嵌入式系统入门指南：基础与关键概念解析

"嵌入式系统基础知识" 嵌入式系统是一种专用于特定应用领域的计算机系统，它强调在功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面的优化。这些系统通常包括嵌入式计算机系统和执行装置，其中嵌入式计算机系统由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层构成。 在嵌入式系统中，SOC（片上系统）是一个关键概念，它通过集成多种电路模块，如微控制器、处理器、存储器和接口，实现了在一个芯片上完成多种功能。这极大地减小了系统的体积和功耗，并提高了系统的集成度。 IP核是SOC设计的核心部分，它们分为软核、硬核和固核，分别代表了行为、结构和物理三个设计层次。软核通常用硬件描述语言（HDL）编写，硬核是经过半导体工艺物理设计后的IP，而固核则介于两者之间，以门级电路网表形式存在。 嵌入式存储系统由主存和外存两部分组成。主存中的ROM类包括NORFLASH、EPROM和PROM，而RAM类则有SRAM、DRAM和SDRAM。外存常见的是硬盘、NANDFLASH、CF卡、MMC卡和SD卡，它们提供了更大的存储空间。 嵌入式系统常常需要与各种外设通信，因此常用接口如A/D、D/A转换器、RS232串口、以太网、USB、音频接口、VGA视频输出、I2C现场总线、SPI接口和IrDA红外线接口不可或缺。 中间层，也称为硬件抽象层（HAL）或BSP，是操作系统与硬件之间的桥梁。它负责硬件初始化和设备驱动程序的设计，确保软件与硬件的兼容性和高效运行。 在嵌入式系统的启动过程中，硬件初始化包括片级、板级和系统级三个阶段，确保每个硬件组件按需正确配置。 嵌入式操作系统（EOS）的核心功能包括任务调度、同步机制、中断处理和文件系统管理。实时操作系统（RTOS）则具有更强的时间约束性和可预测性，适用于那些对响应时间要求极高的应用。 RTOS调度策略分为抢占式和非抢占式，前者允许高优先级任务中断低优先级任务，后者则保证任务执行的连续性。实时系统可以分为强实时（硬实时）和弱实时（软实时），前者对时间要求严格，后者相对宽松。 实时系统的典型任务包括数据采集、处理和执行机构的管理。嵌入式微处理器的架构通常有冯·诺依曼结构（数据和指令共享存储）和哈佛结构（数据和指令独立存储）两种。指令集，如CI，是微处理器理解和执行的指令集合，对于系统性能至关重要。 嵌入式系统基础知识涵盖了硬件、软件、系统集成和实时性等多个方面，为开发者提供了深入理解和构建嵌入式系统的全面视角。