系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)筆記(59)—— 嵌入式系統(tǒng)的組成

嵌入式系統(tǒng)一般都由軟件和硬件兩個(gè)部分組成,其中嵌入式處理器 绘证、 存儲(chǔ)器和外部設(shè)備構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)隧膏。

嵌入式系統(tǒng)的軟件部分可以分為3個(gè)層次:系統(tǒng)軟件 、 應(yīng)用支撐軟件和應(yīng)用軟件嚷那。其中胞枕,系統(tǒng)軟件和支撐軟件是基礎(chǔ),應(yīng)用軟件則是最能體現(xiàn)整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能的部分魏宽。

1 硬件架構(gòu)

圖 1 是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)的基本硬件架構(gòu)腐泻。微處理器是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的核心决乎,負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的執(zhí)行。外部設(shè)備是嵌入式系統(tǒng)同外界交互的通道贫悄,常見的外部設(shè)備有 Flash 存儲(chǔ)器 瑞驱、 鍵盤 、 輸入筆 窄坦、 觸摸屏 唤反、 液晶顯示器等輸入 / 輸出設(shè)備,在很多嵌入式系統(tǒng)中還有與系統(tǒng)用途緊密相關(guān)的各種專用外設(shè)鸭津。

嵌入式系統(tǒng)中經(jīng)常使用的存儲(chǔ)器有3種類型:RAM 彤侍、 ROM( Read-Only Memory ,只讀內(nèi)存)和混合存儲(chǔ)器逆趋。系統(tǒng)的存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)的程序代碼 盏阶、 數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行的結(jié)果。

1.1 嵌入式處理器

嵌入式系統(tǒng)的核心部件是各種類型的嵌入式處理器闻书。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)名斟,目前世界上嵌入式處理器的種類已經(jīng)超過了 1000 種,比較流行的也有 30 幾個(gè)系列魄眉。根據(jù)目前的使用情況砰盐,嵌入式處理器可以分為如下幾類:

(1)嵌入式微處理器

嵌入式微處理器( Embedded Micro Processing Unit , EMPU )是由通用計(jì)算機(jī)中的 CPU 演變而來坑律。嵌入式微處理器在功能上跟普通的微處理器基本一致岩梳,但是它具有體積小 、 功耗低 晃择、 質(zhì)量輕 冀值、 成本低及可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。通常宫屠,嵌入式微處理器和ROM 列疗、 RAM 、 總線接口及外設(shè)接口等部件安裝在一塊電路板上浪蹂,稱為單板計(jì)算機(jī)抵栈。目前,主要的嵌入式微處理器有AM186/88 乌逐、 386EX 竭讳、 SC-400 创葡、 POWERPC 浙踢、 MIPS及 ARM 等系列。

(2)嵌入式微控制器

嵌入式微控制器( Embedded Micro Controlling Unit 灿渴, EMCU )又稱為單片機(jī)洛波,就是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都集成到一塊芯片中胰舆。嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心,芯片內(nèi)部集成有 ROM / EPROM / E2PROM 蹬挤、 RAM 缚窿、 總線 、 總線邏輯 焰扳、 定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 倦零、 WatchDog(監(jiān)督定時(shí)器) 、 并口 / 串口 吨悍、 數(shù)模 / 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 扫茅、 閃存等必要外設(shè)。

與嵌入式微處理器相比育瓜,嵌入式微控制器的最大特點(diǎn)是單片化葫隙,因而體積更小,功耗和成本更低躏仇,可靠性更高恋脚。

目前,嵌入式微控制器的品種和數(shù)量最多焰手,約占嵌入式系統(tǒng)市場份額的 70%糟描。 比較有代表性的通用系列有: 8051 系列 、 MCS-96 / 196 / 296 册倒、 C166 / 167 蚓挤、 MC68HC05 / 11 / 12 / 16等。還有許多半通用系列驻子,如支持 UBS 接口的MCU8XC930 / 931 灿意、 C540 、 C541以及用于支持I2C 崇呵、

