单片机和嵌入式开发的理解和感悟!

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单片机和嵌入式,嘴笨 这样 有哪些标准的定义来区分亲戚亲戚亲们,对于进行过单片机和嵌入式开发的开发者来说,都不 亲戚亲戚亲们另一方的定义,接下来,就谈谈另一方对这有十个 多多概念的理解和感悟。

首先明确概念,有哪些是单片机,单片机是两种生活集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处都还可以力的中央处里器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和化断系统、定时器/计数器等功能(不可能 还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的有十个 多多小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用。从上世纪500年代,由当时的4位、8位单片机,发展到现在的500M的高速单片机。

比如最经典的51系列单片机,如下图所示,外观以后一块有十个 多多拇指大小的长方体芯片,共40个引脚,底下含有 了逻辑运算单元。实际上也以后有十个 多多cpu。

在最以后开始英文接触单片机的以后,还以后有过有十个 多多有哪些的间题,为有哪些单片机是黑色的而才能才能才能是别的颜色,不会 才知道是单片机材料的限制。

对单片机而言,嘴笨 有十个 多多芯片以后完正,你这一的比如单片机最小系统都不 为了单片机的正常运作而加入你这一元件,比如晶振,5v电源,电感电阻等。当然最小系统才能才能保证单片机正常运行,几乎实现不了基于单片机的任何应用。

为了使单片机实现应用,需用要加入你这一外设。比如按键,led灯,led屏,蜂鸣器,各种sensor。这也以后市面上所以公司都不 做的单片机开发板。

总结,单片机以后完成运算、逻辑控制、通信等功能的单一模块。也以后单片机真的姓“单”。DSP芯片才能才能认为是有十个 多多单片机。当然它们性能很强大,但会 功能依然很单一,总之以后处里数据、逻辑。

这样 有哪些是嵌入式呢,一般说嵌入式都不 指嵌入式系统,嵌入式系统是将应用守护tcp连接、操作系统、和计算机硬件在一起去的系统,是指以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,其针对的用户应用对功能、可靠性、成本、体积、功耗和使用环境有特殊要求的专用计算机系统。IEEE(Instituteof Electrical and ElectronicsEngineers,美国电气和电子工程师法学会)对嵌入式系统的定义:“用于控制、监视不可能 辅助操作机器和设备的装置”。

嵌入式系统是两种生活专用的计算机系统,作为装置或设备的一每种。通常,嵌入式系统是有十个 多多控制守护tcp连接存储在ROM中的嵌入式处里器控制板。事实上,所有含有 数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,你这一嵌入式系统还含有 操作系统,但大多数嵌入式系统都不 由单个守护tcp连接实现整个控制逻辑。这是不可能 嵌入式系统一般用于工业控制,也以后说对外设的控制都不 写死的,并不需用人工干预,一起去也为了保证系统的稳定和可靠。

亲戚亲戚亲们时不时能才能听到公司招聘的要求是嵌入式软件工程师不可能 嵌入式硬件工程师,也以后说嵌入式系统包括软件和硬件,嘴笨 仔细想想才能明白,都不 可能 跑系统了,当然有软件都不 bsp硬件啦。也以后说嵌入式系统是软硬件结合体,国内普遍认同的嵌入式系统定义为:以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。

接下来将嵌入式分成硬件和软件完正说明。

硬件层:

硬件层含有 晒 嵌入式微处里器、存储器(SDRAM、ROM、Flash等)、通用设备接口和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)。在一片嵌入式处里器基础上换成电源电路、时钟电路和存储器电路,就构成了有十个 多多嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用守护tcp连接都能才能固化在ROM中。

其中核心以后微处里器,嵌入式处里器和一般的电脑cpu还有区别,嵌入式微处里器大多工作在特定设计的系统中,比如TI不可能 Atmel公司都不 所以定位不同的处里器,Atmel的SAM系列是专门为物联网设计的,AVR则不可能 性能十分突出,广泛应用于工业领域。

嵌入式微处里器有各种不同的体系,即使在同一体系中以后可能 具有不同的时钟频率和数据总线深层,或集成了不同的外设和接口。据不完正统计,全世界嵌入式微处里器不可能 超过50000多种,体系价值形式有500多个系列,其中主流的体系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但与全球PC市场不同的是,没两种生活生活嵌入式微处里器能才能主导市场,仅以32位的产品而言,都不 5000种以上的嵌入式微处里器。嵌入式微处里器的挑选是根据具体的应用而决定的。

比如arm公司有各种各样的处里器架构,最经典的cortex系列,它属于ARMv7架构,这是到2010年为止ARM公司最新的指令集架构。ARMv7架构定义了三大分工明确的系列:“A”系列面向尖端的基于虚拟内存的操作系统和用户应用;“R”系列针对实时系统;“M”系列对微控制器。下图以后cortex系列的不同定位。

