第2章 嵌入式系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

第2章嵌入式系統(tǒng)的硬件構(gòu)成內(nèi)容概述嵌入式微控制器嵌入式DSP處理器嵌入式微處理器片上系統(tǒng)SoC存儲(chǔ)器輸入/輸出設(shè)備接口技術(shù)總線嵌入式系統(tǒng)常用網(wǎng)絡(luò)接口嵌入式系統(tǒng)的硬件構(gòu)成實(shí)例2.1嵌入式系統(tǒng)硬件概述嵌入式系統(tǒng)硬件的構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)2.1.1嵌入式系統(tǒng)硬件的構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)的硬件由嵌入式處理器和嵌入式外圍設(shè)備構(gòu)成：嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部件嵌入式處理器與通用處理器的不同在于：嵌入式處理器把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部。嵌入式處理器可分為：低端的嵌入式微控制器(MicroControllerUnit，MCU)常用于計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域的嵌入式DSP處理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor，EDSP)中高端的嵌入式微處理器(EmbeddedMicroProcessorUnit，EMPU)高度集成的嵌入式片上系統(tǒng)(SystemOnChip，SOC)。2.1.1嵌入式系統(tǒng)硬件的構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)的硬件由嵌入式處理器和嵌入式外圍設(shè)備構(gòu)成：根據(jù)功能的不同，外圍設(shè)備可以分為3類：存儲(chǔ)器類型靜態(tài)易失型存儲(chǔ)器(RAM，SRAM)、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(DRAM、SDRAM)、非易失型存儲(chǔ)器(ROM，EPROM，E2PROM，F(xiàn)LASH)接口類型RS-232接口(串口)、IRDA(紅外線接口)、SPI(串行外圍設(shè)備接口)、I2C(現(xiàn)場(chǎng)總線)、USB(通用串行接口)、Ethernet(以太接口)和普通并口顯示類型CRT，LCD和觸摸屏等。2.1.2嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)一個(gè)最基本的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由微處理器、存儲(chǔ)器和輸入輸出模塊構(gòu)成，它們之間由系統(tǒng)總線進(jìn)行互連，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的功能。微處理器（MicroProcessor）控制計(jì)算機(jī)的操作，執(zhí)行指令和處理數(shù)據(jù)。在嵌入式系統(tǒng)中，其作用和功能類似于通用計(jì)算機(jī)CPU。存儲(chǔ)器（Memory）用來存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)。輸入輸出模塊（I/OModule）負(fù)責(zé)在處理器、存儲(chǔ)器和外部設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)。外部設(shè)備包括二級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備（如Flash、硬盤）、通信設(shè)備和終端設(shè)備。系統(tǒng)總線（SystemBus）為處理器、存儲(chǔ)器和輸入輸出模塊提供數(shù)據(jù)、控制等信號(hào)通信和傳輸。計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)包括兩種：馮?諾依曼（VonNeumann）結(jié)構(gòu)和哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)。馮?諾依曼結(jié)構(gòu)馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)，最早由馮·諾依曼提出，又稱普林斯頓體系結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)的處理器的最大特點(diǎn)是程序和數(shù)據(jù)使用同一個(gè)存儲(chǔ)器，也就是通常所說的“程序就是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)就是程序”。指令和數(shù)據(jù)共享同一總線。這種結(jié)構(gòu)使得信息流的傳輸成為限制計(jì)算機(jī)性能的瓶頸，影響數(shù)據(jù)處理速度的提高，通常這一瓶頸稱為“馮?諾依曼瓶頸”。在實(shí)現(xiàn)中，高速緩存（Cache）和分支預(yù)測(cè)技術(shù)可以很好地緩解這一問題。計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)包括兩種：馮?