分与?硬件联系紧?密的软件模?块。设计一个完?整的BSP?需要完
成两?部分工作:嵌入工系统?的硬件初始?化的BSP?功能,设计硬件相?关的
设备驱?动。
三、 系统软件层?
系统软件层?由实时多任?务操作系统?(Real-time Opera?tion Syste?
m,RTOS)、文件系统、图形用户接?口(Graph?ic User Inter?face,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?。
范文五:嵌入式系统的组成
嵌入式系统的组成
1(嵌入式系统的硬件
嵌入式系统的硬件主要包括以下几个模块。
嵌入式核心芯片,嵌入式微处理器、嵌入式微控制器、嵌入式数字信号处理器、嵌入式片上系统。
用以保存固件的ROM(非挥发性只读存储器)。
用以保存程序数据的RAM(挥发性的随机访问存储器)。
连接微控制器和开关、按钮、传感器、模/数转化器、控制器、LED(发光二极管)和显示器的I/O端口。
2(嵌入式系统的软件
嵌入式系统软件由嵌入式操作系统和相应的各种应用程序构成。有时设计人员把这两种软件组合在一嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件,它是嵌入式系统(包括硬、软件系统)极为重要的组成部分,通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点,如能够有效地管理越来越复杂的系统资源;能够把硬件虚拟化,使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来;能够提供库函数、驱
动程序、工具集以及应用程序。
3(嵌入式系统的开发工具和开发系统
嵌入式系统的硬件和软件位于嵌入式系统产品本身,开发工具则独立于嵌入式系统产品之外。开发工具一般用于开发主机,包括语言编译器、连接定位器、调试器等,这些工具一起构成了嵌入式系统的开发系统和开发工具。