《嵌入式硬件基础》课件

输入/输出接口
用于与外部设备进行通信和控 制。
其他组件
如时钟、复位电路等。
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CATALOGUE
ARM处理器基础
ARM处理器简介
ARM处理器是一种低功耗、 高性能的嵌入式处理器，广泛 应用于移动设备、物联网、智
能家居等领域。
ARM公司设计并授权ARM处 理器知识产权，许多半导体 公司根据ARM架构设计自己
UART接口
总结词
支持多种数据格式
详细描述
UART接口可以支持多种数据格式，如8位数据位、1位停止位、无奇偶校验等。用户可 以根据需要进行配置，以满足不同的通信需求。
SPI接口
总结词
同步串行通信接口
VS
详细描述
SPI（Serial Peripheral Interface）接口 是一种同步串行通信接口，常用于连接嵌 入式系统中的各种外设，如传感器、存储 器等。它支持全双工通信，数据传输速率 较高。
仿真与调试集成
将硬件仿真器和调试工具集成在一起，提高开发效率 。
嵌入式操作系统与开发环境
嵌入式操作系统
如Linux、RTOS等，用于管理嵌入式系统的软硬件资源，提供应 用程序接口。
开发环境
包括IDE、编译器、调试器等，用于编写、编译和调试嵌入式应用 程序。
操作系统与开发环境集成
将嵌入式操作系统和开发环境集成在一起，提供完整的嵌入式应用 程序开发解决方案。
嵌入式存储器系统
存储器概述
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存储器是嵌入式系统中 用于存储数据的硬件设 备，包括程序代码、数
据和文件等。
存储器按照读写速度和 容量可以分为高速缓存 、主存和辅助存储器等
类型。
存储器的主要技术指标 包括容量、速度、可靠
性和功耗等。
嵌入式系统的存储器分类
ROM（只读存储器）
存储固定数据和程序，如BIOS、引导加载程序等。
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CATALOGUE
嵌入式硬件接口与外设
GPIO接口
总结词
通用输入输出接口
详细描述
GPIO（General-Purpose Input/Output）接口是一种常见的嵌入式硬件接口 ，用于连接和控制各种外设。它具有通用性，既可以作为输入接口读取外设状 态，也可以作为输出接口控制外设行为。
GPIO接口
SPI接口
总结词
通信协议简单高效
详细描述
SPI接口的通信协议相对简单高效，通过四 根线实现数据的发送和接收。一根线用于时 钟信号（SCK），三根线用于数据传输（ MOSI、MISO和NSS）。
SPI接口
要点一
总结词
支持多种工作模式
要点二
详细描述
SPI接口支持多种工作模式，如模式0、模式1和模式2等。 不同的工作模式会影响时钟极性和相位，用户可以根据需 要进行配置。
工业控制
嵌入式系统用于自 动化生产线控制、 机器人控制等。
医疗设备
嵌入式系统用于医 疗仪器、监护设备 、远程诊断等。
消费电子
嵌入式系统用于智 能手机、平板电脑 、智能手表等。
嵌入式硬件的组成
存储器嵌入式系统提供电力。
微处理器
嵌入式系统的核心，负责执行 指令和控制设备。
ARM处理器的指令集
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ARM指令集是一种精简指令集，具有短小、高效的特点。
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ARM指令集包括算术运算、逻辑运算、数据传输、控制转移等
类型的指令，以支持各种应用场景。
ARM指令集还支持条件执行、并行处理等扩展指令，以提高处
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理器性能和效率。
ARM处理器的编程模型
ARM处理器的编程模型包括 寄存器、堆栈、内存等基本元 素。
GPIO接口
总结词：应用广泛
详细描述：GPIO接口在嵌入式系统中 应用非常广泛，可以用于连接各种传 感器、执行器和其他外设，实现各种 功能和控制。
UART接口
总结词
串行通信接口
详细描述
UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）接口是一种常见的串 行通信接口，用于嵌入式系统中的设备间通信。它支持异步串行数据传输，可以 实现多机通信和远程通信。
I2C接口
总结词
传输速率可调范围广
详细描述
I2C接口的传输速率可调范围较广，常见的传输速率有100kHz、400kHz和1MHz等。用户可以根据需要进行配 置，以满足不同的通信需求。
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CATALOGUE
