计算机三级嵌入式工程师，怎样通过计算机三级嵌入式，如何成为嵌入式工程师——第一章嵌入式系统概论

在接下来的一段时间内（计划三天内）我将完成《全国计算机等级考试三级教程》以及其他辅助教材并结合三级真题的知识整合（全是干货），在接下来的计算机考试中顺利通过并为嵌入式发展做铺垫。友情提示：在决定是否参加这个考试之前（或者说是否往这方面发展）应该要有以下基础：1、大学计算机基础。2、c语言。3、x86汇编语言学习过程。4、微机原理与接口原理与接口学习过程。5、模拟电路数字电路学习过程。6、要有开发板实战经验更好。不要看见6条很多，其实并没有，以我自身为例，在大学三个学期的时间内就完成了这些工作，其中只有第一和第五条是我们的课程（第四个学期正准备上），其实只要你了解c语言其他不会也没关系，因为这对你的考试并没有影响（计算机考试是很水的），但是如果你想成为一名真正的嵌入式工程师以上这些你必须都要会（而且只是一部分内容）。我将以问题的形式来总结，其中加黑部分必须掌握，其它作为了解，废话不多说咱们马上开始。

什么是嵌入式系统

嵌入式系统是嵌入式计算机系统的简称，它是一种嵌入在设备内部，为特定应用而设计的专用计算机系统。但是随着技术的不断进步，应用不断扩展，嵌入式系统的内涵也在不断的发展和变化。

嵌入式系统的特点

1、专用性 2、隐蔽性 3、资源受限 4、高可靠性 5、实时性 6、软件固化

嵌入式系统的分类

1、按用途分
分为军用、工业、民用三大类。
2、按嵌入式系统的实时性要求分
分为非实时性系统、软实时性系统、硬实时性系统三大类。
3、按产品形态分
分为系统级产品、板级产品、片级产品三大类
4、按软硬件技术复杂程度分
分为低端系统、中断系统、高端系统三大类

嵌入式系统的逻辑组成

由中央处理器、存储器、总线、I\O设备和软件构成。

1、处理器

定义
能够按照指令的规定高速完成二进制数据的算术逻辑运算，
分类
负责运行系统软件和应用软件的中央处理器（CPU）、数字信号处理器（DSP）、图形处理器、通信处理器等。
字长
字长指的是cpu中通用寄存器和定点运算器的二进制宽度。
性能指标
1、主频（cpu时钟频率），指cpu中门电路的工作频率，他决定cpu中数据传输与操作的速度，主频越高，执行一条指令的时间就越短。
2、高速缓冲存储器（Cache）的容量与结构，它有利于减少cpu访问内存的次数，容量越高、级数越多，效率就越显著。
3、逻辑结构

2、存储器

SARM:电路复杂、集程度低、功耗大、成本高、工作速度快，往往与CPU内核集成到同一芯片内，作为Cache。
DARM：电路简单、集成度高、功耗小、成本低，通常用作存放正在运行、处理程序和数据的工作寄存器。
EEPROM：用来存放很少需要更新的程序和代码
Flash ROM（闪存）：可以方便的在线写入信息。分为两类：或非型（NOR Flash）和与非型（NAND Flash）,前者以字节为单位存储，存在其中的程序可以直接被计算机执行，后者以行（行）为存取单位，速度稍慢，但寿命长、成本低，通常制作为内存卡和U盘。

嵌入式处理器芯片

1、微处理器（MPU）

可编程多用途器件

2、数字信号处理器（DSP）

专门用于数字信号处理

3、微控制器（MCU）

将整个计算机硬件的大部分甚至全部电路集成到一块芯片中。

4、片上系统（SOC）

将计算机或其他电子系统集成在单个芯片中。

Soc芯片开发大部分工作都是借助于电子设计自动化工具（EDA）完成的。
集成电路制造商将合格的经过验证的集成电路（IC）设计文件存储在数据库中，这些已经完成并通过验证的IC具有不可分解的功能特性，人们称之为核（Core），相应的数据库称为“核库”，核库中的文件均属于知识产权（IP）保护的范畴，素以他们亦被称为知识产权核或IP核。

嵌入式处理中的数字媒体

1、数字文本

‘文本是计算中最常用的一种数字媒体，它的处理过程大致如下：

将文字和符号输入嵌入式系统主要有两种途径：键盘和手写
（1）字符编码
西文字符多数采用ASCII码，即美国标准信息交换码，它是七位编码但用一个字节表示，最高位在计算机内通常为零，在信息传递时作为校验位。

