嵌入式(1绪论)

嵌入式系统的基本概念

嵌入到对象体系内部的专用计算机系统，称为嵌入式系统。

嵌入式的组成：

• 嵌入式和PC的区别(特点)
  • 嵌入式系统一般是专用系统，而PC是通用计算平台
  • 嵌入式系统的资源比PC少得多
  • 嵌入式系统可靠性要求高，故障带来的后果比PC机大得多
  • 嵌入式系统大都有成本、功耗、体积的要求
  • 嵌入式系统一般采用实时操作系统

嵌入式按实时性要求分可以分为：非实时操作系统(个人数字助理)、软实时系统(消费类产品)、硬实时系统(工业和军工系统)。

嵌入式的操作系统有：uC/OS-II、嵌入式Linux、Windows CE、VxWorks、Android等。

• 嵌入式的处理器可以分为以下三类：
  • 嵌入式微控制器(MCU)：又称单片机，将CPU、存储器（少量的RAM、ROM或两者都有）和其它外设封装在同一片集成电路里。一般无MMU，不运行完整的系统级OS。
  • 嵌入式微处理器(MPU)：具有较高的性能，去除了冗余的功能，以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的要求。有功耗低、体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。一般带MMU，运行系统级OS。
  • 嵌入式数字信号处理器(DSP)：专门用来对离散时间信号进行极快的处理计算，提高编译效率和执行速度。

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ARM微处理器

ARM既可以认为是一家公司的名字，也可以认为是一类微处理的统称，还可以认为是一种技术的名字。以ARM为内核的芯片统称为ARM芯片，而ARM公司是专门从事基于RISC技术的芯片设计开发公司。

CISC：复杂指令集，具有大量的指令和寻址方式；RISC：精简指令集，在通道中只包含最有用的指令。

• ARM与单片机的区别：
  • 处理数据宽度大，采用指令流水线：ARM为32位，单片机一般为8位或16位。
  • 时钟频率高：8位单片机为8MHz~48MHz，16位单片机16MHz~80MHz，ARM Cortex-A8主频600MHz~1.2GHz。
  • 资源丰富，功能强大。
  • 使用操作系统：支持多操作系统；单片机也可以使用操作系统，但都是仅支持只有内核的轻量型操作系统。

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ARM Cortex系列微处理器

ARM Cortex系列处理器是基于ARMv7架构的，分为Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M。其中，ARM Cortex-A系列主要用于高性能场合；ARM Cortex-R系列主要用于实时性要求高的场合；ARM Cortex-M系列则主要用于微控制器单片机领域。Cortex的优势在于将低功耗、低成本和高性能完美的结合。

Cortex-M3体系结构是ARMv7-M，存储结构是哈佛结构，指令集使用面向C语言设计的Thumb-2指令集，最大限度降低汇编语言的使用，采用时钟门控技术和内置睡眠模式，适于低功耗的领域。

补充：

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冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。

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哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。哈佛结构是一种并行体系结构，它的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个独立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问。

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STM32系列微控制器

STM32系列微控制器是由ST意法半导体有限公司以ARM Cortex-M3为内核开发生产的32位微控制器(单片机)，专为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计。

以下是一些型号：

型号	类型
STM32F100	超值型
STM32F101	基本型
STM32F102	USB基本型
STM32F103	增强型
STM32F105或107、STM32W108	互联型(107为有线互联，108为无线互联)
STM32L	超低功耗型

STM32F10xx微控制器系统结构，由以下几部分组成：

• 四个主动单元：

  • Cortex-M3内核的ICode总线(I-bus)：将Cortex-M3内核的指令总线与Flash闪存指令接口相连接，用于指令预取。
  • DCode总线(D-bus)：将Cortex-M3内核的DCode总线与闪存存储器的数据接口相连接，用于常量加载和调试访问。
  • 系统总线(S-bus)：连接Cortex-M3内核的系统总线(外设总线)到总线矩阵，总线矩阵协调着内核和DMA间的访问。
  • 通用DMA1、DMA2及以太网DMA：将DMA的AHB主控接口与总线矩阵相连，总线矩阵协调着CPU的DCode和DMA到SRAM、闪存和外设的访问。

• 四个被动单元：

  • 内部SRAM
  • 内部闪存存储器
  • FSMC
  • AHB到APB的桥：两个AHB/APB桥在AHB和两个APB总线间提供同步连接。APB1操作速度限于36MHz，APB2操作于全速(最高72MHz)。

总线矩阵：包含DCode、系统总线、DMA1总线和DMA2总线，以及4个被动单元。

• STM32F10x系列微控制器存储器组成结构：
  • 外设寄存器组(PERIPHERALS)：起始地址是0x4000 0000。
  • 数据存储器组(SRAM)：STM32F10xxx内置最多64K字节的静态SRAM。它可以以字节、半字(16位)或全字(32位)访问。SRAM的起始地址是0x2000 0000。
  • 程序存储器组(CODE)：STM32F10xxx内置最多512K字节的Flash。Flash的起始地址是0x8000 0000。

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以上内容，参考教材和百度百科所记录的，希望对你有所帮助。