嵌入式系统硬件组成.
嵌入式系统设计师(基础知识、应用技术)合卷软件资格考试(中级)试卷与参考答案(2025年)
2025年软件资格考试嵌入式系统设计师(基础知识、应用技术)合卷(中级)模拟试卷(答案在后面)一、基础知识（客观选择题，75题，每题1分，共75分）1、嵌入式系统通常由哪些部分组成？（）A. 中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出设备B. 中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出设备、电源C. 中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出设备、电源、操作系统D. 中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出设备、电源、网络接口2、嵌入式系统设计时，以下哪种设计方法是最常用的？（）A. 传统的模块化设计B. 面向对象的编程设计C. 面向服务的架构（SOA）设计D. 软件即服务（SaaS）设计3、在嵌入式系统设计中，下列哪个处理器架构最常用于需要高性能与低功耗特性的设备？A. X86B. MIPSC. ARMD. PowerPC4、RTOS（实时操作系统）的主要特征是什么？A. 支持多任务处理B. 提供图形界面支持C. 确保关键任务在规定时间内完成D. 具备网络通讯功能5、以下哪种编程语言通常被用于嵌入式系统开发？（）A. JavaB. CC. PythonD. JavaScript6、嵌入式系统通常由以下几个部分组成，以下哪个不是嵌入式系统的组成部分？（）A. 中央处理单元（CPU）B. 存储器C. 输入/输出接口D. 主板7、在下列存储器中，存取速度最快的是：A. 硬盘存储器B. 内存储器C. 光盘存储器D. 软盘存储器8、下面关于微处理器的叙述中，错误的是：A. 微处理器通常使用单片机集成技术制造B. 它至少具有运算和控制功能，但不具备存储功能C. Pentium处理器是当前PC机中使用的微处理器之一D. 它用作嵌入式系统的中央处理器9、嵌入式系统中的中断服务程序（ISR）通常具有哪些特点？10、以下哪个不是嵌入式系统中的实时操作系统（RTOS）的特点？11、下列哪项不属于嵌入式系统的硬件组成部分？A、微处理器B、存储器C、操作系统D、输入/输出接口12、嵌入式系统的设计过程中，功耗是一个重要的考虑因素。
1.嵌入式系统组成简介
串口4
串口1
串口2
设备
1）嵌入式系统硬件系统
嵌入式系统的硬件是以嵌入式处理器 为核心，配臵必要的外围接口部件。在嵌 入式系统设计中，应尽可能选择适用于系 统功能接口的SoC/SOPC芯片，以最少的外 围部件构成一个应用系统，满足嵌入式系 统的特殊要求。 一般包括有 ：嵌入式处理器; 存储器; I/O系统和外设。
硬件抽象层
是硬件功能模块的集合，是对硬设备功能的第一
层抽象，实现基本的IO操作。 所关心的是如何实现硬件功能的软件接口，而不 是设备的管理逻辑。 每个硬件可能有多个端口（设备），对应的硬件 抽象层是对这些端口（设备）操作的基本抽象， 为驱动程序管理这些设备提供接口。上层驱动程 序在不需要了解具体设备硬件信息的情况下，就 可以操作这些设备。
2）板级支持包BSP
BSP主要是为驱动程序提供访问硬件设备寄存器 的函数包，从而实现对操作系统的支持。不同操作 系统有不同的板级支持包。具体完成如下二方面的 功能： ①在系统启动时，完成对硬件的初始化。如对设备 的中断、CPU的寄存器和内存区域的分配等进行操作。 ②为驱动程序提供访问硬件的手段。如系统是统一 编址的，则可以直接在驱动程序中用C语言的函数进 行访问。如是单独编址的，只能用汇编语言编写函 数进行访问。BSP就是为上层的驱动程序提供访问硬 件设备寄存器的函数包。
（3）中间层（驱动层软件）
使用任何外设都需要有驱动程序的支持， 驱动程序不仅要实现设备的基本功能函数， 如初始化、中断响应、发送、接收等，而且 还要提供完备的错误处理函数。中间层为上 层软件提供了设备的操作接口。上层程序只 需调用驱动程序提供的接口，而不用理会设 备具体的内部操作。 驱动层软件（中间层）将系统软件与底 层硬件部分进行了隔离，使得系统的底层设 备驱动程序与硬件无关。具体包括硬件抽象 层HAL和板级支持包BSP。
《嵌入式ARM教案》课件
《嵌入式ARM教案》PPT课件第一章：嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统的定义介绍嵌入式系统的概念、特点和应用领域强调嵌入式系统与传统计算机系统的区别1.2 嵌入式系统的发展回顾嵌入式系统的发展历程探讨未来嵌入式系统的发展趋势1.3 嵌入式系统的组成部分介绍嵌入式系统的硬件和软件组成解释嵌入式系统中的核心部件：中央处理器（CPU）第二章：ARM处理器简介2.1 ARM处理器的发展历程介绍ARM公司的成立和发展历程讲解ARM处理器的命名规则和版本更新2.2 ARM处理器的特点阐述ARM处理器的架构和指令集特点强调ARM处理器的功耗、性能和成本优势2.3 ARM处理器的应用领域分析ARM处理器在不同领域的应用案例展望ARM处理器在未来的应用前景第三章：ARM指令集和编程3.1 