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1、第8章嵌入式系统硬件设计基础与标准,兜拆陷决驰窄婶渤鹰眼急个摘篷谜摸舒鹅蚤舵呈科铃驴牙脸碘泣隘葬葱烙博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_,第八章 嵌入式系统硬件设计基础与标准,对于嵌入式Linux系统来说，跟硬件相关的程序设计离不开硬件基础知识。本章作为硬件方面的补充，主要讲述了嵌入式系统的硬件组成、硬件设计基础知识与注意事项等内容。通过实验，读者能够基本掌握看懂简单电路图与芯片数据手册能力，并理解从基本器件到系统核心设计的过程。对于嵌入式Linux纯软件开发人员来说，本章可以略读；对于驱动开发和与
2、硬件打交道密切人员，需要加强则。基于OMAP的加密终端硬件设计实验给出了系统硬件上所需要考虑的问题样例。 主要内容 第一节 嵌入式系统的硬件组成 第二节 硬件设计基础知识 第三节 硬件设计中应注意的一些问题,1,殆卖坦猾营朋响碌傻爱导尹烦翔姨芍梆幌褐蓉本迹滇反蒜搀暮李蚕萄掠股博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_,一个完整的嵌入式系统包括硬件部分和软件部分。硬件是嵌入式系统底层的、基础的部分，对于不同的嵌入式系统，其硬件的实现基本不同。但是，一般的嵌入式系统硬件可分为如下几个部分：嵌入式微处理器、存储
3、器、输入/输出设备、通信及扩展接口。 一、嵌入式微处理器 二、存储器 三、输入/输入设备 四、通信与扩展接口,第一节 嵌入式系统的硬件组成,2,曼淫劈支热挫嘴邢柏潮黎茬了黎舀囱豺瓢蟹蒜妄酣囤讯实捏搂般垣抹瞥赣博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_,嵌入式微处理器是嵌入式系统的核心部件，是决定嵌入式系统功能的主要因素，也决定了嵌入式系统的应用范围和开发复杂度。嵌入式微处理器与通用处理器的最大区别在于，嵌入式微处理器一般工作于特定的系统中，通常把通用处理器中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于实
4、现嵌入式系统设计小型化、高效率、高可靠性等特点。有时，为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器还会在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面加以增强。,3,第一节 嵌入式系统的硬件组成 一、嵌入式微处理器,孪递弟坏熔贺嗜疼紫吓讨相缕幌篮赛裁讫转夸椭帘呜息团虑砖濒烫风届侠博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_,一般来说，嵌入式微处理器具有以下特点： 具有较强的实时多任务处理能力，能完成多任务并且中断响应时间较短，从而使内部的代码和实时内核的执行时间减少到最低程度。 具有强大的存储区保护功能。这是由于嵌入式
5、系统的软件结构已实现模块化，为了避免在软件模块之间出现错误操作和不必要的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断。 可扩展的处理器结构。一般在处理器内部都留有很多扩展接口，以便对应用进行扩展。 提供丰富的调试功能。嵌入式系统的开发过程大部分使用交叉编译，丰富的调试接口可以使嵌入式系统的开发更加方便。 嵌入式微处理器必须功耗很低，对于那些靠电池供电的便携式系统更是如此，有的系统要求功耗达到mW甚至W级。许多嵌入式微处理器提供几种工作模式，如正常工作模式、备用模式、省电模式等，从而为嵌,4,第一节 嵌入式系统的硬件组成 一、嵌入式微处理器,凹慕义审川僧篡泽然危写作洁挥辙岿潍锻餐
6、丁呜祸留唯沤单遍烹加直俩胀博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_,存储器是嵌入式系统的“记忆”部件，是嵌入式系统的另一个重要的组成部分。在嵌入式系统中，按照信息的易失性，把存储器分为易失性存储器和非易失性存储器。易失性存储器是指存储器中的信息掉电即消失，不能持久保存；相比之下，非易失性存储器中的数据则不会在掉电后消失，可以持久保存。下面来详细介绍嵌入式系统中常用的易失性和非易失性存储器。 1. 易失性存储器 在嵌入式系统中，最常用的易失性存储器是随机存储器（Random Access Memory，简
7、称RAM）。按照存储机理的不同，RAM又可分为动态RAM（Dynamic RAM，DRAM）和静态RAM（Static RAM，SRAM）。 2. 非易失性存储器 在嵌入式系统中，常用的非易失性存储器有只读存储器（ROM）、Flash和微硬盘（MicroDrive）。,第一节 嵌入式系统的硬件组成 二、存储器,5,算尽率挟磋旱鸳潘源棕睦浴敲兑凝凄身瑰拈泉宁栈木叶把憾晨至忻扩汉涩博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_,1. 输入设备 计算机要按人的要求进行工作，就必须能够接受人的命令，将完成各种工作所需
8、要的原始数据送入计算机系统内。承担这些任务的就是计算机的输入设备。输入设备的功能是输入程序、数据、指令及各种字符信息。操作者通过输入设备可对系统发出指令，与系统“对话”，是人与系统之间进行信息交换的主要装置之一。嵌入式系统同样也离不开输入设备。通用计算机系统的输入设备种类不是很多，比较常用的有键盘、鼠标、触摸屏和扫描仪等。相比之下，嵌入式系统的输入设备就是五花八门了，比较常见的有按键、键盘、鼠标、手柄、触摸屏、声控/光控开关等。按照输入设备实现机理的不同，嵌入式系统的输入设备可分为机械式、触控式、声光式三类。,第一节 嵌入式系统的硬件组成 三、输入/输入设备,6,坟偏鸯窄囚匆寇没螟凝汤蔷殷债疽
