《ARM 嵌入式系统开发典型模块》
作者：华清远见
第 1 章 基于 ARM 的最小系统模块
专业始于专注 卓识源于远见
1.1
嵌入式系统简介
1.1.1 嵌入式系统的概念
嵌入式系统是不同于常见计算机系统的一种计算机系统，它不以独立设备的物理形态出现，即它没有一个 统一的外观，它的部件根据主体设备以及应用的需要嵌入在设备的内部，发挥着运算、处理、存储以及控 制的作用。从体系结构上看，嵌入式系统主要由嵌入式处理器、支撑硬件和嵌入式软件组成。其中嵌入式 处理器通常是单片机或微控制器；支撑硬件主要包括存储介质、通信部件和显示部件等；嵌入式软件则包 括支撑硬件的驱动程序、操作系统、支撑软件以及应用中间件等。
1.1.2 嵌入式系统的结构
下一般说来，嵌入式系统由图 1.1 所示的 3 个部分组成。
嵌入式系统 硬件平台
图 1.1
嵌入式 操作系统
嵌入式系统组成示意图
嵌入式 系统应用
如图 1.1 所示，嵌入式系统一般由 3 个部分组成：嵌入式系统硬件平台、嵌入式操作系统和嵌入式系 统应用。其中嵌入式系统硬件平台为各种嵌入式器件、设备（如 ARM、51 单片机等） ，嵌入式操作系统是 指在嵌入式硬件平台上运行的操作系统，目前比较主流的嵌入式操作系统有嵌入式 Linux、??CLinux、 ??C/OS-II 等。具体应用哪种嵌入式操作系统应视具体情况而定。 嵌入式 Linux 提供了完善的网络技术支 持； ??CLinux 是专门为没有 MMU 的 ARM 芯片开发的；??C/OS-II 操作系统也成为实时操作系统或 RTOS， 使用它作为开发工具将使得实时应用程序变得相对容易 （这一部分内容将在 ??C/OS-II 操作系统的移植一 章中详细讲述） 。这 3 种操作系统的特点这里只是简单的介绍，具体参见相关技术手册。
1．嵌入式系统硬件平台??
嵌入式系统硬件平台是整个嵌入式操作系统和应用程序运行的硬件平台，不同的应用通常有不同的硬 件环境。 在嵌入式系统中硬件平台具有多样性的特点。 嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器， 目前据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过 1 000 种，流行体系结构有三十几个系列， 数据总线宽度从 8～32 位，处理速度从 0.1～2000MIPS。按功能和内部结构等因素可以分成下面几类。 （1）嵌入式 RISC 微处理器 RISC（Reduced Instruction Set Computer）是精简指令集计算机，RISC 把着眼点放在如何使计算机的结 构更加简单和如何使计算机的处理速度更加快速上。 RISC 选取了使用频率最高的简单指令， 抛弃复杂指令， 固定指令长度，减少指令格式和寻址方式，不用或少用微码控制。这些特点使得 RISC 非常适合嵌入式处理 器。嵌入式微控制器将整个计算机系统或者一部分集成到一块芯片中。嵌入式微控制器一般以某一种微处理 器内核为核心，比如以 MIPS 或 ARM 核为核心，在芯片内部集成 ROM、RAM、内部总线、定时/计数器、 WatchDog、I/O 端口、串行口等各种必要的功能和外设。和嵌入式微处理器相比，嵌入式微控制器的最大特 点是单片化，实现同样功能时系统的体积大大减小。嵌入式微控制器的品种和数量较多，比较有 性的通 用系列包括 Atmel 公司 AT91 系列、三星公司 S3C 系列，Intel 公司 PXA25x 系列等。 （2）嵌入式 CISC 处理器
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嵌入式微处理器的基础是通用 机中的 CPU 在不同应用中将微处理器装配在专门设计的电路板上， 只保留和嵌入式应用有关的功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。嵌入式微处理器目前主要有 Intel 公司 x86 系列、Motorola 公司 68000 系列等。
2．嵌入式操作系统??
嵌入式操作系统完成系统初始化以及嵌入式应用的任务调度和控制等核心功能。具有内核较精简、可 配置、与高层应用紧密关联等特点。嵌入式操作系统具有相对不变性。嵌入式操作系统具有以下特点。 （1）体积小 嵌入式系统有别于一般的 机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用闪存 （Flash Memory） 作为存储介质。 这就要求嵌入式操作系统只能运行在有限的内存中， 不能使用虚拟内存， 中断的使用也受到限制。因此，嵌入式操作系统必须结构紧凑，体积微小。 （2）实时性 大多数嵌入式系统都是实时系统，而且多是强实时多任务系统，要求相应的嵌入式操作系统也必须是 实时操作系统（RTOS） 。实时操作系统作为操作系统的一个重要分支已成为研究的一个热点，主要探讨实 时多任务调度算法和可调度性、死锁解除等问题。 （3）特殊的开发调试环境 提供完整的集成开发环境是每一个嵌入式系统开发人员所期待的。 一个完整的嵌入式系统的集成开发 环境一般需要提供的工具是编译/连接器、内核调试/跟踪器和集成图形界面开发平台。其中的集成图形界 面开发平台包括编辑器、调试器、软件仿真器和监视器等。

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