深谈嵌入式系统,嵌入式系统是如何组成的?


原标题:深谈嵌入式系统,嵌入式系统是如何组成的?
嵌入式系统主要由嵌入式硬件系统和嵌入式软件系统两大部分组成。以下是对这两部分的详细解析:
一、嵌入式硬件系统
嵌入式硬件系统是嵌入式系统的物理基础,主要由以下几部分组成:
嵌入式处理器:
是嵌入式系统的核心部件,负责执行指令、处理数据等任务。常见的嵌入式处理器包括嵌入式微控制器(MCU)、嵌入式微处理器(MPU)、嵌入式DSP(数字信号处理器)以及嵌入式片上系统(SoC)等。
处理器核可能还包括时钟分频定时器、中断控制、I/O端口等,也可能直接包含了A/D和D/A转换处理端口。
存储器:
用于存储数据和程序,包括静态易失型存储器(如RAM、SRAM)、动态存储器(如DRAM、SDRAM)以及非易失型存储器(如ROM、EPROM、EEPROM、Flash等)。
存储器系统对CPU性能有重要影响,如SRAM比DRAM速度快但耗电多,DRAM存储密度高但需要周期性刷新。
外围电路:
包括晶振、复位、电源等控制电路及接口,与处理器核一起构成一个完整的嵌入式微处理器。对32位以上的微处理器,一般还带有专门的调试接口(如JTAG或BDM)。
外设与扩展:
是嵌入式系统与真实环境交互的接口,包括扩展存储、I/O接口、打印机等设备的控制电路,或直接使用相关的控制芯片。
根据实际应用的需要,还可以扩展一些专用芯片,如加密解密、现场总线、移动通信等专用芯片。
常见的嵌入式外围硬件设备有串口、以太网接口、USB、音频接口、液晶显示屏、摄像头等。
二、嵌入式软件系统
嵌入式软件系统是嵌入式系统的灵魂,它负责管理和控制硬件系统的运行,主要由以下几部分组成:
初始化引导代码:
是任何嵌入式系统上电复位后第一个执行的代码,用于初始化系统硬件和软件环境。
板级支持包(BSP):
是为解决嵌入式操作系统所运行的硬件平台的差异性而编写的代码,为定制硬件和操作系统之间提供一种接口和支持平台。
嵌入式操作系统:
简称OS,是嵌入式软件系统的核心部分,负责管理系统的资源(包括处理器、存储器、设备等),并为上层应用程序提供运行环境。常见的嵌入式操作系统有Linux、uC/OS-II、Windows CE、VxWorks等。
操作系统的功能以应用程序接口(API)的形式提供给应用软件,应用软件通过调用这些API来实现特定的功能。
网络协议栈:
用于实现嵌入式系统与其他设备或网络之间的通信。常见的网络协议包括TCP/IP、UDP、MQTT等。
图形用户界面(GUI):
运行于操作系统之上,为用户提供直观、友好的交互界面。常见的GUI库有LVGL、TouchGFX等。
应用软件:
实现嵌入式系统的特定功能,如数据采集、控制算法、数据处理等。应用软件通常需要自主开发,并根据具体的应用需求进行定制和优化。
综上所述,嵌入式系统是由嵌入式硬件系统和嵌入式软件系统共同组成的复杂系统。这两部分相互依存、相互协作,共同实现了嵌入式系统的各种功能和特性。
责任编辑:David
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