嵌入式系統(tǒng)與集成開發(fā)技術(shù)概述-文庫吧
2025-04-22 07:25 本頁面
【正文】 知識產(chǎn)業(yè) 軟件產(chǎn)業(yè)是利用人的智力和知識發(fā)展的知識產(chǎn)業(yè)，是不消耗物質(zhì)資源、不產(chǎn)生廢物、不造成環(huán)境污染的綠色產(chǎn)業(yè)。 二 . 嵌入式平臺的硬件 嵌入式系統(tǒng)的硬件架構(gòu) 嵌入式系統(tǒng)的硬件架構(gòu) 嵌入式微處理器（ PMOS、 CMOS、 NMOS） 就處理器的寄存器位數(shù)而言 ， 可以分為 4位 、 8位 、 16位 、 32位和 64位 。 就處理器的集成而言 ， 可以分為一般性微處理器 （ 即只包含 CPU） 和微控制器 （ 即在單個芯片內(nèi)集成了 CPU、 內(nèi)存和輸入 /輸出 ， 也叫作單片機控制器 ） 。 一般性的微處理器： 4位： Intel公司的 4004 8位： Intel公司的 8008（ 速度慢 ） 、 8080、 8085（ 對 8080的集成 ） Motorola公司的 6800家族 （ 如 680 6809等 ， 缺點是軟件兼容性不好 ） Zilog公司的 Z80及其系列 （ 基于 8080的改進 ） 16位： Intel公司的 8086/8088（ 基于 8080和 8085架構(gòu) ） Motorola公司的 68000 單片機微控制器 ： ８位： Intel公司的 8048及其后續(xù)產(chǎn)品 8041和 804 8051及其后續(xù)產(chǎn)品 804 MCS51系列 FairChild公司： 3800（ 缺乏完整的健全的指令集 ） Motorola公司的 6801家族 （ 如 680 6805等 ） Zilog公司的 Z8系列 （ 如 Z8601） 16位： Intel公司的 809 80286（ Intel386是 32位的 ） Thompon和 Mostek公司的 68200 協(xié)處理器 （ 協(xié)助微處理器進行浮點運算 ） Intel公司的 Pentium、 P P3等型號的微處理器都集成了協(xié)處理器 CISC和 RISC 就微處理器本身所具有的指令集的特性來看 ， 可以將微處理器的架構(gòu)分為以下的兩種： CISC架構(gòu) :Complex Instruction Set Computer， 微處理器具有豐富的指令集 ， 很多復(fù)雜的操作可以用簡單的指令來完成 ， 而且編譯過程簡單 ， 但是該類微處理器對于處理一般性的功能和控制就顯得象是用牛刀殺雞 ―― 效率不高 。 RISC架構(gòu) :Reduced Instruction Set Computer， 微處理器擁有的指令集比較精簡 ， 處理器的內(nèi)部線路設(shè)計不復(fù)雜 ， 適合處理規(guī)律性的任務(wù) ， 指令的執(zhí)行速度也很快 ， 但是處理較復(fù)雜的操作需要使用多種簡單的指令進行組合 ， 而且編譯也較復(fù)雜 。 數(shù)字信號處理器 （ DSP架構(gòu) ） 其特點是：專門用于處理數(shù)字信號數(shù)據(jù) （ 如視頻 、 音頻數(shù)據(jù)等 ） ， 由于其架構(gòu)是專門設(shè)計的 ， 所以能做大量的即時運算 。 數(shù)字信號處理器的基本運算是加法和乘法。一般性微處理器的主要運算是加法，乘法的運算效率很低，而數(shù)字信號處理器的出現(xiàn)就是為了龐大的乘法運算產(chǎn)生的。 三 . 嵌入式系統(tǒng)的軟件 嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā) 嵌入式軟件技術(shù)面臨挑戰(zhàn) 嵌入式技術(shù)的發(fā)展 嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā) 嵌入式系統(tǒng)軟件有自己的開發(fā)工具 、 開發(fā)環(huán)境和開發(fā)過程 。 