諾依曼（VonNeumann）結(jié)構(gòu)和哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)。哈佛體系結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)的處理器有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：一是使用兩個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)器模塊，分別存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)，每個(gè)存儲(chǔ)模塊都不允許指令和數(shù)據(jù)并存；二是使用獨(dú)立的兩條總線，分別作為CPU和每個(gè)存儲(chǔ)器之間的專用通信路徑，而這兩條總線之間毫無關(guān)聯(lián)。由于哈佛體系結(jié)構(gòu)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開，因此可以提供較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器帶寬，這一點(diǎn)使得它非常適合于數(shù)字信號(hào)處理。所以目前絕大多數(shù)DSP（DigitalSignalProcess）都是哈佛體系結(jié)構(gòu)。2.2嵌入式微控制器嵌入式微控制器（MicroControllerUnit，MCU）又稱單片機(jī)（單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱），就是將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。一般以某一種微處理器內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成ROM、RAM、總線、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、WatchDog、所需的IO設(shè)備（如串行口、A/D、D/A等）各種必要功能模塊。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成只需添加少量分離器件為了節(jié)省空間和成本，經(jīng)常不引出總線引腳8位/16位/32位都有2.2嵌入式微控制器計(jì)算性能比RISCCPU/DSP普遍要低，但是功耗、體積和價(jià)格也低的多比如某些遙控器的MCU只運(yùn)行在32Khz主頻，幾個(gè)毫瓦的功耗適用于一些計(jì)算任務(wù)需求不高但是對(duì)成本、功耗、體積要求嚴(yán)格的場(chǎng)合玩具、計(jì)算器、馬達(dá)控制、遙控器、白色家電、計(jì)算機(jī)外設(shè)（尤其是USB外設(shè)）與嵌入式微處理器相比嵌入式微控制器的特點(diǎn)是單片化，體積大大減少，功耗和成本下降，可靠性提高。2.2嵌入式微控制器2009年數(shù)據(jù)，最便宜的MCU大概$0.25一個(gè)而最便宜的32位RISCCPU要約$5據(jù)wikipedia統(tǒng)計(jì)全世界售出的所有CPU中，大概55%為8位MCU2006年售出40億個(gè)8位MCU一臺(tái)中級(jí)車大概包含30個(gè)MCU一個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家家庭中平均使用36個(gè)MCU2.2嵌入式微控制器典型的MCU有：Intel8051(又稱MCS-51)Motrorola68HC11AtmelAVR8-bitarchitectureAtmelAVR3232-bitarchitectureHitachiH8MicrochipPIC(8-bitPIC16,PIC18,16-bitdsPIC33/PIC24)TIMSP430(16-bit)ZilogeZ8,eZ80MicrochipPIC2.2嵌入式微控制器MCS-51單片機(jī)MCS-51是Intel公司開發(fā)的一系列單片機(jī)的總稱。包括8031（80C31）、8051（80C51）、8751（87C51）、8951（89C51）、8032（80C32）、8052（80C52）、8752（87C52）和8952（89C52）等。習(xí)慣于8051來稱呼MCS-51系列單片機(jī)。Intel公司將MCS51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司，如SST、Philip、Atmel等，這些公司推出以8051為核心單片機(jī)。這些單片機(jī)都兼容51指令、并在51的基礎(chǔ)上擴(kuò)展一些功能而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是與51一致的。最初是1980年Intel設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的，目前仍是使用最廣泛的單片機(jī)內(nèi)核之一，有50多個(gè)廠商在生產(chǎn)兼容8051指令集的1100多種處理器內(nèi)核。是當(dāng)之無愧的家族成員最多的一種處理器內(nèi)核。其中89C51就是這幾年在我國(guó)非常流行的單片機(jī)，它是由Atmel公司開發(fā)生產(chǎn)的。