|
|
|
| 機(jī)械社區(qū)
標(biāo)題: 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)及知識及接口技術(shù)總結(jié) [打印本頁]
作者: tainqing 時間: 2017-9-16 15:28
標(biāo)題: 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)及知識及接口技術(shù)總結(jié)
嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)1,、嵌入式系統(tǒng)的定義（1）定義：以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),，軟硬件可裁剪,，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能,、可靠性、成本,、體積,、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng),。
（2）嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的4個階段：無操作系統(tǒng)階段、簡單操作系統(tǒng)階段,、實時操作系統(tǒng)階段,、面向Internet階段。
（3）知識產(chǎn)權(quán)核（IP核）：具有知識產(chǎn)權(quán)的,、功能具體,、接口規(guī)范、可在多個集成電路設(shè)計中重復(fù)使用的功能模塊,，是實現(xiàn)系統(tǒng)芯片（SOC）的基本構(gòu)件,。
（4）IP核模塊有行為、結(jié)構(gòu)和物理3級不同程度的設(shè)計,，對應(yīng)描述功能行為的不同可以分為三類：軟核,、固核、硬核,。
2,、嵌入式系統(tǒng)的組成包含：硬件層、中間層,、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層,。
（1）硬件層：嵌入式微處理器、存儲器,、通用設(shè)備接口和I/O接口,。
嵌入式核心模塊＝微處理器＋電源電路＋時鐘電路＋存儲器
Cache：位于主存和嵌入式微處理器內(nèi)核之間，存放的是最近一段時間微處理器使用最多的程序代碼和數(shù)據(jù),。它的主要目標(biāo)是減小存儲器給微處理器內(nèi)核造成的存儲器訪問瓶頸,，使處理速度更快。
（2）中間層（也稱為硬件抽象層HAL或者板級支持包BSP）,。
它將系統(tǒng)上層軟件和底層硬件分離開來,，使系統(tǒng)上層軟件開發(fā)人員無需關(guān)系底層硬件的具體情況，根據(jù)BSP層提供的接口開發(fā)即可,。
BSP有兩個特點：硬件相關(guān)性和操作系統(tǒng)相關(guān)性,。
設(shè)計一個完整的BSP需要完成兩部分工作：
A,、 嵌入式系統(tǒng)的硬件初始化和BSP功能,。
片級初始化：純硬件的初始化過程，把嵌入式微處理器從上電的默認(rèn)狀態(tài)逐步設(shè)置成系統(tǒng)所要求的工作狀態(tài),。
板級初始化：包含軟硬件兩部分在內(nèi)的初始化過程,，為隨后的系統(tǒng)初始化和應(yīng)用程序建立硬件和軟件的運(yùn)行環(huán)境。
系統(tǒng)級初始化：以軟件為主的初始化過程,，進(jìn)行操作系統(tǒng)的初始化,。
B,、 設(shè)計硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動。
（3）系統(tǒng)軟件層：由RTOS,、文件系統(tǒng),、GUI、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成,。
RTOS是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺,。
（4）應(yīng)用軟件：由基于實時系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序組成。
3,、實時系統(tǒng) （1）定義：能在指定或確定的時間內(nèi)完成系統(tǒng)功能和對外部或內(nèi)部,、同步或異步時間做出響應(yīng)的系統(tǒng)。
（2）區(qū)別：通用系統(tǒng)一般追求的是系統(tǒng)的平均響應(yīng)時間和用戶的使用方便,；而實時系統(tǒng)主要考慮的是在最壞情況下的系統(tǒng)行為,。
（3）特點：時間約束性、可預(yù)測性,、可靠性,、與外部環(huán)境的交互性。
（4）硬實時（強(qiáng)實時）：指應(yīng)用的時間需求應(yīng)能夠得到完全滿足,，否則就造成重大安全事故,，甚至造成重大的生命財產(chǎn)損失和生態(tài)破壞，如：航天,、軍事,。
（5）軟實時（弱實時）：指某些應(yīng)用雖然提出了時間的要求，但實時任務(wù)偶爾違反這種需求對系統(tǒng)運(yùn)行及環(huán)境不會造成嚴(yán)重影響,，如：監(jiān)控系統(tǒng),、實時信息采集系統(tǒng)。
（6）任務(wù)的約束包括：時間約束,、資源約束,、執(zhí)行順序約束和性能約束。
4,、實時系統(tǒng)的調(diào)度
（1）調(diào)度：給定一組實時任務(wù)和系統(tǒng)資源,，確定每個任務(wù)何時何地執(zhí)行的整個過程。