在嵌入式领域,能才能说arm架构的处里器处在了半壁江山,而arm公司也成为著名的科技公司,而它却这样 生产任何处里器,而以后提供了IP,能才能看出一流公司做标准。而你这一用的比较多的架构以后sparc、powerpc等。

嵌入式系统和外界交互需用一定形式的通用设备接口,如A/D、D/A、I/O等,外设通过和片外你这一设备的或传感器的连接来实现微处里器的输入/输出功能。每个外设通常都才能才能单一的功能,它能才能在芯片外才能才能内置芯片中。外设的种类所以,可从有十个 多多简单的串行通信设备到非常简化的5002.11无线设备。

嵌入式系统中常用的通用设备接口有A/D(模/数转换接口)、D/A(数/模转换接口),I/O接口有RS-232接口(串行通信接口)、Ethernet(以太网接口)、USB(通用串行总线接口)、音频接口、VGA视频输出接口、I2C(现场总线)、SPI(串行外围设备接口)和IrDA(红外线接口)等。你这一点嘴笨 和单片机这类。

软件层:

也以后操作系统了,包括内核和文件系统,还有以后更为顶层的应用守护tcp连接,嵌入式操作系统一般都不 Linux不可能 你这一类Unix,还有你这一实时操作系统(RTOS)比如VxWorks、RTEMS、ucOS等。

其中Linux还包括不同的distribution,比如Ubuntu、Redhat、Debian、centos等,亲戚亲戚亲们都不 采用Linux的内核,不同的是底下的software和tools,当然不用太过于担心标准有哪些的间题,有有哪些Linux发行版挑选的软件几乎都不 比较通用的,比如网页服务器的Apache、电子邮件服务器的postfix、sendmail、文件服务器的Samba等。此外还有Linuxstandard base等标准来规范开发者。

类Unix主以后FreeBSD以及Solaris等。

嵌入式领域最常用的还是你这一实时操作系统,实时操作系统的核心以后实时性,本质以后任务处里所华为时间的可预测性,即任务需用在规定内时限内完成。IEEE对实时系统的定义是“有有哪些正确性不仅取决于计算的逻辑结果也取决于产生结果所花费时间的系统”。实时操作系统有硬实时和软实时之分,硬实需用求在规定的时间内需用完成操作,这是在操作系统设计时保证的;软实时则以后按照任务的优先级,尽不可能 快地完成操作即可。亲戚亲戚亲们通常使用的操作系统在经过一定改变以后就能才能变成实时操作系统。

这样 实时操作系统和Linux你这一分时操作系统的区别列举如下:

(1)多路性。实时信息处里系统与分时系统一样具有多路性。系统按分时原则为多个终端用户服务;而对实时控制系统,其多路性则主要表现在时不时对多路的现场信息进行收集以及对多个对象或多个执行机构进行控制。

(2)独立性。实时信息处里系统与分时系统一样具有独立性。每个终端用户在向分时系统提出服务请求时,是彼此独立的操作,互不干扰;而在实时控制系统中信息的收集和对对象的控制,也彼此互不干扰。

(3)及时性。实时信息系统对实时性的要求与分时系统这类,都不 以人所能接受的等待英文时间来挑选;而实时控制系统的及时性,则是以控制对象所要求的以后开始英文截止时间或完成截止时间来挑选的,一般为秒级、百毫秒级直至毫秒级,甚至有的要低于5000微秒。

(4)交互性。实时信息处里系统具有交互性,但这里人与系统的交互,仅限于访问系统中你这一特定的专用服务守护tcp连接。它不像分时系统那样能向终端用户提供数据处里服务、资源共享等服务。

(5)可靠性。分时系统要求系统可靠,相比之下,实时系统则要求系统深层可靠。不可能 任何差错都不 可能 带来巨大的经济损失甚至无法预料的灾难性后果。但会 ,在实时系统中,采取了多级容错法子 来保证系统的安全及数据的安全。

不可能 更加可靠和及时。嵌入式实时操作系统更加广泛应用于工业控制、航空航天、军工等领域,比如美国航天局NASA近几年发射的火星探测器等都不 采用的RTEMS实时操作系统。

底下层:

所谓的底下层以后软件层和硬件层之间的接口层,嘴笨 严格而言也属于软件层。一般开发者称之为BSP,你这一层主要负责的是向下提供硬件的驱动,硬件的配置等操作,向上则向软件开发者提供标准API,进行底下层开发的开发者通常称为嵌入式驱动工程师。