（2）汉字编码
我国现在广泛使用的国家标准有GB2302和GB18030，汉字在计算机内采用二字节进行表示，每个最高位均规定为1。
GB2302只有6763个汉字有一些领域不够用，因此发布了GB18030，它与国际标准UCS/Unicode字符集基本兼容。
（3）USC/Unicode编码
它包括世界各国所有地区所有各种语言文字。
（4）文本类型
1）简单文本，没有任何字体字号而变化，不能插入图片表格，也不能建立超链接。
2) 格式化文本，加入上述要素。
3）超文本 文本中的各个部分按照其内容的逻辑关系互相链接，超链接便是应用之一。
（5）文本制作与展现
1）文本制作
使用一些市面上常见的软件如office、QQ等，为了使数字文本能够广泛发布、自由交换和长期存储Adobe公司开发了PDF格式。
2）文本展现
文本展现大致过程是：先对文本的格式描述进行解释，然后生成字符、和图、表的位图图像，最后再传到显示器或打印机。其中字符的生成是关键，其过程是：先根据字符的字体选择相应的字形库，再按照字符的代码从中取出该字符的形状描述信息，然后再根据描述信息生成文字。字符的形状有两种描述方法，点阵法和轮廓法。

2、数字图像

嵌入式中的数字图像也称为取样图像、点阵图想或位图图像。
（1）图像获取
1）扫描
将画面分成MxN个网格。
2）分色
将每个取样点分解成R、G、B3个基色，如果是灰度图像或黑白图像则不必进行分色。
3）取样
测试每个取样点的每个分量的亮度值。
4）量化
把每个取样点的亮度值用数字量进行表示（一般为8-12位的正整数）
由此可知灰度图像用一个矩阵表示，彩色图像用一组矩阵表示（一般为三个），每个矩阵成为一个位平面，矩阵的长度称为图像的垂直分辨率，列数称为图像的水平分辨率，矩阵中的元素是像素颜色分量的亮度值。
（2）图像参数
1）图像大小
也称分辨率，用水平分辨率x垂直分辨率来表示
2）位平面数目
即像素颜色分量的数目
3）像素深度
指每个像素用多少二进制位表示，他是像素的所有颜色的分量的的二进制位数之和，它决定了图像中出现的颜色的最大数目。图像中不同颜色的数目最多为2的24次方，这称为真彩色图像。
4）颜色模型
指彩色图所使用的描述方法。通常显示器用的是RGB模型，彩色打印机用的是CMYK模型。
（3）图像常用文件格式
图像数据量=图像水平分表码率x图像图像垂直分辨率x像素深度/8
图形压缩分为两类：有损压缩和无损压缩，无损压缩是指在还原图像后和原来的一样，有损压缩是指还原后的图像与原像有一定的差距但是不影响含义的正确理解和使用。
GIF：支持透明背景
JPEG：适合处理各种连续色调的彩色或灰度图像。
PNG：保留了GIF的特性。

3、数字音频和数字视频

需要用麦克风将声波转化为电信号。
取样频率不行该低于声音最高频率的两倍
量化后的样本一般用8、12、16位二进制整数表示（量化精度）
比特率称为码率，它指的是每秒钟的数据量。
波形声音的码率=取样频率x量化位数x声道数{单位b/s}。

3、数字通信

（1）模拟信号和数字信号
通信需要三个要素：信源、信宿、信道。传输的信息必须以电或光的形式传播，模拟信号通过不断变化的物理量表示信息，数字信号通过电频的高低或电流的大小表示信息（一般只有两个状态）。

（2）有线通信和无线通信

（3）数字通信传输技术
1）调制与解调技术
研究发现，高频振荡的正弦波信号在长距离通信中比其他信号传播的更远。因此把这种波作为载波。

2）多路复用技术
让多路信号同时公用一天传输线进行传输。
时分多路复用（TDM）
信号依据时间分时在一天传输线路进行传输。
频分多路信号（FDM）
将多个信号整合为一个信号在一条传输线路进行传输。
波分多路信号（WDM）频分多路信号的一种
在使用光线传输信号时同时在光纤传输不同的波长的光束。
3）交换技术
电路交换技术
通过交换机在通信时建立一条物理线路，效率低
分组交换技术也称包交换
格式如下

4、计算机网络

（1）计算机网络的组成和类型
1）组成
加算机等电子设备、数据通信链路、通信协议、网络软件
2）计算机网络类型
有许多分法，更多情况下人们按覆盖地域范围分
局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）
（2）以太局域网
局域网中的每一台终端设备都有一个物理地址（MAC地址），局域网采用分组交换技术，把传输的数据分为小块称为帧，一次只能传送一帧格式如下：
（3）无线局域网（WLAN）
是以太网和无线通信技术结合的产物。采用的协议主要是IEEE 802.11（WIFI），

（4）互联网
1）IP协议
为了解决异构网络互相连接的问题。
IP地址
用来对主机进行标识，使用四个字节表示，包含网络号和主机号，前者指明主机所从属的物理网络编号，后者是主机所属物理网络中的编号。有以下五类

由于4字节IP地址很难记忆和使用，人们用十个十进制数来表示，十进制之间用点分隔26.20.35.48，但是最好还是用符号来表示，主机的这种符号名称为主机的域名www.nju.edu.cn,
从左到右格式一般为：计算机名，网络名，机构名，最高域名
2）IP数据报
分为头部和数据区，格式如下

但是对于数据的正确性不能与以保证，这就需要IP上层的TCP协议来解决。
3）路由器
遵循IP协议把异构网络连接起来的设备，它屏蔽了不同网络的技术差异，能将发送设备的数据准确送到接收设备，确保各种网络无缝连接。
互联网服务提供商（ISP）