ARM指令集概述介绍ARM指令集的分类和特点讲解ARM指令的格式和操作码3.2 ARM指令的执行过程分析ARM指令的取指、译码、执行和写回过程解释ARM指令的流水线结构和流水线优化3.3 ARM编程实例介绍ARM编程的基本方法和技巧提供简单的ARM编程实例，让学员了解编程过程第四章：嵌入式系统设计和开发流程4.1 嵌入式系统设计原则讲解嵌入式系统设计的关键原则强调嵌入式系统设计的灵活性和可扩展性4.2 嵌入式系统开发流程介绍嵌入式系统开发的各个阶段阐述各阶段的主要任务和注意事项4.3 嵌入式系统开发工具和环境讲解常用的嵌入式系统开发工具和软件介绍嵌入式系统开发环境搭建的步骤和方法第五章：嵌入式系统硬件设计5.1 嵌入式系统硬件设计概述介绍嵌入式系统硬件设计的基本要求强调嵌入式系统硬件设计的可靠性和稳定性5.2 嵌入式系统硬件模块设计讲解嵌入式系统中的主要硬件模块分析各个模块的功能和相互之间的关系5.3 嵌入式系统硬件设计实例提供嵌入式系统硬件设计实例让学员了解硬件设计过程和注意事项第六章：嵌入式系统软件开发6.1 嵌入式操作系统概述介绍嵌入式操作系统的概念和分类强调嵌入式操作系统在嵌入式系统中的重要性6.2 嵌入式操作系统原理讲解嵌入式操作系统的核心组件和工作原理解释嵌入式操作系统的任务调度和资源管理6.3 嵌入式软件开发介绍嵌入式软件开发的基本方法和技巧提供嵌入式软件开发实例，让学员了解开发过程第七章：嵌入式系统应用案例分析7.1 嵌入式系统在工业控制中的应用分析嵌入式系统在工业控制领域的应用案例强调嵌入式系统在提高工业生产效率方面的作用7.2 嵌入式系统在消费电子中的应用讲解嵌入式系统在消费电子领域的应用案例探讨嵌入式系统在智能家居、可穿戴设备等领域的应用前景7.3 嵌入式系统在其他领域的应用介绍嵌入式系统在医疗、交通、教育等领域的应用案例展望嵌入式系统在未来各个领域的发展趋势第八章：嵌入式系统安全与防护8.1 嵌入式系统安全概述讲解嵌入式系统安全的重要性介绍嵌入式系统面临的安全威胁和攻击手段8.2 嵌入式系统安全防护策略阐述嵌入式系统安全防护的技术和方法强调安全防护策略在提高嵌入式系统安全性方面的作用8.3 嵌入式系统安全案例分析分析典型的嵌入式系统安全案例让学员了解嵌入式系统安全防护的实践应用第九章：嵌入式系统发展趋势与挑战9.1 嵌入式系统技术发展趋势分析嵌入式系统技术的发展趋势强调创新技术和新兴领域对嵌入式系统的影响9.2 嵌入式系统面临的挑战讲解嵌入式系统在发展过程中面临的挑战探讨应对挑战的方法和策略9.3 我国嵌入式系统发展现状与展望介绍我国嵌入式系统发展的现状展望我国嵌入式系统未来的发展前景第十章：总结与展望10.1 课程回顾总结本课程的主要内容和知识点强调嵌入式ARM教案在实际应用中的重要性10.2 实践与思考鼓励学员在实际工作中运用嵌入式ARM教案的知识提出针对性的思考题，引导学员深入思考和探索10.3 未来展望展望嵌入式系统领域的未来发展趋势强调继续学习和不断提升自身能力的重要性重点解析本文教案主要围绕嵌入式ARM系统进行讲解，涵盖了嵌入式系统的概述、ARM 处理器简介、ARM指令集和编程、嵌入式系统设计和开发流程、嵌入式系统硬件设计、嵌入式系统软件开发、嵌入式系统应用案例分析、嵌入式系统安全与防护、嵌入式系统发展趋势与挑战以及课程总结与展望等内容。
嵌入式系统的分类
嵌入式系统的分类1、以硬件划分1.1嵌入式微控制器(Microcontrol lerUnit，也称MCU)单片机就属于嵌入式微控制器，单片机机心由ROM(或EPROM)、总线、总线逻辑、定时器(或计数器)、Watch Dog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等组成，它属于单片式设计，体积小、功耗低、成本小、可靠性高的特点，该类型的品种、数量都是最多的，目前嵌入式系统中，MCU在70年代就已经研制出来，但由于以上的特点，直到现在，它依然占有70%的市场份额。
1.2嵌入式微处理器(MicroProcessor Unit，又称MPU)嵌入式微处理器是根据计算机的CPU演变来的，然而与计算机处理器不同的是，它要求性能高、功耗低、体积小、成本小、重量轻、可靠性高的特点，以满足嵌入式环境下的特殊需求，如ARM系列广泛应用于手机终端，PowerPC系列广泛应用于航空系统。
1.3嵌入式DSP处理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor，又称EDSP)DSP的算法理论在70年代就已经出现，那时还没有专门的DSP 处理器，只能用MPU的分立元件实现，然而处理的速度无法满足DSP算法要求，1982年，首枚DSP处理器诞生，它是专门用于处理信号的处理器，以信号处理的特殊要求在系统结构处理、算法上进行专门设计的处理器，它具有很高的编译效果与执行速度的功能。
80年代中期，诞生出基于CMOS工艺的DSP处理器，它的储容量和运算速度与前代相比都有飞跃性的提高、现在随着DSP处理器的不断发展，它的集成度更高、应用范围更广。
1.4嵌入片上系统(SystemOnChip，又称SOC)嵌入片上系统追求包容性最强的集成器件，它使现了软硬件无缝结合，在处理器片上直接嵌入操作系统的代码模块，因此具有很高的综合性。
