ARM汇编语言程序设计基础课件第1章 嵌入式系统基础知识.ppt

ARM汇编语言程序设计基础课件第1章 嵌入式系统基础知识
嵌入式系统的定义和组成
嵌入式系统的定义
根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”、可在多个集成电路设计中重复使用的功能模块，是实现系统芯片（SOC）的基本构件。
IP核分为用硬件描述语言（hardware Description Language，HDL）文本形式提交给用户，经过RTL级设计优化和功能验证，但其中不含有任何具体的物理信息的软核（Soft IP Core）；完成软核所有的设计外，还完成了门级电路综合和时序仿真等设计环节，一般以门级电路网表的形式提供给用户的固核（Firm IP Core）；基于物理描述，并经过工艺验证，具有可保证的性能，提供给用户的形式是电路物理结构掩模版图和全套工艺文件的硬核（Hard IP Core）。IP软核以源代码的形式提供的，IP知识产权不易保护。IP硬核易于实现IP保护，缺点是灵活性和可移植性差。
目前全球IP核市场处于快速成长的阶段，EDA联盟、RAPID联盟、VCX联盟与VSIA联盟等都在积极推动IP核的开发、应用及推广。其中，EDA联盟主要是以如何提供更好的EDA软件工具为主，VSIA联盟主要针对IP核的定义、开发、授权及测试等建立一个公开的共性规范。ARM、Rambus和MIPS在十大IP供应商排行中居前3位。
嵌入式系统的组成
嵌入式系统通常由包含有嵌入式处理器、嵌入式操作系统、应用软件和外围设备接口的嵌入式计算机系统和执行装置（被控对象）组成。嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，可以分为硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层。执行装置接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。
1．嵌入式计算机系统的硬件层
硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。硬件层通常是一个以嵌入式处理器为中心的，包含有电源电路、时钟电路和存储器电路的电路模块，其中操作系统和应用程序都固化在模块的ROM中。
（1）嵌入式微处理器
嵌入式微处理器是嵌入式系统硬件层的核心，嵌入式微处理器将通用CPU中许多由板卡完成的任务集成到芯片内部，从而有利于系统设计趋于小型化、高效率和高可靠性。嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专门设计的系统中。
嵌入式微处理器的体系结构可以采用冯·诺依曼体系结构或哈佛体系结构，指令系统可以选用精简指令系统（Reduced Instruction Set Computer，RISC）和复杂指令集系统CISC（Complex Instruction Set Computer, CISC）。
嵌入式微处理器有各种不同的体系，目前全世界嵌入式微处理器已经超过1000多种，体系结构有30多个系列，其中主流的体系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。即使在同一体系中，也可以具有不同的时钟频率、数据总线宽度、接口和外设。目前没有一种嵌入式微处理器可以主导市场，嵌入式微处理器的选择是根据具体的应用而决定的。
（2）存储器
嵌入式系统的存储器包含Cache、主存储器和辅助存储器，用来存放和执行代码。
①Cache是一种位于主存储器和嵌入式微处理器内核之间的快速存储器阵列，存放的是最近一段时间微处理器使用最多的程序代码和数据。在需要进行数据读取操作时，微处理器尽可能的从Cache中读
统，可以根据系统的要求选择所需的文件系统，选择所需的存储介质，配置可同时打开的最大文件数等。同时，嵌入式文件系统可以方便的挂接不同存储设备的驱动程序，支持多种存储设备。
嵌入式文件系统以系统调用和命令方式提供文件的各种操作，如设置、修改对文件和目录的存取权限，提供建立、修改、改变和删除目录等服务，提供创建、打开、读写、关闭和撤销文件等服务。
（3）图形用户接口（GUI）
GUI使用户可以通过窗口、菜单、按键等方式来方便地操作计算机或者嵌入式系统。嵌入式GUI与PC机上的GUI有着明显的不同，嵌入式系统的GUI要求具有轻型、占用资源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特点。
实现嵌入式系统中的图形界面一般采用下面的几种方法：针对特定的图形设备输出接口，自行开发相应的功能函数；购买针对特定嵌入式系统的图形中间软件包；采用源码开放的嵌入式GUI系
统；使用独立软件开发商提供的嵌入式GUI产品。
4．应用软件层
应用软件层用来实现对被控对象的控制功能，由所开发的应用程序组成，面向被控对象和用户。为方便用户操作，通常需要提供一个友好的人机界面。
实时系