从这里才能才能看出来,嵌入式设计和软硬都分不开,既要掌握底层硬件的价值形式以及如可驱动其工作,也要了解操作系统的相关知识,才能才能编写相应功能的应用。

但会 看有十个 多多操作系统不是支持某个芯片不可能 某个开发板,以后看其源码中不是含有 相应芯片或开发板的板级支持包。

以上以后另一方对嵌入式系统系统的理解,接下来再来谈谈嵌入式系统应该跑在有哪些样的硬件上。

谈起嵌入式硬件不可能 开发板,你要所以人第一印象以后RaspberryPi,是一块才能才能信用卡大小的微型电脑,别看其外表“娇小”,内“心”却很强大,视频、音频等功能通通皆有,可谓是“麻雀虽小,五脏俱全”。树莓派推出后,所以厂商争相推出这类产品,比如圣女果派这类的。在这里用TI的Beagleboneblack板子进行说明,Beagleboneblack板如下图所示:

能才能看出体积大小和树莓派这类,外设包括有USBhost和USBmini以及网卡接口,,背面还有有十个 多多sd卡槽和HDMI接口。接下来看看它的性能参数:

下表是BBB板和树莓派的性能参数比较:

Beagleboneblack的处里器是一块主频达到1GHZ的Ti处里器,基于arm的cortexa8架构,RAM是512M的DDR3,存储器大小为2GB,支持的操作系统包括Ubuntu、archLinux、Android等。外设有USBhost和一块百兆网卡。

BBB的处里器采用的是当前嵌入式系统中最流行的ARMv7指令集。采用当今广泛使用的指令集的处里器能才能被更多的软件支持。这类,你这一操作系统不可能 不支持在ARMv6指令集上运行,这类,Ubuntu在2012年4月放弃了对ARMv6指令集的支持。

ARMv7相对与ARMv6指令集的以后优势在于,使用ARMv7的处里器的实际性能更加强劲。ARMv7相对与ARMv6的优势还有所以,比如你这一显著的改进:实现了超标量架构、含有 了SIMD操作指令、改进了分支预测算法从而极大的提高了你这一性能。

最后总结:

以上以后一块基本的嵌入式核心板所具有的性能参数,和底下说到的单片机的性能参数相比较,单片机的处都还可以力较低,主频大多在几十M上下,和嵌入式动辄上百上千M的处里深层还是相差较多,此外单片机并不具有图形界面的处都还可以力,也以后GPU的严重不足是因为单片机几乎不用可能 带动图形界面;单片机的存储空间和嵌入式处里器也都不 有十个 多多等级的,单片机通常片内存储才能才能几k大小,而不可能 外设的限制以后太不可能 大范围增加外设emmc,而嵌入式处里器通常有几百兆的RAM,这样 巨大的差别是因为单片机几乎不用可能 像嵌入式处里器那样运行操作系统,甚至连TCP/IP协议栈和USB协议栈都跑不起来,你这一高端的单片机比如ST公司的STM32系列,不可能 能才能跑你这一轻量级的系统os和嵌入式网络协议栈,比如IwIP协议栈。嵌入式处里器富足强大的性能决定它能完成更多单片机才能才能完成的应用,比如网络通信功能,视频传输处里功能等,而当外设存储增加后,嵌入式处里器才能轻松运行各种Linux系统,以及图形GUI界面。

在开发法子 上单片机和嵌入式都不 较大差别,也以后编译过程的区别,单片机主要在Windows等图形界面下开发,目前有所以成熟图片 图片 期 期的句子图片 是什么是什么期期是什么是什么的IDE工具比如keil、IAR、以及ti的CCS等,有有哪些工具集编译、汇编、链接、仿真为一体,但会 不可能 在Windows下开发,具有友好的用户界面,开发者只需编写c代码,但会 点击编译链接按键即可,出显错误还能才能debug不可能 仿真,上手还是非常快的。而嵌入式开发一般是在Linux下进行的,要将c代码在另一方主机上编译完成,但会 通过系统镜像不可能 uboot引导将编译好的文件烧入开发板,不可能 主机的处里器的x86架构,而编写的代码是为了运行在arm架构或sparc架构的处里器上,但会 处在有十个 多多交叉编译链的安装,此外,Linux下这样 Windows那样的IDE,也以后编译,链接源代码都需用开发者另一方完成,一般都不 利用GNUmake脚本编写Makefile以及configure文件来完成,Makefile文件中编写如可对c不可能 h文件编译,也以后编译规则以及依赖文件是有哪些。有有哪些都需用开发者另一方完成。但会 以上过程都不 在Linux下的终端也以后命令行中完成,这也给嵌入式开发增加了难度。

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