嵌入式系统开发关键技术要点：硬件与应用架构解析

嵌入式系统开发技术是计算机三级考试中的重要知识点，它涵盖了硬件与软件协同工作的核心原理。首先，让我们深入了解嵌入式系统的硬件组成及其最小系统构成。 嵌入式最小硬件系统是任何嵌入式系统的基础，由以下关键组件组成： 1. **嵌入式处理器**：它是整个系统的中央处理单元，负责执行指令和控制其他硬件。处理器的选择根据应用需求的不同，可能包括微控制器、单片机或嵌入式SoC（System-on-Chip）等。 2. **时钟电路**：作为同步信号源，时钟电路确保处理器和其他部件按照预定频率协调工作。嵌入式处理器通常需要稳定的时钟信号，以便实现精确的时间管理。 3. **电源电路**：电源电路负责将输入的交流或直流电转换为处理器所需的电压。常见的电源模块有AC-DC转换器、DC-DC转换器以及低压差稳压器，后者具有低噪声、成本效益高等特点。 - **普通稳压器**如78XX系列，而开关稳压器如LM2576/2596提供更高性能。 - **低压差稳压器**如CCAT6219/AS2815/1117/2908，它们能提供更小的电压波动，适合对电源稳定性要求高的应用。 4. **复位电路**：负责在系统启动或发生故障时重置处理器状态。复位引脚通常有高低电平两种模式，如nRESET或RESET。 5. **存储器**：包括片内存储（如FlashROM，容量从几KB到几MB不等）和可能的外部存储器接口，用于存放程序代码和数据。 除了基本硬件，嵌入式系统还包括前向通道、后向通道、人机交互通道以及相互互联通信通道： - **前向通道**（输入接口）：涉及传感器输入、信号调理电路（如滤波器和放大器）、A/D转换器，这些用于采集环境或外部数据。 - **后向通道**（输出接口）：包含D/A转换器、功率放大器和执行器，用于向外部输出系统状态或控制信号。 - **人机交互通道**：如键盘输入接口和LED/LCD显示输出，用于用户界面和反馈。 - **相互互联通道**：支持多种通信协议，如串行通信（RS-232/RS-485）、CAN总线、以太网、USB等，便于系统与其他设备进行数据交换。 此外，嵌入式处理芯片常常采用AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）体系结构，它定义了系统总线（ASB、AHB、AXI、ACE）和外围总线（APB），用于高效地连接高性能和低性能组件，如电源管理、中断控制器、外设接口等。 计算机三级嵌入式系统开发技术的考点涵盖了从处理器选择、电源管理到接口设计的全方位内容，考生需深入理解这些硬件组件的功能和协作方式，以及不同总线架构的运用，才能在考试中取得优异成绩。