硬件介紹

       嵌入式系統(tǒng)的硬件除了核心部件——嵌入式處理器外，還包括存儲(chǔ)器系統(tǒng)、外圍接口部件以及連接各種設(shè)備的總線系統(tǒng)。其中，存儲(chǔ)器是嵌入式系統(tǒng)存放數(shù)據(jù)和程序的功能部件，而外圍設(shè)備決定了應(yīng)用于不同領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)特功能。

       嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)中硬件的核心組成部分，但是若沒有存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備，它就無(wú)法具有各種實(shí)用的功能。嵌入式處理器通常集成了大量的I/O模塊單 元(如中斷控制器和通信控制器等)和存儲(chǔ)器(Flash和RAM等)。當(dāng)嵌入式處理器上集成的存儲(chǔ)器單元和I/O單元不夠時(shí)，可以通過擴(kuò)充組成強(qiáng)大的嵌入 式硬件系統(tǒng)。

       嵌入式系統(tǒng)的硬件是以嵌入式處理器為中心，由存儲(chǔ)器、I/O單元電路、通信模塊、外部設(shè)備等必要的輔助接口組成的，如下圖所示。在實(shí)際應(yīng)用中，嵌入式系統(tǒng)硬件配置可能非常精簡(jiǎn)，除了微處理器和基本的外圍電路以外，其余的電路可以根據(jù)需要和成本進(jìn)行裁剪、定制。

       在嵌入式系統(tǒng)中使用的存儲(chǔ)器可以是內(nèi)部存儲(chǔ)器，也可以是外部存儲(chǔ)器。通常處理器的內(nèi)部存儲(chǔ)器是非常有限的。對(duì)于小型應(yīng)用，如果這些存儲(chǔ)器夠用，就不必使用 外部存儲(chǔ)器；否則，就必須進(jìn)行擴(kuò)展，使用外部存儲(chǔ)設(shè)備。與通用計(jì)算機(jī)把應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)放在外存的工作方式不同，嵌入式系統(tǒng)的軟件通常直接存放在內(nèi)存 (如Flash)中，上電之后可以立刻運(yùn)行；當(dāng)然，也有的嵌入式系統(tǒng)的軟件從外存啟動(dòng)、裝載并運(yùn)行。無(wú)論如何，需要考慮嵌入式系統(tǒng)的軟件的固化問題，而這 一問題在通用計(jì)算機(jī)(如PC機(jī))上開發(fā)軟件是不需要考慮的。此外，考慮存儲(chǔ)器系統(tǒng)時(shí)，還需要考慮嵌入式系統(tǒng)軟件的引導(dǎo)問題。

       嵌入式處理器工作時(shí)必須有附屬電路支持，如時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、調(diào)試電路、監(jiān)視定時(shí)器、中斷控制電路等，這些電路并不完成數(shù)據(jù)的輸入/輸出功能，而是為嵌 入式處理器的工作提供必要的條件。在設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的硬件電路時(shí)，常常將它們與嵌入式處理器設(shè)計(jì)成一個(gè)模塊，形成處理器最小系統(tǒng)。

       嵌入式處理器在功能上有別于通用處理器，其區(qū)別在于嵌入式處理器上集成了大量的I/O電路。因此，用戶在開發(fā)嵌入式系統(tǒng)時(shí)，可以根據(jù)系統(tǒng)需求選擇合適的嵌 入式處理器，而無(wú)需再另外配合I/O電路。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，嵌入式處理器的集成度不斷提高，許多嵌入式處理器上集成的I/O功能完全滿足應(yīng)用的需 求，基本無(wú)需擴(kuò)展。嵌入式系統(tǒng)的I/O接口電路主要完成嵌入式處理器與外部設(shè)備之間的交互和數(shù)據(jù)通信。這些電路包括網(wǎng)絡(luò)接口、串行接口、模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù) /模轉(zhuǎn)換接口、人機(jī)交互接口等。應(yīng)用于不同行業(yè)的嵌入式系統(tǒng)，其接口功能和數(shù)量有很大的差異。在設(shè)計(jì)I/O接口電路時(shí)，一般把這部分作為I/O子系統(tǒng)進(jìn)行 統(tǒng)一的設(shè)計(jì)，這樣既可以綜合考慮優(yōu)化電路，又便于設(shè)計(jì)成果的重復(fù)使用。  

處理器和ARM處理器

中央微處理器，簡(jiǎn)稱CPU，它是計(jì)算機(jī)中最重要的一個(gè)部分，它決定嵌入式系統(tǒng)的主要功能特性。CPU又由運(yùn)算器和控制器兩大部分組成。

所謂寄存器（register），是CPU內(nèi)部用來(lái)存放數(shù)據(jù)的一些小型存儲(chǔ)區(qū)域，用于暫時(shí)存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果。

外部設(shè)備也有寄存器，是一種存儲(chǔ)單元，其物理結(jié)構(gòu)跟內(nèi)存單元不一樣，但作用跟內(nèi)存單元一樣，都能保存信息。

在設(shè)計(jì)時(shí)，給外部設(shè)備的每個(gè)寄存器都分配一個(gè)地址，CPU可以根據(jù)地址訪問某個(gè)寄存器，則該寄存器發(fā)生相應(yīng)的動(dòng)作：或接收數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)（對(duì)應(yīng)于寫操 作），或把自己的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上（對(duì)應(yīng)于讀操作）。當(dāng)CPU訪問某個(gè)寄存器時(shí)，同一個(gè)外設(shè)的其他寄存器和其他外設(shè)的寄存器由于沒有CPU的指令不會(huì)發(fā) 生動(dòng)作。

嵌入式處理器通常包括幾個(gè)部分：處理器內(nèi)核、地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線、片上I/O接口電路及輔助電路（如時(shí)鐘、復(fù)位電路等）。

下面簡(jiǎn)單介紹一下ARM處理器的歷史和發(fā)展。