使用SOC，SOC一般是专用的芯片，它具有系统简洁、体积小、功耗小、可靠性高、生产效率高的特点。
嵌入式系统硬件体系结构设计
嵌入式系统硬件体系结构设计一、嵌入式计算机系统体系结构体系主要组成包括：硬件层中涵盖嵌入式微处理器、存储器（sdram、rom、flash等）、通用设备USB和i/oUSB（a/d、d/a、i/o等）。
在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。
其中操作系统和应用程序都可以固化在rom中。
硬件层与软件层之间为中间层，也称作硬件抽象化层（hardwareabstractlayer，hal）或板级积极支持纸盒（boardsupportpackage，bsp），它将系统上层软件与底层硬件拆分开去，并使系统的底层驱动程序与硬件毫无关系，上层软件开发人员无须关心底层硬件的具体情况，根据bsp层提供更多的USB即可展开研发。
该层通常涵盖有关底层硬件的初始化、数据的输出/输入操作方式和硬件设备的布局功能。
3.系统软件层系统软件层由实时多任务操作系统（real-timeoperationsystem，rtos）、文件系统、图形用户USB（graphicuserinterface，gui）、网络系统及通用型组件模块共同组成。
rtos就是嵌入式应用软件的基础和研发平台。
功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。
一个嵌入式系统装置通常都由嵌入式计算机系统和继续执行装置共同组成，而嵌入式计算机系统就是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层共同组成。
继续执行装置也称作被控对象，它可以拒绝接受嵌入式计算机系统收到的掌控命令，继续执行所规定的操作方式或任务。
本网关硬件环境以单片机s3c2440芯片和dm9000以太网控制芯片为主，实现rj45接口和rs232接口的数据传输。
内容包括硬件环境的初始化，数据的收发控制，封包解包设计，操作系统的移植等。
硬件框图就是直观的将每个功能模块列举，也就是一个基本的模块女团，可以简约的每个模块的功能彰显出。
简述嵌入式系统常用的定义
嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定功能和任务的计算机系统。
它通常被嵌入到其他设备或系统中，以控制、监测或操作设备的各个方面。
以下是对嵌入式系统常用定义的简述：
1.硬件定义：嵌入式系统是由硬件组成的计算机系统，包括处理器、存储器、输入/输出
接口和各种传感器等。
硬件通常是针对特定应用程序进行优化和定制。
2.实时性要求：嵌入式系统通常需要满足实时性要求，即在特定时间限制内完成任务响应。
它们必须能够及时地获取输入数据、处理并产生相应的输出结果。
3.特定应用领域：嵌入式系统被广泛应用于各个领域，如自动化控制、医疗设备、交通运
输、消费类电子产品等。
每个应用领域都有其特定的需求和挑战，因此嵌入式系统需要根据不同的应用场景进行定制。
4.能效和资源受限：嵌入式系统通常具有资源受限的特点，比如较小的存储空间、功耗限
制等。
设计和开发嵌入式系统需要在保证功能性的同时，考虑资源利用率和能效优化。
5.通信和互联：嵌入式系统通常需要与其他设备或系统进行通信和互联。
例如，它们可以
通过无线通信、以太网、总线协议等与外部设备交换数据。
总而言之，嵌入式系统是一种专门设计用于执行特定任务的计算机系统，具有实时性要求、应用领域特定、资源受限和通信互联等特点。
这些系统广泛应用于各个领域，为许多现代技术和设备的自动化和智能化提供关键支持。
嵌入式系统计算机组成与体系结构考试
嵌入式系统计算机组成与体系结构考试（答案见尾页）一、选择题1. 嵌入式系统主要由哪两部分组成？A. CPU和存储器B. 存储器和I/O设备C. CPU和I/O设备D. CPU和总线2. 嵌入式系统的基本体系结构包括哪几个层次？A. 物理层B. 数据链路层C. 网络层D. 传输层E. 应用层3. 嵌入式微处理器中，存储器的地址空间分配通常采用哪种方式？A. 分段B. 分页C. 混合D. 重叠4. 嵌入式系统中，广泛使用的通信协议标准有哪些？A. TCP/IPB. UDPC. ICMPD. ARPE. PPP5. 嵌入式系统硬件平台的主要特点是什么？A. 高性能B. 低功耗C. 可靠性高D. 易于升级6. 嵌入式系统中，实现程序调试的方法通常有哪些？A. 内部调试B. 外部调试C. 在线调试D. 离线调试7. 嵌入式系统应用程序开发通常使用哪种编程语言？A. C语言B. C++语言C. Java语言D. Python语言8. 嵌入式系统中，实现数据压缩和解压缩的常见算法有哪些？A. LZW算法B. Huffman编码C. Run-Length编码D. Deflate算法9. 嵌入式系统中，实现多线程的几种技术有哪些？A. 使用POSIX线程库B. 使用Windows APIC. 使用实时操作系统(RTOS)D. 使用汇编语言直接实现10. 嵌入式系统硬件抽象层(OSAL)的主要功能是什么？A. 提供标准的API接口B. 管理硬件资源C. 实现设备驱动D. 提供任务调度功能11. 