(3)嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器

嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器( Embedded Digital Signal Processor 缤剧, E DSP )是一種專門用于信號(hào)處理的處理器, DSP 芯片內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)域慷,具有專門的硬件乘法器荒辕,廣泛采用流水線操作,提供特殊的 DSP 指令犹褒,可以用來快速實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)的處理算法抵窒。目前,數(shù)字信號(hào)處理器在嵌入式系統(tǒng)中使用非常廣泛叠骑,如數(shù)字濾波 李皇、 快速傅立葉變換及頻譜分析等。同時(shí)宙枷,嵌入式系統(tǒng)的智能化也是推動(dòng)嵌入式 DSP 發(fā)展的一個(gè)動(dòng)力掉房,如各種帶有智能邏輯的消費(fèi)類產(chǎn)品 茧跋、 生物信息識(shí)別終端 、 帶有加密 / 解密算法的設(shè)備 卓囚、 實(shí)時(shí)語音壓縮和解壓系統(tǒng)以及虛擬現(xiàn)實(shí)顯示裝置等瘾杭,這類系統(tǒng)上的智能化算法一般運(yùn)算量都比較大,這恰好可以充分發(fā)揮數(shù)字信號(hào)處理器的長處哪亿。

(4)嵌入式片上系統(tǒng)

嵌入式片上系統(tǒng)( Embedded System On Chip )是一種在一塊芯片上集成很多功能模塊的復(fù)雜系統(tǒng)粥烁,如微處理器內(nèi)核 、RAM蝇棉、USB页徐、IEEE1394、Bluetooth 等银萍。以往這些單元按照各自的功能做成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的芯片变勇,并通過電路板與其他單元組成一個(gè)系統(tǒng)。現(xiàn)在將這些本來在電路板上的單元都集成到一個(gè)芯片中贴唇,構(gòu)成一個(gè)嵌入式片上系統(tǒng)搀绣,從而大幅度縮小了系統(tǒng)的體積,降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度戳气,增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性链患。在大量生產(chǎn)時(shí),生產(chǎn)成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單元部件組成的電路板系統(tǒng)瓶您。

嵌入式片上系統(tǒng)可以分為通用片上系統(tǒng)和專用片上系統(tǒng)兩類麻捻。

  • 通用類的主要產(chǎn)品有 Siemens 的 Trocore、Motorola 的 M- C ore呀袱、 某些 ARM 系列的器件等贸毕。
  • 專用類的嵌入式片上系統(tǒng)一般是針對某一個(gè)或某些系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。具有代表性的產(chǎn)品有 Philips 的 Smart XA 夜赵,它將 XA 單片機(jī)的內(nèi)核和支持超過 2048 位復(fù)雜 RSA 算法的 CCU 單元制作在一個(gè)芯片上明棍,形成一個(gè)可加載 Java 或 C 的專用嵌入式片上系統(tǒng),可用于網(wǎng)絡(luò)安全等方面寇僧。

1.2 總線

總線是連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)部件的共享高速通路摊腋,自 20 世紀(jì) 70 年代以來,工業(yè)界相繼出現(xiàn)了多種總線標(biāo)準(zhǔn)嘁傀,很多總線技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用兴蒸。

嵌入式系統(tǒng)的總線一般分為片內(nèi)總線和片外總線。片內(nèi)總線是指嵌入式微處理器內(nèi)的 CPU 與片內(nèi)其他部件連接的總線细办;片外總線是指總線控制器集成在微處理器內(nèi)部或外部芯片上的用于連接外部設(shè)備的總線橙凳。

(1)AMBA 總線

AMBA ( Advanced Micro controller Bus Archiecture ,先進(jìn)微控制器總線架構(gòu))是 ARM 公司研發(fā)的一種總線規(guī)范,該總線規(guī)范獨(dú)立于處理器和制造工藝技術(shù)痕惋,增強(qiáng)了各種應(yīng)用中外設(shè)和系統(tǒng)單元的可重用性,它提供將 RISC 處理器與 IP 核集成的機(jī)制娃殖。該規(guī)范定義了三種總線:

  1. 先進(jìn)性能總線( Advanced High-performance Bus 值戳, AHB )。 AHB 由主模塊 炉爆、 從模塊和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)三部分組成堕虹,整個(gè) AHB 總線上的傳輸都由主模塊發(fā)起,從模塊響應(yīng)芬首「袄蹋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括:仲裁器 、 主從模塊多路選擇器 郁稍、 譯碼器 赦政、 名義主模塊 、 名義從模塊等耀怜。 AHB 系統(tǒng)具有時(shí)鐘邊沿觸發(fā) 恢着、 無三態(tài) 、 分幀傳輸?shù)忍匦浴?AHB 也支持復(fù)雜的事務(wù)處理财破,如突發(fā)傳送 掰派、 主單元重試 、 流水線操作以及分批事務(wù)處理等左痢。
  2. 先進(jìn)系統(tǒng)總線( Advanced System Bus 靡羡, ASB )。 ASB 用于高性能模塊的互連俊性,支持突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸模式略步,較老的總線格式,逐步由 AHB 總線所替代定页。
  3. 先進(jìn)外設(shè)總線( Advanced Peripheral Bus 纳像, APB )。 APB 主要用于連接低帶寬外圍設(shè)備拯勉,其總線結(jié)構(gòu)只有唯一的主模塊竟趾,即 APB 橋,它不需要仲裁器以及響應(yīng) / 確認(rèn)信號(hào)宫峦,以最低功耗為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)岔帽,具有總是兩周期傳輸 、 無等待周期和響應(yīng)信號(hào)的特點(diǎn)导绷。

(2)PCI 總線

外圍構(gòu)件互連總線( Peripheral Component Interconnect 犀勒, PCI )規(guī)范先后經(jīng)歷了 1.0 版本 、 2.0 版本和 2.1 版本等一系列規(guī)范。 PCI 總線是地址 贾费、 數(shù)據(jù)復(fù)用的高性能 32 位與 64 位總線钦购,是微處理器與外圍設(shè)備互連的機(jī)構(gòu),它規(guī)定了互連協(xié)議 褂萧、 電氣 押桃、 機(jī)械以及配置空間的標(biāo)準(zhǔn)。 PCI 是不依賴于具體處理器的局部總線导犹,從結(jié)構(gòu)上看唱凯, PCI 是在微處理器和原來的系統(tǒng)總線之間加入的一級(jí)總線,由一個(gè)橋接電路負(fù)責(zé)管理谎痢,實(shí)現(xiàn)上下接口和協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳送磕昼,管理器提供了信號(hào)緩沖,使多種外設(shè)能夠在高時(shí)鐘頻率下保持高性能节猿。

PCI 總線支持主控技術(shù)票从,允許智能設(shè)備在需要時(shí)獲得總線控制權(quán),以加速數(shù)據(jù)傳輸滨嘱。為了將 PCI 總線規(guī)范應(yīng)用到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中纫骑, 1995 年,推出了Compact PCI 規(guī)范九孩,并相繼推出了 PCI - PCI Bridge規(guī)范 先馆、 Computer Telephony TDM規(guī)范和用戶定義 I/O 引腳分配規(guī)范等。CPCI 總線規(guī)范有機(jī)地結(jié)合了 PCI 總線電氣規(guī)范的高性能和歐洲卡結(jié)構(gòu)的高可靠躺彬。目前煤墙,CPCI 總線已經(jīng)在嵌入式系統(tǒng) 、 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等高端系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用宪拥,并逐步替代了 VME 和 MultiBUS 總線仿野。

(3)Avalon 總線

Avalon 總線是 Altera 公司設(shè)計(jì)的用于可編程片上系統(tǒng)( Systemon Programmable Chip , SOPC )中她君,連接片上處理器和其他 IP 模塊的一種簡單總線協(xié)議脚作,規(guī)定了主部件和從部件之間進(jìn)行連接的端口和通信時(shí)序。

