嵌入式系统的体系结构 | 套装3

前言

嵌入式系统是指那些专门用于执行特定任务的计算机系统，其硬件和软件系统的结构和特点与通用计算机系统有很大差别。这里介绍的是嵌入式系统的体系结构套装3，其中包含了以下内容：

• MCU芯片体系结构
• 嵌入式处理器体系结构
• 嵌入式系统设计流程
• 嵌入式系统的开发工具

MCU芯片体系结构

MCU (Micro Controller Unit) 是一种集成了微处理器、存储器、定时器、外设接口和其他特定功能模块的集成电路。常见的MCU芯片有8051系列、AVR系列、PIC系列、STM32系列等。

8051系列芯片的体系结构如下：

## 8051芯片体系结构

- 内核：
  - CPU
  - 存储器单元
  - 时钟单元
  - 电源管理
- 存储器：
  - 程序存储器
  - 数据存储器
- I/O接口：
  - P0口
  - P1口
  - P2口
  - P3口
- 定时器
- 中断控制器

嵌入式处理器体系结构

与MCU不同，嵌入式处理器只包含了微处理器，没有集成存储器、定时器、外设接口等功能模块。常见的嵌入式处理器有ARM Cortex系列、MIPS系列、PowerPC系列等。

ARM Cortex-M系列的体系结构比较复杂，包含了以下部分：

## ARM Cortex-M3芯片体系结构

- Cortex-M3内核：
  - CPU
  - 存储器系统
  - 时钟和复位
  - Systick定时器
  - NVIC中断控制器
- 外设接口：
  - AHBP高速总线
  - APB低速总线
- 外设模块：
  - GPIO口
  - USART口
  - I2C口
  - SPI口
  - ADC模块
  - PWM模块

嵌入式系统设计流程

在进行嵌入式系统设计时，我们需要遵循一定的设计流程。一般而言，设计流程包括以下几个步骤：

• 确定系统需求
• 选择适合的硬件平台
• 编写驱动程序
• 编写应用程序
• 调试测试

在设计流程中，驱动程序是非常重要的一步，其作用是连接硬件和应用程序，使应用程序能够与硬件进行交互。嵌入式驱动开发需要掌握相关的硬件知识和编程技巧。

嵌入式系统的开发工具

在设计嵌入式系统时，我们需要使用一些开发工具来辅助开发。常见的开发工具如下：

• Keil MDK
• IAR Embedded Workbench
• Atollic TrueSTUDIO
• GNU工具链

这些工具提供了开发环境，可以进行编辑、编译、调试等操作，极大地提高了开发效率。此外，针对不同的硬件平台还有各种厂商提供的专用开发工具，如ST-Link、J-Link等。