嵌入式系统的基本组成是什么？A. CPU、内存、外设和接口B. CPU、存储器、外部设备和连线C. CPU、存储器、总线和接口D. CPU、存储器、总线和外部设备12. 嵌入式系统的硬件层包括哪些部分？A. CPUB. 存储器C. 总线D. I/O设备13. 嵌入式系统的软件层包括哪些部分？A. 操作系统B. 驱动程序C. 中间件D. 应用程序14. 嵌入式系统的运行环境通常是什么？A. 实时操作系统B. 批处理操作系统C. 微内核操作系统D. 混合操作系统15. 嵌入式系统的设计原则包括哪些？A. 可靠性、稳定性、可扩展性和效率B. 可靠性、稳定性、可扩展性和功耗C. 可靠性、稳定性、可扩展性和成本D. 可靠性、稳定性、可扩展性和安全性16. 嵌入式系统的开发流程通常是什么？A. 需求分析、设计、编码、测试、维护B. 需求分析、设计、编码、测试、部署C. 需求分析、设计、编码、测试、上线D. 需求分析、设计、编码、测试、退役17. 嵌入式系统的应用领域有哪些？A. 消费电子B. 工业控制C. 医疗设备D. 交通物流18. 嵌入式系统的核心技术包括哪些？A. 微处理器技术B. 微控制器技术C. 操作系统技术D. 网络通信技术19. 嵌入式系统的开发工具包括哪些？A. 集成开发环境（IDE）B. 编程语言C. 开发板D. 制冷器20. 嵌入式系统的未来发展趋势是什么？A. 人工智能B. 5G通信C. 物联网D. 虚拟现实21. 嵌入式系统的基本组成是什么？A. CPU、内存、外设和接口B. CPU、存储器、外部设备和总线C. CPU、存储器、输入输出设备D. CPU、存储器、接口和通信总线22. 嵌入式系统的核心组成部分是什么？A. CPUB. 内存C. 存储器D. 总线23. 嵌入式系统中，CPU的主要特点是什么？A. 高速运算能力B. 高功耗C. 低功耗D. 高性能24. 嵌入式系统中，存储器的主要类型有哪些？A. RAMB. ROMC. Flash MemoryD. Hard Disk25. 嵌入式系统中，外部设备的主要作用是什么？A. 输入数据到系统B. 输出数据到用户C. 控制系统的运行D. 存储数据26. 嵌入式系统中，总线的类型有哪些？A. 控制总线B. 数据总线C. 地址总线D. 多总线27. 嵌入式系统的设计原则是什么？B. 安全性C. 实时性D. 低功耗28. 嵌入式系统的应用领域有哪些？A. 消费电子产品B. 工业控制系统C. 医疗设备D. 汽车电子29. 嵌入式系统的发展趋势是什么？A. 微型化B. 集成化C. 人工智能化D. 云计算化30. 嵌入式系统的开发流程通常包括哪些阶段？A. 需求分析B. 设计C. 编程D. 调试E. 测试F. 生产31. 嵌入式系统的基本组成是什么？A. CPU、内存、外设和接口B. CPU、存储器、外部设备和总线C. CPU、存储器、输入输出设备D. CPU、存储器、外部设备和操作系统32. 嵌入式系统的硬件层包括哪些？A. CPUB. 存储器D. 输入输出设备33. 嵌入式系统的核心是哪一个部件？A. CPUB. 存储器C. 总线D. 操作系统34. 嵌入式系统中，存储器的主要作用是什么？A. 存储程序B. 控制执行C. 存储数据D. 存储指令和数据35. 嵌入式系统中，外部设备的作用是什么？A. 输入数据到系统B. 输出数据到用户C. 控制执行D. 存储数据36. 嵌入式系统的总线通常用于连接哪些部件？A. CPU、存储器和外部设备B. CPU、存储器和显示器C. CPU、存储器和打印机D. CPU、存储器和键盘37. 嵌入式系统中，操作系统的功能包括哪些？A. 进程管理B. 内存管理C. 文件管理D. 设备管理38. 嵌入式系统的实时性主要依赖于哪一个组成部分？A. CPUB. 存储器C. 总线D. 操作系统39. 嵌入式系统的安全性主要依赖于哪一个组成部分？A. CPUB. 存储器C. 总线D. 操作系统40. 嵌入式系统的设计原则包括哪些？A. 可靠性B. 安全性C. 实时性D. 低功耗二、问答题1. 什么是嵌入式系统？请简述其特点。
嵌入式系统复习 南京邮电大学 期末复习 答案 提纲
1.嵌入式系统定义p1嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。
2.嵌入式系统的组成结构，层次关系p4、板级支持包p61．硬件层硬件层由嵌入式微处理器、存储系统、通信模块、人机接口、其它I/O接口（A/D、D/A、通用I/O等）以及电源等组成。
嵌入式系统的硬件层以嵌入式微处理器为核心。
2．中间层硬件层与软件层之间为中间层，它把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。
中间层一般包括：硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）板级支持包（Board Support Package，BSP）3．软件层实时操作系统（Real Time Operating System，）文件系统图形用户接口（Graphical User Interfaces，GUI）网络系统通用组件模块RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。