作為總結(jié)缔刹,下表對比了幾種嵌入式總線技術(shù)的主要特點(diǎn)球涛。

總線類型 特點(diǎn)
AMBA 總線 帶寬高;采用地址與數(shù)據(jù)分離的流水線操作校镐;支持定長或不定長突發(fā)傳送亿扁;兼容性好;支持多個(gè)總線主設(shè)備
PCI 總線 速度快鸟廓;支持線性突發(fā)傳送从祝;支持即插即用襟己;兼容性好;可靠性高牍陌;可擴(kuò)展性好
Avalon 總線 支持字節(jié) 擎浴、 半字和字傳輸;同步接口毒涧;獨(dú)立的地址線 贮预、 數(shù)據(jù)線和控制線;設(shè)備內(nèi)嵌譯碼部件链嘀;支持多個(gè)總線主設(shè)備攀细;自動(dòng)生成仲裁機(jī)制财喳;多個(gè)主設(shè)可同時(shí)操作使用一條總線抄囚;可自動(dòng)調(diào)整總線寬度谣殊,以適應(yīng)尺寸不匹配的數(shù)據(jù)

1.3 存儲(chǔ)器

嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)器主要包括主存和外存休弃,圖 2 所示為嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)钢悲。

1.3.1 存儲(chǔ)介質(zhì)

(1)存儲(chǔ)介質(zhì)基本分類

RAM :隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器 (Random Access Memory) 路翻,易失性丰嘉。是與 CPU 直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲(chǔ)器凉当,它可以隨時(shí)讀寫枣申,而且速度很快,通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運(yùn)行中的程序的臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介看杭。當(dāng)電源關(guān)閉時(shí) RAM 不能保留數(shù)據(jù)忠藤。如果需要保存數(shù)據(jù),就必須把它們寫入一個(gè)長期的存儲(chǔ)設(shè)備中(例如硬盤) 楼雹。

ROM :只讀存儲(chǔ)器 (Read Only Memory) 模孩,非易失性。一般是裝入整機(jī)前事先寫好的贮缅,整機(jī)工作過程中只能讀出榨咐,而不像隨機(jī)存儲(chǔ)器那樣能快速地 、 方便地加以改寫 谴供。 ROM 所存數(shù)據(jù)穩(wěn)定块茁,斷電后所存數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。計(jì)算機(jī)中的 ROM 主要是用來存儲(chǔ)一些系統(tǒng)信息桂肌,或者啟動(dòng)程序 BIOS 程序数焊,這些都是非常重要的,只可以讀一般不能修改崎场,斷電也不會(huì)消失昌跌。


RAM 和 ROM 相比,兩者的最大區(qū)別是 RAM 在斷電以后保存在上面的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)消失照雁,而 ROM 不會(huì)自動(dòng)消失蚕愤,可以長時(shí)間斷電保存答恶。

(2)隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器:RAM

隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器分為兩類:靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的。靜態(tài)的RAM(SRAM)比動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)更快萍诱,但也貴很多悬嗓。SRAM用來作為高速緩存存儲(chǔ)器,既可以在CPU芯片上裕坊,也可以在芯片下包竹。DRAM用來作為圖形系統(tǒng)的幀緩沖區(qū)。

  • SRAM:SRAM存儲(chǔ)器單元具有雙穩(wěn)態(tài)特性籍凝,只要有電周瞎,它就會(huì)永遠(yuǎn)的保持它的值(有點(diǎn)類似ROM易失性)。即使有干擾來擾亂電壓饵蒂,當(dāng)干擾消除時(shí)声诸,電路就會(huì)恢復(fù)到穩(wěn)定值。

  • DRAM:動(dòng)態(tài)RAM退盯。

  • SDRAM:同步DRAM彼乌。

  • DDR SDRAM:雙倍數(shù)據(jù)速率同步 DRAM(Double Data-Rate Synchronous DRAM)

(3)只讀存儲(chǔ)器:ROM

計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器在其上數(shù)據(jù)已被預(yù)先記錄。一旦將數(shù)據(jù)寫入ROM 芯片渊迁,就無法將其刪除慰照,只能讀取。與主存儲(chǔ)器(RAM)不同琉朽,即使計(jì)算機(jī)關(guān)閉毒租,ROM也會(huì)保留其內(nèi)容。ROM被稱為非易失性箱叁,現(xiàn)在有很多非易失性存儲(chǔ)器蝌衔。由于歷史原因,雖然ROM中有的類型可以讀也可以寫蝌蹂,但是整體上都被稱為只讀存儲(chǔ)器(Read Only Memory)噩斟。ROM是以它們能夠被重新編程(寫)的次數(shù)和對它們進(jìn)行重編程所用的機(jī)制來區(qū)分的。

