嵌入式开发硬件平台的基础部件说明

硬件介绍

嵌入式系统的硬件除了核心部件——嵌入式处理器外，还包括存储器系统、外围接口部件以及连接各种设备的总线系统。其中，存储器是嵌入式系统存放数据和程序的功能部件，而外围设备决定了应用于不同领域的嵌入式系统的独特功能。

嵌入式处理器是嵌入式系统中硬件的核心组成部分，但是若没有存储器和I/O设备，它就无法具有各种实用的功能。嵌入式处理器通常集成了大量的I/O模块单 元(如中断控制器和通信控制器等)和存储器(Flash和RAM等)。当嵌入式处理器上集成的存储器单元和I/O单元不够时，可以通过扩充组成强大的嵌入 式硬件系统。

嵌入式系统的硬件是以嵌入式处理器为中心，由存储器、I/O单元电路、通信模块、外部设备等必要的辅助接口组成的，如下图所示。在实际应用中，嵌入式系统硬件配置可能非常精简，除了微处理器和基本的外围电路以外，其余的电路可以根据需要和成本进行裁剪、定制。

在嵌入式系统中使用的存储器可以是内部存储器，也可以是外部存储器。通常处理器的内部存储器是非常有限的。对于小型应用，如果这些存储器够用，就不必使用 外部存储器；否则，就必须进行扩展，使用外部存储设备。与通用计算机把应用软件和 *** 作系统放在外存的工作方式不同，嵌入式系统的软件通常直接存放在内存 (如Flash)中，上电之后可以立刻运行；当然，也有的嵌入式系统的软件从外存启动、装载并运行。无论如何，需要考虑嵌入式系统的软件的固化问题，而这 一问题在通用计算机(如PC机)上开发软件是不需要考虑的。此外，考虑存储器系统时，还需要考虑嵌入式系统软件的引导问题。

嵌入式处理器工作时必须有附属电路支持，如时钟电路、复位电路、调试电路、监视定时器、中断控制电路等，这些电路并不完成数据的输入/输出功能，而是为嵌 入式处理器的工作提供必要的条件。在设计嵌入式系统的硬件电路时，常常将它们与嵌入式处理器设计成一个模块，形成处理器最小系统。

嵌入式处理器在功能上有别于通用处理器，其区别在于嵌入式处理器上集成了大量的I/O电路。因此，用户在开发嵌入式系统时，可以根据系统需求选择合适的嵌 入式处理器，而无需再另外配合I/O电路。随着半导体技术的发展，嵌入式处理器的集成度不断提高，许多嵌入式处理器上集成的I/O功能完全满足应用的需 求，基本无需扩展。嵌入式系统的I/O接口电路主要完成嵌入式处理器与外部设备之间的交互和数据通信。这些电路包括网络接口、串行接口、模/数转换和数 /模转换接口、人机交互接口等。应用于不同行业的嵌入式系统，其接口功能和数量有很大的差异。在设计I/O接口电路时，一般把这部分作为I/O子系统进行 统一的设计，这样既可以综合考虑优化电路，又便于设计成果的重复使用。  

处理器和ARM处理器

中央微处理器，简称CPU，它是计算机中最重要的一个部分，它决定嵌入式系统的主要功能特性。CPU又由运算器和控制器两大部分组成。
 

所谓寄存器（register），是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用于暂时存放参与运算的数据和运算结果。

外部设备也有寄存器，是一种存储单元，其物理结构跟内存单元不一样，但作用跟内存单元一样，都能保存信息。

在设计时，给外部设备的每个寄存器都分配一个地址，CPU可以根据地址访问某个寄存器，则该寄存器发生相应的动作：或接收数据总线上的数据（对应于写 *** 作），或把自己的数据送到数据总线上（对应于读 *** 作）。当CPU访问某个寄存器时，同一个外设的其他寄存器和其他外设的寄存器由于没有CPU的指令不会发 生动作。

嵌入式处理器通常包括几个部分：处理器内核、地址总线、数据总线、控制总线、片上I/O接口电路及辅助电路（如时钟、复位电路等）。

下面简单介绍一下ARM处理器的历史和发展。

1991年ARM公司（Advanced RISC Machine Limited）成立于英国剑桥，最早由Arcon、Apple和VLSI合资成立，主要出售芯片设计技术的授权，在1985年4月26 日，第一个ARM原型在英国剑桥的Acorn 计算机有限公司诞生（在美国VLSI 公司制造）。目前，ARM 架构处理器已在高性能、低功耗、低成本的嵌入式应用领域中占据了领先地位。