嵌入式技术学习笔记（一）

一、嵌入式开发概述
1、嵌入式技术是什么？
要介绍嵌入式技术，首先要谈及单片机技术。单片机开发技术可以被称为传统开发，由自己编写的软件来控制硬件。这种传统开发方式存在缺点：
①软件移植性差 因为硬件的原理不同，所以你所编写的软件可能只适用于一种硬件。
②开发人员能力要求：软硬通吃 要想完成单片机开发，就必须对软件和硬件两种都要熟悉。而且自己设计出来的东西只能自己修改理解，别人很难帮忙。所以这种传统开发会花费很长时间。
传统开发是直接用软件来控制硬件，而嵌入式在这两者之间插入一个操作系统。操作系统的作用是管理资源，包括软件资源和硬件资源。相当于一个管家。将软件与硬件相隔开来。
而嵌入式技术所要做的就是在已有的硬件上移植操作系统，在操作系统之上做上层应用开发，在操作系统之下做底层开发。
作为两者区别的操作系统有什么优点呢？
①多任务机制
②提供了丰富的网络协议
③提供了开源软件和库
嵌入式开发同时也存在缺点：操作系统对硬件性能有要求。越好的操作系统对硬件的要求越大。
哪些操作系统可称为嵌入式操作系统？ 可以移植（代码开源、提供可移植接口）的操作系统称为嵌入式操作系统
2、嵌入式开发方向（就业方向）
嵌入式上层应用开发
要求：a、精通一门语言
b、熟悉一款操作系统（会看说明书）
c、数据结构/算法
嵌入式底层系统软件开发
要求：a、精通c语言（所有的操作系统内核都是有c语言+汇编完成的）
为什么选择c语言（c语言特点）？ 能够直接访问硬件、移植性、运行效率
为什么c语言能够直接访问硬件？ 因为c语言有指针数据类型，指针可以对地址操作
b、理解操作系统实现（会使用、也会添加/修改功能）
c、熟悉硬件的工作原理
d、熟悉汇编
嵌入式系统工程师 BSP（固件工程师） 内核开发
3、CPU体系结构的种类、特点及应用场景？
首先区别一下体系结构与体系架构
体系架构：cpu的架构是cpu厂商给属于同一系列的cpu产品定的一个规范，目的是为了区别不同类型的cpu
体系结构：体系结构在计算机技术中描述的是一个抽象的机器，而不是一个具体的机器。一般一个cpu体系结构是由一个指令集和一些寄存器组成的。所以一定意义上来讲指令集与体系结构算是同义词。
现代有四大cpu体系结构，介绍这四大体系结构前，我们首先要了解RISC和CISC
RISC是英文Reduced Instruction Set Computer的缩写，意思是精简指令集计算机，该指令集要求软件来指定各个操作步骤，这种指令集可以降低cpu的复杂性以及允许在同样的工艺水平下生产出功能更强大的cpu，但对于编译器的设计有更高的要求
CISC是英文Complex Instruction Set Computer的缩写，意思是复杂指令集计算机，这种指令集一般用于早期cpu中，它的设计目的是要用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务。但这种cpu所有的指令都依赖于cpu中设计的逻辑来实现，这样会增加cpu结构的复杂性和对cpu工艺的要求，但对于编译器的开发十分有利
下面是四大cpu体系结构的介绍
（1）X86
x86或80x86是英代尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。x86架构是重要地可变指令长度的CISC。
特点：能够有效缩短新指令的微代码设计时间，允许设计师实现CISC体系机器的向上相容。新的系统可以使用一个包含早期系统的指令超集合，也就可以使用较早电脑上使用的相同软件。另外微程式指令的格式与高阶语言相匹配，因而编辑器并不一定要重新编写。
应用场景：适用于通用的计算机
（2）ARM
ARM架构，过去称作进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine，更早称作：Acorn RISC Machine），是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。在今日，ARM家族占了所有32位嵌入式处理器75%的比例，使它成为占全世界最多数的32位架构之一。ARM处理器可以在很多消费性电子产品上看到，从可携式装置（PDA、移动电话、多媒体播放器、掌上型电子游戏，和计算机）到电脑外设（硬盘、桌上型路由器）甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有他的存在。
特点：ARM体系结构采用了一些特别的技术，在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积，并降低功耗。所有的指令都可以根据前面的执行结果决定是否被执行，从而提高指令的执行效率。可以加载/存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率。
应用场景：由于节能的特点，ARM处理器非常适用于行动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。
（3）MIPS
MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked piped stages)，其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。
特点：设计更简单、设计周期更短等优点，并可以应用更多先进的技术，开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一，新的架构集成了所有原来MIPS指令集，并增加了许多更强大的功能。
应用场景：用于计算机公司构成各种工作站和计算机系统
（4）PowerPC
PowerPC 是一种精简指令集（RISC）架构的中央处理器（CPU），其基本的设计源自IBM（国际商用机器公司）的IBMPowerPC 601 微处理器POWER（PerformanceOptimized With Enhanced RISC。
特点：可伸缩性好、方便灵活
应用场景：PowerPC 处理器有广泛的实现范围，包括从诸如 Power4 那样的高端服务器 CPU 到嵌入式 CPU 市场