  • PROM(Programmable ROM):可編程ROM孤个,只能被編程一次剃允。

  • EPROM(Erasable Programmable ROM,EPROM):可擦寫可編程ROM齐鲤,擦寫可達(dá)1000次斥废。

  • EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM,電子可擦除EPROM)

  • 閃存(flash memory):基于EEPROM给郊,它已經(jīng)成為一種重要的存儲(chǔ)技術(shù)牡肉。固態(tài)硬盤(SSD)U盤等就是一種基于閃存的存儲(chǔ)器

  • nor flash :NOR Flash的讀取和我們常見的SDRAM的讀取是一樣,用戶可以直接運(yùn)行裝載在NOR FLASH里面的代碼淆九,這樣可以減少SRAM的容量從而節(jié)約了成本统锤。

  • nand falsh:NAND Flash沒有采取內(nèi)存的隨機(jī)讀取技術(shù)毛俏,它的讀取是以一次讀取一塊的形式來進(jìn)行的,通常是一次讀取512個(gè)字節(jié)饲窿,采用這種技術(shù)的Flash比較廉價(jià)煌寇。用戶不能直接運(yùn)行NAND Flash上的代碼,因此好多使用NAND Flash的開發(fā)板除了使用NAND Flash以外逾雄,還作上了一塊小的NOR Flash來運(yùn)行啟動(dòng)代碼阀溶。

1.3.2 存儲(chǔ)器類型

嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)器主要分為三種:高速緩存( Cache ) 、 片內(nèi)主存和片外主存以及外存鸦泳。

(1)高速緩存

高速緩存是存放當(dāng)前使用最多的程序代碼和數(shù)據(jù)的银锻,即主存中部分內(nèi)容的副本,在嵌入式系統(tǒng)系統(tǒng)中做鹰, Cache 全部集成在嵌入式微處理器內(nèi)部击纬,可以分為:數(shù)據(jù) Cache 、指令 Cache 和混合 Cache 誊垢。

(2)主存

主存是處理器能夠直接訪問的存儲(chǔ)器掉弛,用來存放系統(tǒng)和用戶的程序和數(shù)據(jù)症见,系統(tǒng)上電后喂走,主存中的代碼直接運(yùn)行,主存的主要特點(diǎn)是速度快谋作,一般采用 ROM芋肠、EPROM、NOR flash遵蚜、SRAM 和 DRAM 等存儲(chǔ)器件帖池。

(3)外存

外部存儲(chǔ)器是不與運(yùn)算器直接聯(lián)系的后備存儲(chǔ)器,用來存放不常用的或暫不使用的信息吭净,外存一般以非易失性存儲(chǔ)器構(gòu)成睡汹,數(shù)據(jù)能夠持久保存,即使掉電寂殉,也不消失 囚巴。Flash 存儲(chǔ)器是在 EPROM 和E EPROM 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的非易失性存儲(chǔ)器,具有結(jié)構(gòu)簡單 友扰、 可靠性高 彤叉、 體積小 、 質(zhì)量輕 村怪、 功耗低 秽浇、 成本低等優(yōu)點(diǎn),是最常用的一種外存類型甚负。

1.4 I/O 設(shè)備與接口

因其應(yīng)用領(lǐng)域的不同柬焕,嵌入式系統(tǒng)的輸入設(shè)備多種多樣审残,比較常見的有鍵盤 、 鼠標(biāo) 击喂、 觸摸屏 维苔、 手柄 、 聲控開關(guān)等懂昂。

通常介时,根據(jù)輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)理的不同,嵌入式系統(tǒng)的設(shè)備可以分為:機(jī)械式 凌彬、 觸控式以及聲光式三類沸柔。

嵌入式系統(tǒng)的輸出設(shè)備除了通用計(jì)算機(jī)常用的顯示器 、 打印機(jī) 铲敛、 繪圖儀等外褐澎,還包括 LED 指示燈 、 LCD屏幕 伐蒋、 揚(yáng)聲器等媒體工三。