4．功能层功能层由基于RTOS开发的应用程序组成，用来完成实际所需的应用功能。
功能层是面向被控对象和用户的，当需要用户操作时往往需要提供一个友好的人机界面。
3.嵌入式处理器的分类，有哪些典型的嵌入式处理器p8嵌入式处理器的分类：嵌入式微控制器（MCU），嵌入式微处理器（MPU），嵌入式DSP 处理器，SoC 片上系统。
1.嵌入式微控制器(MicroController)嵌入式微控制器又称单片机，就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。
嵌入式微控制器将CPU、存储器（少量的RAM、ROM或两者都有）和其他外设封装在同一片集成电路里，因为其片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。
与嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本降低、可靠性提高。
由于微控制器低廉的价格、优良的功能，所以拥有的品种和数量最多，是目前嵌入式系统工业的主流。
嵌入式系统概述
目录第1章嵌入式系统概述 (2)1.1 嵌入式系统概述 (2).嵌入式系统的定义 (2).嵌入式系统应用领域 (2).嵌入式系统特点 (3).嵌入式处理器——概述 (3)1.2 嵌入式处理器 (3).分类 (3).嵌入式处理器——嵌入式微处理器 (4).嵌入式处理器——嵌入式微控制器 (4).嵌入式处理器——嵌入式DSP处理器 (5).嵌入式处理器——嵌入式片上系统(SOC) (5)1.3 嵌入式操作系统 (5).概述 (5).嵌入式实时操作系统 (6).使用实时操作系统的必要性 (6).常见的嵌入式操作系统——嵌入式Linux (7)嵌入式系统概述嵌入式系统概述嵌入式系统的定义嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可剪裁、适应于对系统功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。
这个定义主要包含两个信息，一是嵌入式系统是专用计算机系统，因此必须要有处理器，具备计算机系统的基本特征。
二是嵌入式系统的功能是有严格要求并按照指定的应用而设计的。
嵌入式系统应用领域根据嵌入式系统的应用领域有交通管理、工控设备、智能仪器、汽车电子、环境监测、电子商务、医疗仪器、移动计算、网络设备、通信设备、军事电子、机器人、智能玩具、信息家电等等。
主要的产品：网络设备：交换机、路由器、MODEM等。
·消费电子：手机、MP3、PDA 、可视电话、电视机顶盒、数字电视、数码照相机、数码摄像机、信息家电等。
·办公设备：打印机、传真机、扫描仪等。
·汽车电子：ABS防死锁刹车系统、车载GPS等。
·工业控制：各种自动控制设备。
·嵌入式系统的组成嵌入式系统一般由硬件层、中间层和软件层组成。
·硬件层硬件层包括嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。
在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。
嵌入式系统教案
嵌入式系统教案嵌入式系统教案是指针对嵌入式系统的教学计划和教学方法的详细说明。
以下是一个可能的嵌入式系统教案的示例：一、教学目标1.理解嵌入式系统的基本概念、特点和组成。
2.掌握嵌入式系统的主要硬件和软件组件，包括处理器、存储器、输入/输出设备、操作系统和应用程序。
3.理解嵌入式系统在不同领域的应用，如工业控制、智能家居、医疗设备等。
4.具备设计和开发简单嵌入式系统的能力。
二、教学内容1.嵌入式系统概述•嵌入式系统的定义和分类•嵌入式系统的发展历程和应用领域2.嵌入式系统硬件•处理器•存储器•输入/输出设备•电源和时钟3.嵌入式系统软件•操作系统•应用程序4.嵌入式系统开发•开发工具和环境•硬件抽象层（HAL）和驱动程序开发•应用软件设计和实现5.案例分析•工业控制系统的嵌入式系统设计•智能家居系统的嵌入式系统设计•医疗设备的嵌入式系统设计三、教学方法1.课堂讲解：介绍嵌入式系统的基本概念、特点和组成，以及主要硬件和软件组件。
2.实验操作：通过实验操作，让学生更好地理解嵌入式系统的硬件和软件工作原理。
3.项目实践：设计一些小项目，让学生自己动手设计和开发简单的嵌入式系统，提高实践能力和创新能力。
4.案例分析：通过案例分析，让学生更好地理解嵌入式系统在不同领域的应用和设计思路。
5.学习小组：组织学习小组，让学生分组讨论和交流学习心得和体会，促进互相学习和提高。
四、教学评估1.课堂表现：观察学生在课堂上的表现，包括听讲、笔记、思考和回答问题的能力。
2.实验操作：检查学生在实验操作中的表现，包括实验前的准备、实验操作步骤和实验报告的撰写。
3.项目实践：评价学生在项目实践中的表现，包括项目设计、实现和报告的能力。
4.期末考试：通过期末考试检查学生对嵌入式系统知识的掌握程度。
5.学习小组：评价学生在学习小组中的表现，包括参与讨论、合作能力和贡献程度。
嵌入式系统的组成
