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(shí)產(chǎn)業(yè) 軟件產(chǎn)業(yè)是利用人的智力和知識(shí)發(fā)展的知識(shí)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(tái)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(gè)芯片內(nèi)集成了 CPU、 內(nèi)存和輸入 /輸出 ， 也叫作單片機(jī)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(duì) 8080的集成 ） Motorola公司的 6800家族 （ 如 680 6809等 ， 缺點(diǎn)是軟件兼容性不好 ） Zilog公司的 Z80及其系列 （ 基于 8080的改進(jìn) ） 16位： Intel公司的 8086/8088（ 基于 8080和 8085架構(gòu) ） Motorola公司的 68000 單片機(jī)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(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算 ） Intel公司的 Pentium、 P P3等型號(hào)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(jiǎn)單的指令來完成 ， 而且編譯過程簡(jiǎn)單 ， 但是該類微處理器對(duì)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(jiǎn) ， 處理器的內(nèi)部線路設(shè)計(jì)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(jiǎn)單的指令進(jìn)行組合 ， 而且編譯也較復(fù)雜 。 數(shù)字信號(hào)處理器 （ DSP架構(gòu) ） 其特點(diǎn)是：專門用于處理數(shù)字信號(hào)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(jì)的 ， 所以能做大量的即時(shí)運(yùn)算 。 數(shù)字信號(hào)處理器的基本運(yùn)算是加法和乘法。一般性微處理器的主要運(yùn)算是加法，乘法的運(yùn)算效率很低，而數(shù)字信號(hào)處理器的出現(xiàn)就是為了龐大的乘法運(yùn)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(jì)：客觀需求 （ “ 量身定做 ” 是嵌入式系統(tǒng)的基本特點(diǎn) ） ， 確定硬件規(guī)格并選擇硬件 。 軟件設(shè)計(jì)：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(tái)和嵌入式系統(tǒng)目標(biāo)平臺(tái)是兩個(gè)概念 ， 簡(jiǎn)單地說 ， 嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)及其執(zhí)行不在一個(gè)平臺(tái)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(duì)定位二進(jìn)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(cuò) ） 。 （ 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(gè)客觀特點(diǎn)，對(duì)資源的使用進(jìn)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(fù)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(dòng)程序及協(xié)調(diào)使用、多線程管理以及狀態(tài)檢測(cè)等），同時(shí)為程序員提供一套編程 API，盡量減少程序員花費(fèi)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(dòng)沒有象 PC電腦啟動(dòng)那樣的 BIOS程序（位于 CMOS芯片的 EEPROM中）負(fù)責(zé)進(jìn)行啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作（如硬件檢測(cè)、硬件初始化等），因此，嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)的環(huán)境設(shè)置需要自己實(shí)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(jī)啟動(dòng)的操作叫做 — Boot Loader。 式復(fù)位代碼 、 硬件初始化代碼 、 啟動(dòng)代碼和嵌入式主程序之間的關(guān)系 。 一般來說硬件廠商會(huì)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(jī)動(dòng)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(shí)際需要進(jìn)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(fù)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(dòng)程序來初始化 。 如果接下來打算使用高級(jí)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(huì)跳轉(zhuǎn)到啟動(dòng)代碼處 ， 該啟動(dòng)代碼負(fù)責(zé)配置高級(jí)語言運(yùn)行所需要的環(huán)境 。 啟動(dòng)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(dòng)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(dòng)嵌入式操作系統(tǒng) ， 初始化必要
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