嵌入式系統(tǒng)與外部設(shè)備或其他的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信時(shí),需經(jīng)接口適配電路先鱼,進(jìn)行工作速度 俭正、 數(shù)據(jù)格式 、 電平等匹配與轉(zhuǎn)換焙畔,嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的接口形式是多種多樣的掸读。

嵌入式系統(tǒng)中接口電路的設(shè)計(jì)需要首先考慮的是電平匹配問題,嵌入式系統(tǒng)微處理器所提供與接收信號(hào)的電平宏多,必須與所連接的設(shè)備的電平相匹配儿惫,否則將導(dǎo)致電路損壞或邏輯判定錯(cuò)誤。其次伸但,還要考慮驅(qū)動(dòng)能力和干擾問題等因素肾请。

當(dāng)前,在嵌入式系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的接口主要有: RS232- 串行接口 更胖、 并行接口 铛铁、 USB接口 、 IEEE-1394接口以及 RJ-45 接口等函喉,此外避归,以藍(lán)牙為代表的無線接口在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用也日趨廣泛。

(1)RS-232 接口

RS-232 接口是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)推廣的一種串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)管呵,是數(shù)據(jù)通信設(shè)備和數(shù)據(jù)終端設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)的接口總線梳毙, RS-232 -C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其最高速率為 20kbps ,在低碼元畸變的情況下捐下,最大傳輸距離是 15 米账锹,通過使用增強(qiáng)器萌业,其傳輸距離已經(jīng)延長到 1000 米左右。

(2)USB 接口

USB ( Universal Serial Bus 奸柬,通用串行總線)是 1995 年由康柏等幾大廠商共同制定的一種支持即插即用的外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)生年,它支持 USB 外部設(shè)備到主機(jī)外部總線的連接。在 USB 系統(tǒng)中廓奕,必須有一個(gè) USB 主控制器抱婉, USB 設(shè)備通過四根電纜與 USB 主控制器直接或間接相連, USB 的規(guī)范由最初的 1.0 版本發(fā)展到了 1.1 版本桌粉,以至當(dāng)前主流的高速 2.0 版本蒸绩,最高速率可到 480Mbps。

(3)1394 接口

IEEE 1394 即火線( FireWire )最初是由 Apple 公司研制的铃肯, 1995 年 IEEE 協(xié)會(huì)以 FireWire 為藍(lán)本制定了這個(gè)串行接口標(biāo)準(zhǔn)患亿,其電纜接口為6根電纜組成,包括一堆電源線和兩對雙絞信號(hào)線押逼。

IEEE 1394 協(xié)議定義了三種傳輸速率: 98.304Mbps步藕、196.608Mbps 和 392.216Mbps ,分別稱之為 S100挑格、S200 和 S400咙冗。 為了保證數(shù)據(jù)傳輸率,線纜的長度一般不超過4.5m恕齐。

IEEE 1394 標(biāo)準(zhǔn)通過所有連接設(shè)備建立起一種對等網(wǎng)絡(luò)乞娄,不需要主控節(jié)點(diǎn)來控制數(shù)據(jù)流瞬逊,即跟 USB 技術(shù)相比显歧,最大的區(qū)別是 IEEE 1394 不需要主控制器,不同的外設(shè)之間可以直接傳遞信息确镊,此外士骤,采用該技術(shù),兩臺(tái)計(jì)算機(jī)可以共享同一個(gè)外部設(shè)備蕾域。

IEEE 1394 同時(shí)支持同步和異步傳輸兩種模式拷肌。在異步傳輸模式下,信息的傳遞可以被中斷旨巷,在同步模式下巨缘,數(shù)據(jù)將不受任何中斷和干擾下實(shí)現(xiàn)連續(xù)傳輸。采用異步傳輸模式時(shí)采呐, IEEE 1394 會(huì)根據(jù)不同的設(shè)備實(shí)際需要分配相應(yīng)的帶寬若锁。同時(shí), IEEE 1394 設(shè)備也支持熱插拔和即插即用斧吐。

