嵌入式基础

以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪,应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机系统。是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在一起的系统。

1.嵌入式系统的构成：嵌入式微处理器   嵌入式操作系统  外围应用设备   应用软件系统。

2.嵌入式处理器：嵌入式微处理器   嵌入式微控制器   嵌入式DSP    片上系统。

        1、嵌入式微控制器（MCU），又称为单片机。微控制器的片上外设资源通常比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。微控制器芯片内部集成有ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出（PWM）、A/D、D/A、Flash、EEPROM等各种必要功能和外设。微控制器的最大特点是单片化，功耗成本低，可靠性高。

      2、嵌入式 微处理器（EMPU）。由通用计算机中的CPU发展而来，主要特点是具有32位以上的处理器，具有比较高的性能，价格也较高。与计算机CPU不同的是，在实际嵌入式 应用中，只保留和嵌入式 应用紧密相关的功能硬件，去除其它的冗余功能部分，因此其体积小、重量轻、功耗低、成本低及可靠性高。通常嵌入式微处理器把CPU、ROM、RAM及I/O等元件 做到同一个芯片上，也称为单板计算机。

      3、嵌入式DSP处理器。它是专门 用于信号处理方面的处理器，茏在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计 ，具有很高 的编译效率和指令执行速率，主要用在数字滤波、FFT、频谱分析等各种仪器上。DSP内部采用程序和数据分开存储和传输的哈佛结构 ，具有专门硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可用来快速的实现 各种数字信号处理算法，加之集成电路的优化设计，速度甚至比最快的CPU还快数倍。

      4、嵌入式 片上系统（SOC）。它是追求产品系统最大包容的集成器件。SOC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合 ，直接 在处理器片内嵌入操作系统的代码模块。体积小，功耗低，可靠性高。

3   嵌入式最小系统：时钟系统 电源系统  调试测试系统  存储器系统  复位及其配置系统  嵌入式处理器。（最小系统：从维修判断的角度系统运行或者开机的最基本的硬件和软件环境）。单片机最小系统：晶振  电源 复位电路  cpu。

 

4  主频 周期：

主频是指cpu内核工作的时钟频率，是cpu工作的最小时间单位。时钟周期是主频的倒数。频率倍频与外频，外频是CPU的基准，单位也是MHz。外频是CPU与主板之间同步运行的速度，而且绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为CPU的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态；倍频即主频与外频之比的倍数。在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。指令周期是执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成。

5  同步，互斥，死锁，并发

并发指多个进程同时执行（单CPU里其实是轮询执行），但其实多个进程共享的是同一个CPU、内存及IO设备，由此产生了资源竞争的情况。为解决这样的情况，才出现了同步和互斥。也可以说是并发问题引出了同步和互斥技术。

 

多个进程同时征用同一个资源，为避免竞争，进程间必须互斥，也就是这个资源同时只能被一个进程使用，其他的必须等待，这种现象叫互斥。如打印机的使用。

 

多个进程间相互依赖，也就是说B进程要执行的条件是A进程执行完后输出相应结果，B进程得到A进程的运行结果后才能顺利执行，这种A等待B的情况叫同步。

 

同步和互斥描述的是进程间的不同关系（竞争还是依赖），但操作系统对它们的处理方式基本是相同的。即必须等待共享资源可用。上面的同步说明其实也是这样的情况，即A进程运行结果要写到某个内存或文件，B进程必须等待这个它与A进程共享的内存或文件可用（被A释放了）才能继续执行（也可以理解成对共享内存或文件的一种竞争、互斥关系）。所以很多时候又把互斥和同步说成是同一件事。

 

同步或互斥又会引起死锁和饥饿的问题。

 

当A进程在等B进程释放资源（或锁），B进程又同时需要等待某个资源的释放，这个资源又刚好被A进程占有，这样就引发了死锁。

 

当A进程等待B进程释放资源（或锁），B进程在释放资源（或锁）前死掉了，这样A进程就处于一直等待的情况，这样引发了A进程的饥饿问题。

 

使用同步或互斥的技术有：

 

使用共享变量（锁变量），比如自旋锁，即进程A会循环检查共享变量（锁）是否可用，直到可用就退出循环执行相应逻辑，这种循环等待中进程A不做任何有意义的工作，却仍然要消耗CPU周期的，也称为忙等待。

 

使用信号量可用避免上面的问题，原理其实就是等待唤醒的机制，即A进程发现信号量（一个boolean值或一个计数共享变量）被占用（被B进程占用），就把A进程放到一个等待队列。B进程执行完后，释放信号量，并唤醒队列里的A进程。

6. 嵌入式的接口类型

RS-232（串口）， IrDA（红外） ，SPI是（串口设备接口）， I2C， USB， Ethernet 和普通并口。

7.

7.嵌入式系统在军工，商业，工业，以及汽车业上的区别

芯片的级别主要是以工作温度来区分的：商业级芯片(0-70度),工业级芯片(-40-85度),军工级芯片(-55-125度).汽车级芯片(-55-125度).

芯片的封装工艺不同：

通常汽车级的芯片比商业级的要厚一些，工业级相比商业级的芯片封装过程中会搀杂一定量的微量材料使封装更家稳定。当然一些汽车级、军工芯中会设计有辅助电路，备份电路区别。