1.1.2 嵌入式系统的组成嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，硬件一般由高性能微处理器和外围接口电路组成，软件一般由操作系统和应用程序构成，软件和硬件之间由所谓的中间层（BSP层，板级支持包）连接。
嵌入式系统的硬件有：嵌入式微处理器、存储器、输入输出（I/O、A/D、D/A）。
嵌入式系统的软件有：操作系统、应用软件。
操作系统是连接计算机硬件与应用程序的系统程序。
嵌入式操作系统可以分为实时操作系统和分时操作系统两类。
实时操作系统是指具有实时性，能支持实时控制系统工作的操作系统。
实时操作系统的首要任务是调度一切可利用的资源完成实时控制任务；其次才着眼于提高计算机系统的使用效率，其重要特点是通过任务调度来满足对于重要时间在规定的时间内做出正确的响应。
分时操作系统，软件在时间上的执行并不严格，时间上的延误或者时序上的错误，一般不会造成灾难性后果。
嵌入式系统从组织层次上看，嵌入式系统一般由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。
（1）硬件层硬件层由嵌入式微处理器、存储器系统、通用设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）组成。
在一片嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路和存储器电路（ROM和RAM 等），就构成了一个嵌入式核心控制模块。
其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。
（2）中间层硬件层和软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层HAL和板级支持包BSP，它把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关，一般应具有相关硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。
（3）软件层软件层由实时多任务操作系统RTOS、文件系统、图形用户接口GUI、网络系统及通用组件模块组成。
（4）功能层功能层由基于RTOS开发的应用程序组成，用来完成对被控对象的控制功能。
功能层是面向被控对象和用户的。
在专用的嵌入式板子上面运行GNU/Linux系统已经变得越来越流行。
一个嵌入式Linux 系统从软件的角度看通常可以分为四个层次：（1）引导加载程序。
第3章嵌入式处理器ppt课件
Inst1 Inst2 Inst3 Inst4 Inst5 Inst6 Inst7 Inst8
EXE
Inst1 Inst2 Inst3 Inst4 Inst5 Inst6 Inst7 Inst8 Inst9
ID
Inst1 Inst2 Inst3 Inst4 Inst5 Inst6 Inst7 Inst8 Inst9 Inst10
执行划分为多个顺序功能段（这些功能段可以被CPU中各个独立的电
路部件分别并行执行），充分利用指令流经过的CPU各电路部件的每
个时间段，并行处理多条指令，以最大限度的利用电路的潜能
▲
在日常生 活中， 随处都 可以看 到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
嵌入式处理器芯片内部架构
处理器核
高速总线
片上
或片
外存
储器
显示
设备
低速总线
▲
在日常生 活中， 随处都 可以看 到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
3.1.3 附属电路和I/O模块
➢ 附属电路
➢ I/O模块
处理器芯片与外部设备之间的交互和通信，通过芯
▲
在日常生 活中， 随处都 可以看 到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
▲
在日常生 活中， 随处都 可以看 到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
3.1.4 调试接口
CISC
CISC指复杂指令集计算机，它的目的是要用最少的
嵌入式知识点总结
1．什么是嵌入式系统？嵌入式系统是嵌入式计算机系统的简称，是一种嵌入在设备（或系统）内部的特定应用而设计开发的专用的计算机系统。
英国电气工程师协会（IEE）从应用角度定义嵌入式是“控制、监视或协助设备、机器、工厂运行的装置”。
从技术角度看，国内普遍认为：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础。
软硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
2.嵌入式系统的特点：专用性、隐蔽性、资源受限、高可靠性、实时性、软件固化专用性：嵌入式系统与具体应用紧密结合，具有很强的专用性。
隐蔽性：嵌入式系统通常总是非计算机设备（系统）中的一部分，它们隐蔽在其内部，不为人知。
资源受限：嵌入式系统通常要求小型化、轻量化、低功耗及低成本。
高可靠性：嵌入式系统大多面向控制应用，系统的可靠性十分重要。
实时性：嵌入式系统广泛应用于过程控制、数据采集、通信传输等领域，承担着测量、报警、控制、调节等任务。