2.2嵌入式微控制器MCS-51單片機(jī)(續(xù))不變的體系結(jié)構(gòu)，但不斷增強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)主頻從最初的12Mhz到目前的最高100Mhz從最初的12個(gè)或24個(gè)周期一條指令到現(xiàn)在的1個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令最早的8051Atmel80512.2嵌入式微控制器MCS-51單片機(jī)(續(xù))MCS-51是一個(gè)8位運(yùn)算芯片MCS-51有4個(gè)并行I/O口（分別是P0、P1、P2和P4），2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源、1個(gè)串行口，還有256B的RAM（地址為00H～FFH，用作通用寄存器和數(shù)據(jù)存放區(qū)）和4/8KBEPROM（用于存儲(chǔ)程序）。MCS-51的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是分開的，屬于哈佛結(jié)構(gòu)，尋址范圍是64KB。Windows上的EXE動(dòng)輒幾百k！MCS-51有一個(gè)通用寄存器B、1個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR寄存器和4個(gè)專用寄存器（用戶不能使用的）。2.2嵌入式微控制器MCS-51單片機(jī)(續(xù))支持對(duì)I/O端口寄存器或內(nèi)存數(shù)據(jù)的按位的直接操作修改I/O端口的某一位的值一般CPU中需要先讀I/O端口數(shù)據(jù)到內(nèi)存，用位與或位或進(jìn)行修改，然后寫回，需要3個(gè)指令。因?yàn)橹苯訉懸粋€(gè)字節(jié)值會(huì)覆蓋其它無關(guān)位！如：SETB24h ;第24位置1還可以直接根據(jù)指定位的值進(jìn)行條件跳轉(zhuǎn)寫串行通信和控制軟件時(shí)帶來很大便利2.2嵌入式微控制器MCS-51單片機(jī)(續(xù))通用寄存器的shadow機(jī)制4組，每組7個(gè)（R0-R7)當(dāng)前哪組被激活，取決于機(jī)器狀態(tài)寄存器（PSW)的一個(gè)字段。用處：減少中斷響應(yīng)的延時(shí)一般CPU在中斷入口必須把所有要用到的通用寄存器備份到內(nèi)存堆棧上，這個(gè)過程比較費(fèi)時(shí)8051中，只要在中斷入口處修改PSW的相應(yīng)字段，就可以切換到另一組寄存器，原來的那組寄存器內(nèi)容不會(huì)被改動(dòng)，省去了備份到堆棧的過程支持最多4層的中斷嵌套2.3嵌入式DSP處理器DSP最初的含義是數(shù)字信號(hào)處理（DigitalSignalProcessing），包含各種數(shù)字信號(hào)處理的算法和理論。1970年代末，DSP處理器的出現(xiàn)使得各種數(shù)字信號(hào)處理的算法可以用硬件處理器的方式實(shí)現(xiàn)。目前目前人們逐漸將DSP等同于DSP處理器（DigitalSignalProcessor）。嵌入式DSP處理器有兩個(gè)發(fā)展來源，一是由DSP處理器經(jīng)過單片化、EMC改造、增加片上外設(shè)成為嵌入式DSP處理器，TI的TMS320C2000/C5000等屬于此范疇；二是在通用單片機(jī)或片上系統(tǒng)（SOC）中增加DSP協(xié)處理器發(fā)展而來，如Intel的MCS-296。2.3嵌入式DSP處理器數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)算法可用程序?qū)崿F(xiàn)；穩(wěn)定性好，沒有時(shí)漂、溫漂；可重復(fù)性好；易于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)算法、數(shù)字濾波、FFT、譜分析；在所有的DSP中，乘、加運(yùn)算可由一條指令完成，而且有重復(fù)指令可加快運(yùn)算速度，節(jié)省了指令空間。2.3嵌入式DSP處理器嵌入式DSP具有如下特點(diǎn)：在單個(gè)指令周期內(nèi)完成乘法/累加運(yùn)算速度達(dá)到101～103MIPS的定點(diǎn)運(yùn)算數(shù)據(jù)交換達(dá)到每秒數(shù)百兆字節(jié)的傳輸速率，主要是受片外存儲(chǔ)器速度的限制（哈佛結(jié)構(gòu)）。并行性多處理器結(jié)構(gòu)DSP在片上設(shè)置仿真模塊或仿真調(diào)試接口低功耗，可應(yīng)用到便攜式計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通信設(shè)備和便攜式測(cè)試儀器上?？蓪SP的功能集成到專用集成電路中去，如磁盤/光盤驅(qū)動(dòng)器、調(diào)制解調(diào)器、移動(dòng)通信設(shè)備和個(gè)人數(shù)字助理等。開發(fā)環(huán)境及支持軟件的迅速發(fā)展和不斷完善。2.4嵌入式微處理器嵌入式微處理器概述嵌入式微處理器的兩種架構(gòu)典型的嵌入式處理器2.4.1嵌入式微處理器概述嵌入式微處理器與標(biāo)準(zhǔn)微處理器的區(qū)分嵌入式微處理器雖然在功能上和標(biāo)準(zhǔn)微處理器基本是一樣的，但在工作溫度、抗電磁干擾、可靠性等方面一般都做了各種增強(qiáng)。