硬件設(shè)計：客觀需求 （ “ 量身定做 ” 是嵌入式系統(tǒng)的基本特點 ） ， 確定硬件規(guī)格并選擇硬件 。 軟件設(shè)計：根據(jù)選擇的硬件設(shè)備 （ 嵌入式系統(tǒng)微處理器等 ） 選擇軟件開發(fā)環(huán)境（ 軟件開發(fā)平臺和嵌入式系統(tǒng)目標平臺是兩個概念 ， 簡單地說 ， 嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)及其執(zhí)行不在一個平臺上 ） 和開發(fā)工具 （ 包括編程語言 、 交叉編譯器 、 連接器 、 定位器 、廠商提供的開發(fā)庫以及專用開發(fā)工具等 ） 、 編寫代碼并生成最終的絕對定位二進制映象文件 、 下載程序到嵌入式系統(tǒng)的 ROM中 、 整合調(diào)試 （ 包括除錯 ） 。 （ 開發(fā)流程圖可參見前面的筆記 ） 資源受限是嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的一個客觀特點，對資源的使用進行高效的控制以及避免共享資源使用中的沖突是編寫嵌入式系統(tǒng)軟件要考慮的問題。在嵌入式系統(tǒng)軟件的編寫過程中引入嵌入式操作系統(tǒng)，讓嵌入式操作系統(tǒng)負責(zé)底層硬件的管理和控制（包括內(nèi)存管理、輸入輸出管理 — 即硬件驅(qū)動程序及協(xié)調(diào)使用、多線程管理以及狀態(tài)檢測等），同時為程序員提供一套編程 API，盡量減少程序員花費大量的精力在與底層硬件的交互上，這是嵌入式操作系統(tǒng)提供的程序開發(fā)界面帶來的好處。由于嵌入式系統(tǒng)的啟動沒有象 PC電腦啟動那樣的 BIOS程序（位于 CMOS芯片的 EEPROM中）負責(zé)進行啟動前的準備工作（如硬件檢測、硬件初始化等），因此，嵌入式系統(tǒng)啟動的環(huán)境設(shè)置需要自己實施，也就是把嵌入式操作系統(tǒng)以及為嵌入式系統(tǒng)編寫的應(yīng)用程序下載到嵌入式系統(tǒng)的 ROM中，象這樣完成嵌入系統(tǒng)開機啟動的操作叫做 — Boot Loader。 式復(fù)位代碼 、 硬件初始化代碼 、 啟動代碼和嵌入式主程序之間的關(guān)系 。 一般來說硬件廠商會提供諸如復(fù)位代碼 、 硬件初始化代碼等的固定地址 ， 即在規(guī)定的地址做規(guī)定的事 。 開機動作： 一是復(fù)位代碼 ， 初始化 CPU， 該代碼由廠商提供 （ 一般是匯編語言代碼 ） ， 可以依據(jù)實際需要進行修改 ， 大部分的復(fù)位代碼的最后都有一條無條件的跳轉(zhuǎn)指令 ， 直接轉(zhuǎn)向到下一步的硬件初始化代碼處 ， 然后從那里開始往下執(zhí)行 。 二是關(guān)鍵硬件的初始化代碼 （ 一般使用匯編語言編寫 ） ， 負責(zé)初始化嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵硬件 ， 如 CPU、 內(nèi)存等 。 其他的硬件可以在以后由設(shè)備驅(qū)動程序來初始化 。 如果接下來打算使用高級語言來編寫嵌入式系統(tǒng)軟件的話 ， 那么硬件初始化代碼執(zhí)行完畢后會跳轉(zhuǎn)到啟動代碼處 ， 該啟動代碼負責(zé)配置高級語言運行所需要的環(huán)境 。 啟動代碼廠商隨編譯器一起提供的 ， 而且附帶源代碼 ， 可以根據(jù)需要作修改 。 關(guān)于啟動代碼所執(zhí)行的一般操作可參見前面筆記的第 4頁 。 三是啟動嵌入式操作系統(tǒng) ， 初始化必要
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