软件固化：嵌入式系统是一个软硬件高度结合的产物。
3.嵌入式系统的组成和分类：嵌入式系统的逻辑组成：嵌入式系统与通用计算机一样，也是由软件和硬件组成，硬件的主体由中央处理器和存储器组成。
它们通过输入/输出（I/O）接口和输入输出设备与外部世界联系，并借助总线相互连接，这些硬件连同嵌入式软件一起构成完整的嵌入式系统。
1)处理器能按照指令的要求高速度完成二进制数据算术和逻辑运算的部件称为“处理器”。
处理器又称为计算引擎，由运算器、控制器、寄存器、高速缓冲存储器等部件组成。
由于采用微米级的半导体加工工艺，人们又称为微处理器，目前所有的处理器都是微处理器。
有些嵌入式系统会包含多个处理器，它们各有其不同的任务，负责运行系统软件和应用软件的主处理器称为中央处理器（CPU），其余的都是协处理器，如数字信号处理器（DSP）、图形处理器、通信处理等嵌入式系统CPUCPU的子长有4位、8位、16位、32位、64位之分。
嵌入式系统架构
嵌入式系统架构嵌入式系统是一种专用计算机系统，被嵌入到其他设备中，用来控制和管理这些设备的特定功能。
而嵌入式系统的架构是指其硬件和软件之间的组织结构和工作方式，它直接决定了嵌入式系统的性能和功能。
本文将介绍嵌入式系统架构的基本概念、主要组成部分以及常见的架构类型。
一、嵌入式系统架构的基本概念嵌入式系统的架构是指系统中各个组件的组织方式以及它们之间的交互方式。
一般来说，嵌入式系统架构由以下几个方面构成：1. 处理器：是嵌入式系统的核心部件，负责执行指令和进行数据处理。
处理器的选择可以根据系统的性能要求来确定，有单核处理器、多核处理器等不同类型。
2. 存储器：用于存储指令、数据和中间结果。
常见的存储器包括随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）以及闪存等。
3. 输入/输出（I/O）模块：用于与外部设备进行数据交互。
比如，键盘、显示器、传感器等。
I/O模块通常与处理器之间通过总线进行数据传输。
4. 操作系统：是嵌入式系统的核心软件，负责管理和分配系统的资源，提供运行环境和服务。
常见的嵌入式操作系统有实时操作系统（RTOS）和嵌入式Linux等。
5. 通信接口：用于和其他嵌入式系统、计算机或网络进行通信。
通信接口可以是串口、并口、以太网等。
6. 供电与电源管理：嵌入式系统需要一个稳定可靠的电源供应，同时还需要电源管理模块来降低能耗和延长电池寿命。
二、嵌入式系统的主要组成部分嵌入式系统由硬件和软件两个主要组成部分组成。
硬件部分主要包括CPU、内存、存储器、I/O设备等，它们负责系统的数据处理、存储和交互。
软件部分主要包括操作系统、驱动程序、应用程序等，它们控制硬件的工作，实现系统功能。
1. 硬件部分硬件部分是嵌入式系统的基础，它决定了系统的性能和功能。
硬件部分的设计需要根据系统的需求来确定，包括选择适合的处理器、存储器、I/O设备等。
此外，还需要考虑功耗、体积、成本等方面的因素。
2. 软件部分软件部分是嵌入式系统的灵魂，它决定了系统的功能和用户体验。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
非标准化
接口非常复杂
2.1.3 嵌入式系统的硬件结构
注意！在嵌入式系统中，对于处理器没有集成、但 桌面计算机系统中，CPU具有总线功能，但不包括其他的 是系统需要的部件，也可以通过外部扩展的方式实 设备，一些构建系统基本的部件由主板的芯片组提供。 现。但是本着嵌入式系统设计中性价比最高的原则， 一些外部的设备（如串口、定时器、中断控制器）可能 应该首先选择最适用（即内部功能模块最满足应用 做在南桥中，而内存控制器、显示接口（AGP）常由北 需求）的处理器，而不是确定了一个控制器之后再 桥完成。 进行扩展。 嵌入式系统中处理器的集成度大都很高。一些基本的设 备如通用可编程输入输出端口（GPIO）、定时器、中断 控制器，通常都集成在处理器当中。一些嵌入式处理器 甚至包含内存，只需要在外部扩展简单的电路，就可以 组成系统。
嵌入式系统的非标准化使得嵌入式的硬 件工程师有了更大的发挥空间，同时也 要求嵌入式工程师需要拥有较高的专业 素质。
非标准化
接口非常复杂
2.1.2 嵌入式系统与通用计算机 硬件组成的异同 嵌入式系统本质上是计算机系统，但是具有 以下的特点： 集成度高
•有多种接口选择：I2C、SPI、蓝牙、 红外、CAN总线等等。 •嵌入式系统的设计者只有具备了广 泛的知识，才能选择出最合适的硬件， 设计出性价比最高的系统。
处理器地址空间 0x0 ROM PC 程序计数器
RAM
IO映射
冯·诺依曼体系内存结构模型
存储器 指令寄存器 控制器 程序 指令0 指令1 指令2 指令3 指令4 数据通道 输入 中央处理器 输出
数据
数据0 数据1 数据2
哈佛体系内存结构模型
地址 指令寄存器 控制器 指令
程序存储器
指令0 指令1 指令2
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
CPU对内存的两 种基本操作： •取指令 运算器 •读写内存
控制器 CPU 寄存器 ROM RAM
数据总线
地址总线