和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但是在電路板上必須包括ROM、RAM、總線接口、各種外設(shè)等器件。2.4.1嵌入式微處理器概述處理器內(nèi)核的CacheCache的作用—回顧計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容CPU算得很快—一條指令只用1-幾個(gè)時(shí)鐘周期而從基于SDRAM的主內(nèi)存取、存操作數(shù)相對(duì)很慢–幾十個(gè)時(shí)鐘周期造成CPU大量時(shí)間都在空轉(zhuǎn)以等待數(shù)據(jù)readyCache由訪問速度較快的SRAM組成，一次訪問大概只需幾個(gè)-十幾個(gè)時(shí)鐘周期把最近或經(jīng)常需要訪問的數(shù)據(jù)放在Cache而不是主存中2.4.1嵌入式微處理器概述Cache對(duì)一個(gè)系統(tǒng)實(shí)際的性能的影響有時(shí)候比CPU的頻率還要大所以Intel有些面向服務(wù)器的CPU與同內(nèi)核的桌面CPU的最主要的區(qū)別就是Cache更大！盡管只是處理器的眾多功能模塊的一部分，Cache往往占據(jù)了一個(gè)處理器芯片的大部分芯片面積！以后將嵌入式優(yōu)化時(shí)還會(huì)講到Cache優(yōu)化。IntelCoreDuo處理器芯片2MBL2Cache2.4.1嵌入式微處理器概述Cache的層次問題PC處理器中常分為L(zhǎng)1Cache和L2CacheL2Cache相對(duì)L1速度慢一些但同樣代價(jià)下容量可以做的較大兩級(jí)Cacche可以獲得總體上更好的性能/價(jià)格比單在目前嵌入式CPU中基本上都只有一級(jí)L1cache主要是成本考慮AMDAthlon64處理器的Cache層次2.4.1嵌入式微處理器概述馮?諾依曼和哈佛結(jié)構(gòu)的Cache哈佛體系結(jié)構(gòu)的處理器通常將L1Cache分為指令緩存（ICache，InstructionCache）和數(shù)據(jù)緩存（DCache，DataCache）。而馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的處理器通常不分ICache和DCache。2.4.1嵌入式微處理器概述嵌入式微處理器的市場(chǎng)分布2.4.2嵌入式微處理器的兩種架構(gòu)嵌入式微處理器有兩種架構(gòu)：CISC（ComplexInstructionSetComputer，復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)）指令集中包含了許多功能強(qiáng)大的指令，指令的長(zhǎng)度不等，不便于指令的流水線執(zhí)行。典型的如Intelx86處理器。RISC（ReducedInstructionSetComputer，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）采用一個(gè)有限的簡(jiǎn)單的指令集，即優(yōu)先選取使用頻率最高的簡(jiǎn)單指令，避免復(fù)雜指令；每條指令長(zhǎng)度固定，指令格式和尋址方式種類減少，執(zhí)行時(shí)間短，這樣便于指令的流水線優(yōu)化；為彌補(bǔ)指令功能，CPU往往配備大量的通用寄存器。典型的如MIPS、ARM處理器等2.4.2嵌入式微處理器的兩種架構(gòu)RISC和CISC的差異RISCCISC指令系統(tǒng)由常用指令組成，使其簡(jiǎn)單高效。對(duì)不常用功能采用組合指令來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)特殊功能采用流水線和超標(biāo)量技術(shù)來彌補(bǔ)效率的劣勢(shì)。指令系統(tǒng)豐富，有專用指令來完成特定功能，處理特殊任務(wù)效率高存儲(chǔ)器操作對(duì)存儲(chǔ)器操作有限制，對(duì)控制簡(jiǎn)單化存儲(chǔ)器操作指令多，操作直接程序匯編程序需要較大的內(nèi)存空間，實(shí)現(xiàn)特殊功能時(shí)程序復(fù)雜匯編程序相對(duì)簡(jiǎn)單，科學(xué)計(jì)算及復(fù)雜操作的程序設(shè)計(jì)容易，效率較高中斷在一條指令執(zhí)行的適當(dāng)?shù)胤娇梢灾袛嘀荒茉谝粭l執(zhí)行結(jié)束后響應(yīng)中斷2.4.2嵌入式微處理器的兩種架構(gòu)RISC和CISC的差異(續(xù))RISCCISCCPU包含較少的單元電路，面積小、功耗低包含豐富的電路單元，功能強(qiáng)、面積大、功耗高設(shè)計(jì)周期結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局緊湊，設(shè)計(jì)周期短，易于采用新技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)用戶使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，指令規(guī)整，性能容易把握，易學(xué)易用結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能強(qiáng)大，實(shí)現(xiàn)特殊功能容易應(yīng)用范圍由于指令系統(tǒng)的確定與特定領(lǐng)域相關(guān)，故更適合于專用機(jī)更適合通用機(jī)2.4.2嵌入式微處理器的兩種架構(gòu)RISC和CISC的界限開始模糊盡管RISC架構(gòu)有不少優(yōu)點(diǎn)，但決不能認(rèn)為RISC架構(gòu)就可以取代CISC架構(gòu)，事實(shí)上，RISC和CISC各有優(yōu)勢(shì)，而且界限并不那么明顯?