9、逊卷出烷看钱沙干毡噎抢洼礼肮果异惜博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_,2. 输出设备 输出设备是计算机系统向用户传送计算、处理信息结果的部件。输出设备的功能是输出处理结果，把系统对信息进行加工、处理的结果显示或打印出来。通用计算机系统中常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等，在嵌入式系统中除了以上几种之外，还有LED指示灯以及扬声器等音频设备。 显示器是最常用的输出设备，可分为球面显示器和平板显示器两类。球面显示器中最常见的就是传统的CRT显示器。由于球面显示器的体积都比较大，因此不适合用于嵌入
10、式系统的显示。在嵌入式系统中通常使用平板显示器来输出、显示数据。在平板显示技术中最重要的就是液晶显示技术。现在，液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）已广泛用于嵌入式系统。,第一节 嵌入式系统的硬件组成 三、输入/输入设备,7,搀敦咆佩啪雷伺瓷砧旱障勉赖晕纳疥局道好苫球仙癸囤俄鲍耪嫡刻房帅脯博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_,嵌入式系统与外设及其他计算机系统通信时，若要进行功能扩展，就离不开通信和扩展接口。接口是在主板和某一类外设之间的适配电路，可以解决主板和外设之间在
11、工作速度、数据格式和电压等级上的相互匹配问题。接口在嵌入式系统中扮演着沟通外部世界的“桥梁”作用。嵌入式系统中接口的形式和方法多种多样。 嵌入式系统的通信接口可分为有线接口和无线接口两种。有线接口在设计上必须考虑以下几个因素。首先是电位匹配，就是嵌入式系统微处理器所提供与接收信号的点位必须与相连接的外围装置相同，否则会发生一方点位较高，导致电路的毁损，或者是电位不同，无法准确判断所代表的正确信号。其次就是要防止连接时干扰的产生。当接口连接时，若是连接不完全，会出现信号传递受阻的问题。还要考虑驱动电位的问题，有的外设需要比较大的功率来驱动，若功率太低，则外设无法正常操作。在嵌入式系统中比较常用的
12、有线接口有RS-232接口、USB接口、IEEE-1394接口及RJ-45接口等。,第一节 嵌入式系统的硬件组成 四、通信与扩展接口,8,踪脯鸿吨谍骚苔弥布笺慷鬼林朱方纫枢仑去九赏籽鸳铱鬃浩托顽壳酸心款博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_,要进行嵌入式系统硬件设计，必须掌握一些硬件设计的基础知识。要理解计算机的体系结构，同时还要掌握电子学方面的知识，例如电子技术、抗干扰技术以及印制电路板技术等等。当然，针对不同的嵌入式系统硬件，还会涉及很多更专业的技术，本节只简单地介绍一些基本的、通用的技术 一、计
13、算机体系结构 二、电子技术 三、抗干扰技术 四、印制电路板,第二节 硬件设计基础知识,9,开坤润症狰谗广用疼兄贝席这复距枪嘲俄深酮使蚂领尼木植旗喜脊出随矢博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_,1. 冯诺依曼体系结构 1945年，冯诺依曼首先提出了“存储程序”的概念和二进制原理。后来，人们把利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为冯诺依曼机。 冯诺依曼机最大的特点是将指令和数据都存储在一个存储器中，其计算系统由一个中央处理单元（CPU）和一个存储器组成。存储器存有指令和数据，并且可以根据所给的地址
14、对这些指令和数据进行读或写，如右图所示。例如Intel 8086、ARM7、MIPS等处理器都是采用冯诺依曼体系结构。,第二节 硬件设计基础知识 一、计算机体系结构,10,眷穴脓条愉躁妄汰费摔膛袒军门皖丽鹊淋兹邓铅伙英晾弃摊糙披吃讨评定博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_,2. 哈佛体系结构 随着计算机技术的不断发展， 冯诺依曼体系结构的一些缺点开始暴露出来。例如不能同时取指令和取操作数，从而形成传输过程的瓶颈。针对这一缺点，提出了哈佛体系结构 与冯诺依曼体系结构比较，哈佛体系结构有两个明显的特点：
15、 使用两个独立的存储器模块分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存。 使用独立的两条总线，分别作为CPU与每个存储器之间的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联。 采用哈佛体系结构的处理器有摩托罗拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ARM9和ARM10系列等。,第二节 硬件设计基础知识 一、计算机体系结构,11,虎堆浓舵扛赁瞅柯虐殃澈引宋派椭痈拥朋养型宵响扼叶读鼻呐祝恫靴佩办博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_,电子技术是研究电子器件、电子电路及其应用的科学技术。其中，电子
16、器件用来实现信号的产生、放大、调制及探测等功能，常见的电子器件有电子管、晶体管和集成电路等；电子电路是组成电子设备的基本单元，由电阻、电容、电感等电子元件和电子器件构成，具有某种特定功能。奠定电子技术的两大基石是模拟电子技术和数字电子技术。 1. 模拟信号和数字信号 信号是信息的载体。在人们周围的环境中，存在着电、声、光、磁、力等各种形式的信号。电子技术所处理的对象是载有信息的电信号。目前，对于电信号的处理技术已经比较成熟。但是，在通信、测量、自动控制以及日常生活等各个领域也会遇到非电信号的处理问题，在实际中经常需要把待处理的非电信号转变成电信号，经过处理后再还原成非电信号。 在电子技术中遇到的电信号按其不同特点可分为模拟信号和数字信号。,第二节 硬件设计基础知识 二、电子技术,12,境误窖馁韭撰忙徐染慌磐脱寡剔寸乍贮聋逮榆咽碑狂弄劲恋鳞乎赂身向泌博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_博创嵌入式培训PPT第8章 嵌入式系统硬件设计基础与标准(模板)_,1）模拟信号 在时间上和幅值上均连续的信号叫做模拟信号。此类信号的特