嵌入式硬件开发工具与环境
嵌入式硬件开发工具链
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硬件开发工具
包括原理图编辑器、电路 仿真器、逻辑分析仪等， 用于设计、仿真和调试嵌 入式硬件。
软件开发工具
包括嵌入式C/C编译器、 调试器、集成开发环境等 ，用于编写、编译和调试 嵌入式软件。
工具链集成
将硬件和软件开发工具集 成在一起，提供完整的嵌 入式系统开发解决方案。
嵌入式硬件仿真器与调试工具
硬件仿真器
用于模拟嵌入式硬件的行为，帮助开发者在真实硬件 上测试和验证嵌入式系统。
调试工具
用于实时监控和调试嵌入式硬件和软件，包括寄存器 、内存、中断等。
RAM（随机存取存储器）
用于存储运行中的程序和数据，具有读写速度快的特点。
Flash存储器
具有非易失性，可擦写次数多，适用于长期保存数据和程序。
存储器管理单元（MMU）
1
MMU是嵌入式系统中用于管理存储器的重要组 件。
2
MMU的主要功能包括地址转换、内存保护和内 存管理等。
3
通过MMU，操作系统可以对内存进行虚拟化， 实现多任务并发运行和内存保护等重要功能。
I2C接口
总结词
通信协议简单稳定
详细描述
I2C接口的通信协议相对简单稳定，通过两根线实现数 据的发送和接收。一根线用于时钟信号（SCL），另 一根线用于数据传输（SDA）。
I2C接口
总结词
支持多个从设备地址
详细描述
I2C接口支持多个从设备地址，每个外设都有一个唯一 的地址，以便在总线上进行识别和通信。这使得I2C总 线可以挂载多个外设。
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《嵌入式硬件基础 》PPT课件
目录
• 嵌入式硬件概述 • ARM处理器基础 • 嵌入式存储器系统 • 嵌入式硬件接口与外设 • 嵌入式硬件开发工具与环境
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CATALOGUE
嵌入式硬件概述
嵌入式系统的定义
嵌入式系统是一种专用的计算机 系统，它被嵌入到一个设备中， 以控制、监视或帮助该设备进行
操作。
ARM处理器的寄存器是32位 的，包括通用寄存器、程序计 数器等，用于存储数据和执行 指令。
ARM处理器的堆栈用于存储 局部变量和函数调用的返回地 址，遵循后进先出（LIFO） 原则。
ARM处理器的内存管理单元 （MMU）用于实现虚拟内存 到物理内存的映射，支持进程 切换和内存保护等功能。
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CATALOGUE
总结词：多功能性
详细描述：GPIO接口通常具有多种工作模式，可以根据需要进行配置。例如，它可以配置为输入模式来读取传感器数据，或 者配置为输出模式来控制LED灯的亮灭。
GPIO接口
总结词：简单易用
详细描述：由于GPIO接口具有通用性，因此使用起来相对简单。通过简单的编程操作，可以实现对外 设的控制和状态读取。
SPI接口
总结词
传输速度快
详细描述
SPI接口的传输速度较快，可以达到几 Mbps到几十Mbps的传输速率。这使得SPI 接口在需要高速数据传输的场合具有优势。
I2C接口
总结词
两线串行总线接口
详细描述
I2C（Inter-Integrated Circuit）接口是一种两线串行总 线接口，常用于连接嵌入式系统中的各种外设，如 EEPROM、传感器等。它支持多机通信和总线仲裁功能 。
UART接口
总结词
通信协议简单
详细描述
UART接口通信协议相对简单，只需要 两根线即可实现数据的发送和接收。 一根线用于发送数据（TX），另一根 线用于接收数据（RX）。
UART接口
总结词
传输速率可调
详细描述
UART接口的传输速率可以根据需要进行调整，以满足不同的 通信需求。常见的传输速率有9600、19200、4800等。
的处理器芯片。
ARM处理器具有高性能、低 功耗、低成本等优点，是嵌入 式系统领域的主流处理器之一
。
ARM处理器的体系结构
ARM处理器的体系结构采用精简指令集（RISC）设计，具有简单、高效 的特点。
ARM处理器支持多种指令集扩展，如浮点运算、多媒体处理等，以适应不 同的应用需求。
ARM处理器的体系结构还包括高速缓存（Cache）、内存管理单元（ MMU）等硬件模块，以提高系统性能和内存管理效率。
嵌入式系统与通用计算机系统不 同，它通常具有特定的应用目标 ，并且其软件和硬件都是根据需
要进行定制的。
嵌入式系统广泛应用于各种领域 ，如工业控制、智能家居、医疗
设备等。
嵌入式系统的应用领域
智能家居
嵌入式系统用于智 能家电、智能照明 、智能安防等。
交通工具
嵌入式系统用于车 辆控制、导航系统 、自动驾驶等。