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
指令和数据的概念，只有处理器才会 去做区分。对于内存而言，并不会区 数据总线 分指令还是数据，只是在相应的位置 （也就是内存的地址）放入的二进制 的代码。
计算机系统的一般运行原理 嵌入式系统与通用计算机硬件组成的异同 嵌入式系统硬件结构
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
运算器
数据总线
控制器 CPU 寄存器
地址总线
ROM
RAM
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
运算器
控制器 CPU 寄存器
•控制器的功能是控制处 理器，如取指令、译码、 数据总线 执行指令、读写内存等； •运算器主要是在处理器 地址总线 的内部完成运算（算术 运算、位运算）操作， 一般只和寄存器打交道； •寄存器为处理器提供内 部的临时存储空间，它 ROM RAM 是处理器和内存的媒介。
单片机可以理解成嵌入式系统的低端应用
回顾
1. 嵌入式系统的定义与特点？ 嵌入式系统一般由嵌入式处理器、外围硬件设备、嵌
入式操作系统（可选），以及用户的应用软件系统等四 2.单片机、嵌入式系统、通用计算机系统三 个部分组成。 者之间的关系如何？
3. 嵌入式系统的一般组成结构有哪些？
编译 应用程序 软件部分 操作系统 开发环境
“专用性”-软、硬件的裁剪性；满足对象要求的最小 3. 嵌入式系统的一般组成结构有哪些？ 软、硬件配置等。 “计算机系统”-是能满足对象系统控制要求的计算机 系统，必须配置有与对象系统相适应的接口电路。
回顾
1.嵌入式系统的定义与特点？
2.单片机、嵌入式系统、通用计算机系统三 者之间的关系如何？
地址 数据通道 输入 中央处理器 数据 输出
数据存储器
数据0 数据1 数据2
各种体系结构处理器的差别
处理器每次执行的指令的长度（1、2、4或者8字节）； 处理器指令可以完成的功能； 处理器执行一条指令所占用的时间单位； 指令系统是RISC还是CISC；
处理器可访问的地址空间大小；
处理器IO端口使用单独的空间，还是使用内存的地址空 间（x86处理器一般为前者）； 处理器是否具有流水线等。
地址总线
内存 运算器
指令
控制器
地址
数据（只读）
CPU
数据（读写）
寄存器 ROM RAM
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
程序计数器在系统复位后， 指向的内容是内存的某一个 点区域，处理器从该处的内 存依次取出指令，然后译码、 执行。处理器在执行完一条 指令之后，将自动将程序计 数器寄存器的内容增加一个 单位，然后根据其地址自动 执行下一条指令。
小结
计算机系统由处理器、内存、总线等主要部件组成。
处理器对内存的基Βιβλιοθήκη 操作包括读取指令和读写数据。指令操作的基本操作包括读写内存，处理寄存器中的 数据，跳转到某个位置执行指令。 处理器所能访问的地址空间包括：只读存储器、随机 存储器、IO端口、处理器特殊功能寄存器的地址映射。
2.1.2 嵌入式系统与通用计算机 硬件组成的异同 嵌入式系统本质上是计算机系统，但是具有 以下的特点： 集成度高
0x0 指令操作一般包括： PC ROM 程序计数器 •读写内存（处理器操 作内存） •处理寄存器中的数据 RAM （处理器不操作内存） •跳转到某个位置执行 指令（给PC 赋值） IO映射 •上述操作的组合
处理器地址空间
2.1.1 计算机系统的一般运行原理
处理器将所有的内存映 射到自己的地址空间中。 对于实际内存（RAM和 ROM等）的映射比较简 单，即为根据地址总线 和片选信号为一定大小 的内存分配一个固定的 地址区域，在操作的时 候使用区域地址+内存内 部地址来操作内存的每 一个位置。
下载和调试
嵌入式 处理器 外围硬件
硬件部分
课前提问
1.嵌入式系统和一般的计算机系统在硬件组 成结构上有哪些异同之处？ 2. 什么是嵌入式最小系统？一般常见的最小 系统由哪些部分组成？ 3. 嵌入式系统常见的扩展部件有哪些？
提纲
嵌入式系统组成原理
嵌入式最小系统
嵌入式系统扩展
2.1 嵌入式系统组成原理
嵌入式系统
第2课 嵌入式系统硬件组成
回顾
本课程教学要求
嵌入式系统应用领域
嵌入式系统概念
嵌入式系统发展历程
嵌入式系统构成要素
回顾
1.嵌入式系统的定义与特点？
嵌入式系统：“嵌入到对象体系中的专用计算机系统” 2. 单片机、嵌入式系统、通用计算机系统三 “嵌入性” -必须满足对象系统的环境要求 者之间的关系如何？
序，技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向 是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。 嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制 能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、 控制能力与控制的可靠性。
通用计算机系统需要支持大量的、需求多样的应用程 3. 嵌入式系统的一般组成结构有哪些？