（2）搶占式調(diào)度：通常是優(yōu)先級驅(qū)動的調(diào)度,，如uCOS,。優(yōu)點是實時性好、反應(yīng)快,，調(diào)度算法相對簡單,，可以保證高優(yōu)先級任務(wù)的時間約束；缺點是上下文切換多,。
（3）非搶占式調(diào)度：通常是按時間片分配的調(diào)度,，不允許任務(wù)在執(zhí)行期間被中斷,，任務(wù)一旦占用處理器就必須執(zhí)行完畢或自愿放棄，如WinCE,。優(yōu)點是上下文切換少,；缺點是處理器有效資源利用率低，可調(diào)度性不好嵌入式信盈達(dá)企鵝要妖氣嗚嗚吧久零就要,。
（4）靜態(tài)表驅(qū)動策略：系統(tǒng)在運(yùn)行前根據(jù)各任務(wù)的時間約束及關(guān)聯(lián)關(guān)系,，采用某種搜索策略生成一張運(yùn)行時刻表，指明各任務(wù)的起始運(yùn)行時刻及運(yùn)行時間,。
（5）優(yōu)先級驅(qū)動策略：按照任務(wù)優(yōu)先級的高低確定任務(wù)的執(zhí)行順序
（6）實時任務(wù)分類：周期任務(wù),、偶發(fā)任務(wù)、非周期任務(wù),。
（7）實時系統(tǒng)的通用結(jié)構(gòu)模型：數(shù)據(jù)采集任務(wù)實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的采集,，數(shù)據(jù)處理任務(wù)處理采集的數(shù)據(jù)、并將加工后的數(shù)據(jù)送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)管理任務(wù)控制機(jī)構(gòu)執(zhí)行,。
5,、嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)（1）馮諾依曼結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)共用一個存儲空間，程序指令存儲地址和數(shù)據(jù)存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置,，采用單一的地址及數(shù)據(jù)總線,，程序和數(shù)據(jù)的寬度相同。例如：8086,、ARM7,、MIPS…
（2）哈佛結(jié)構(gòu)：程序和數(shù)據(jù)是兩個相互獨(dú)立的存儲器，每個存儲器獨(dú)立編址,、獨(dú)立訪問,，是一種將程序存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的存儲器結(jié)構(gòu)。例如：AVR,、ARM9,、ARM10…
（3）CISC與RISC的特點比較。
計算機(jī)執(zhí)行程序所需要的時間P可以用下面公式計算：
P=I×CPI×T
I：高級語言程序編譯后在機(jī)器上運(yùn)行的指令數(shù),。
CPI：為執(zhí)行每條指令所需要的平均周期數(shù),。
T：每個機(jī)器周期的時間。
（4）流水線的思想：在CPU中把一條指令的串行執(zhí)行過程變?yōu)槿舾芍噶畹淖舆^程在CPU中重疊執(zhí)行,。
（5）流水線的指標(biāo)：
吞吐率：單位時間里流水線處理機(jī)流出的結(jié)果數(shù),。如果流水線的子過程所用時間不一樣長，則吞吐率應(yīng)為最長子過程的倒數(shù),。
建立時間：流水線開始工作到達(dá)最大吞吐率的時間,。若m個子過程所用時間一樣,，均為t,，則建立時間T＝mt,。
（6）信息存儲的字節(jié)順序
A、存儲器單位：字節(jié)（8位）, u/ E& {; t; K% U# e
B,、字長決定了微處理器的尋址能力,，即虛擬地址空間的大小。
# Q2 G0 k; p7 l& V$ nC,、32位微處理器的虛擬地址空間位232,，即4GB。
# X8 | Z7 j# V2 t9 SD,、小端字節(jié)順序：低字節(jié)在內(nèi)存低地址處,，高字節(jié)在內(nèi)存高地址處。
$ O' t) r* E9 U) m6 e( g# aE,、大端字節(jié)順序：高字節(jié)在內(nèi)存低地址處,，低字節(jié)在內(nèi)存高地址處。
/ N1 I% Z1 Y8 b' f0 U: o6 mF,、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的存儲順序問題取決于OSI模型底層中的數(shù)據(jù)鏈路層,。
4 r; \( Q/ ~1 x2 f
作者: 韓寒11 時間: 2017-9-16 15:31
單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲器RAM,、只讀存儲器ROM,、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路,、脈寬調(diào)制電路,、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機(jī)系統(tǒng),，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,。
作者: 675452577 時間: 2017-11-26 13:10
好東西- I- [" Q4 h8 Q+ [# Q- D" a
| 歡迎光臨 機(jī)械社區(qū) (http://97307.cn/) |
Powered by Discuz! X3.4 |