(4) 并行接口

并行接口又固,指采用并行傳輸方式來傳輸數(shù)據(jù)的接口標(biāo)準(zhǔn)仲器。從最簡單的一個(gè)并行數(shù)據(jù)寄存器或?qū)S媒涌诩呻娐沸酒?255、6820等仰冠,一直至較復(fù)雜的SCSI或IDE并行接口乏冀,種類有數(shù)十種。

一個(gè)并行接口的接口特性可以從兩個(gè)方面加以描述:

  1. 以并行方式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通道的寬度洋只,也稱接口傳輸?shù)奈粩?shù)辆沦;
  2. 用于協(xié)調(diào)并行數(shù)據(jù)傳輸?shù)念~外接口控制線或稱交互信號(hào)的特性。

(5)RJ-45 接口

RJ45是布線系統(tǒng)中信息插座(即通信引出端)連接器的一種识虚,連接器由插頭(接頭众辨、水晶頭)和插座(模塊)組成,插頭有8個(gè)凹槽和8個(gè)觸點(diǎn)舷礼。RJ是Registered Jack的縮寫鹃彻,意思是“注冊的插座”。在FCC(美國聯(lián)邦通信委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)章)中RJ是描述公用電信網(wǎng)絡(luò)的接口妻献,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的RJ45是標(biāo)準(zhǔn)8位模塊化接口的俗稱蛛株。

(6)藍(lán)牙接口

藍(lán)牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)和語音通信開放的全球規(guī)范,它是基于低成本的近距離無線連接育拨,為固定和移動(dòng)設(shè)備建立通信環(huán)境的一種特殊的近距離無線技術(shù)連接谨履。

2 軟件架構(gòu)

隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展,特別是在后 PC 時(shí)代熬丧,嵌入式軟件系統(tǒng)得到了極大的豐富和發(fā)展笋粟,形成了一個(gè)完整的軟件體系,如圖 3 所示析蝴。

這個(gè)體系自底向上由三部分組成:嵌入式操作系統(tǒng)害捕、應(yīng)用支撐軟件和應(yīng)用軟件。

(1)操作系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)由操作系統(tǒng)內(nèi)核 闷畸、 應(yīng)用程序接口 尝盼、 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口等幾部分組成。嵌入式操作一般采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)佑菩。操作系統(tǒng)只負(fù)責(zé)進(jìn)程的調(diào)度 盾沫、 進(jìn)程間的通信 、 內(nèi)存分配及異常與中斷管理最基本的任務(wù)殿漠,其他大部分的功能則由支撐軟件完成赴精。

(2)應(yīng)用支撐軟件

嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用支撐軟件由窗口系統(tǒng) 、 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 绞幌、 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及 Java 虛擬機(jī)等幾部分組成蕾哟。對于嵌入式系統(tǒng)來講,軟件的開發(fā)環(huán)境大部分在通用臺(tái)式計(jì)算機(jī)和工作站上運(yùn)行,但從邏輯上講渐苏,它仍然被認(rèn)為是嵌入式系統(tǒng)支撐軟件的一部分掀潮。應(yīng)用支撐軟件一般用于一些淺度嵌入的系統(tǒng)中,如智能手機(jī) 琼富、 個(gè)人數(shù)字助理等仪吧。

(3)應(yīng)用軟件

嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是系統(tǒng)整體功能的集中體現(xiàn)。系統(tǒng)的能力總是通過應(yīng)用軟件表現(xiàn)出來的鞠眉,一個(gè)嵌入式系統(tǒng)可以沒有支撐軟件薯鼠,甚至可以沒有操作系統(tǒng),但不可以沒有應(yīng)用軟件械蹋,否則它就不可能成為一個(gè)系統(tǒng)出皇。從范圍上講,嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用軟件涉及工業(yè)控制 哗戈、 家電 郊艘、 商業(yè) 、 通信等諸多領(lǐng)域唯咬。從跟用戶的交互方式上講纱注,有跟桌面系統(tǒng)類似的軟件,也有嵌入程度很深 胆胰、 使用戶感覺不到其存在的應(yīng)用軟件狞贱。從運(yùn)行環(huán)境上講,有在操作系統(tǒng)和支撐軟件上運(yùn)行的軟件蜀涨,也有直接在硬件上運(yùn)行的應(yīng)用軟件瞎嬉。


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