，F(xiàn)代的CPU往往采用CISC的外圍，內(nèi)部加入了RISC的特性，如超長(zhǎng)指令集（VLSW）CPU就是融合了RISC和CISC的優(yōu)勢(shì)，成為未來的CPU發(fā)展方向之一。2.4.2嵌入式微處理器的兩種架構(gòu)嵌入式處理器的架構(gòu)（RISC/CISC）與計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)（馮·諾依曼/哈佛）是兩個(gè)不同領(lǐng)域的概念，互不矛盾前者指處理器的架構(gòu)（特別是指令集ISA的特點(diǎn)），后者指整個(gè)計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。同一種處理器的架構(gòu)可以采用不同的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)來組織：例如屬于RISC的ARM7系列處理器是基于馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，而ARM9系列處理器卻是基于哈佛結(jié)構(gòu)的。2.4.3典型的嵌入式處理器ARM架構(gòu)處理器MIPS架構(gòu)處理器PowerPC架構(gòu)處理器IntelAtom處理器其他嵌入式處理器ARM架構(gòu)處理器ARM(AdvancedRISCMachines，高級(jí)精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)機(jī)器)是對(duì)一類RISC微處理器的通稱。ARM是由一家英國(guó)公司ARM負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。該公司專門從事基于RISC技術(shù)芯片設(shè)計(jì)開發(fā)的公司，作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IntelligenceProperty，IP）供應(yīng)商，該公司本身不直接從事芯片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片，世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購買其設(shè)計(jì)的ARM微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，從而形成自己的ARM微處理器芯片進(jìn)入市場(chǎng)。ARM公司的歷史成立于1990年11月前身為Acorn計(jì)算機(jī)公司AdvanceRISCMachine(ARM)主要設(shè)計(jì)ARM系列RISC處理器內(nèi)核授權(quán)ARM內(nèi)核給生產(chǎn)和銷售半導(dǎo)體的合作伙伴ARM公司不生產(chǎn)芯片IP(IntelligenceProperty，知識(shí)產(chǎn)權(quán))另外也提供基于ARM架構(gòu)的開發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)軟件工具，評(píng)估板，調(diào)試工具，應(yīng)用軟件,總線架構(gòu)，外圍設(shè)備單元等等ARM架構(gòu)處理器ARM微處理器的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)控制領(lǐng)域：占據(jù)32位機(jī)微控制器主流，并向傳統(tǒng)8位/16位微控制器領(lǐng)域提出挑戰(zhàn)。無線通訊領(lǐng)域：超過85%的無線通信設(shè)備采用ARM技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：在ADSL芯片上逐步獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并對(duì)DSP應(yīng)用領(lǐng)域提出挑戰(zhàn)。消費(fèi)類電子產(chǎn)品：在數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機(jī)頂盒、游戲機(jī)中等到廣泛采用。成像和安全產(chǎn)品：流行的數(shù)碼相機(jī)和打印機(jī)中多采用ARM技術(shù)。ARM架構(gòu)處理器采用RISC架構(gòu)的ARM微處理器一般具有如下特點(diǎn)：體積小、低功耗、低成本、高性能；支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，能很好地兼容8位/16位器件；大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高；指令長(zhǎng)度固定ARM架構(gòu)處理器ARM架構(gòu)處理器ARM微處理器系列StrongARM系列StrongARM是遵循ARMV4指令集架構(gòu)的微處理器，最早由DEC公司開發(fā)，后來賣給了Intel。在Xscale出來之后，Intel基本停產(chǎn)此微處理器。Intel生產(chǎn)SA-1100，大量用于PDA中。Xscale系列Xscale是遵循ARM架構(gòu)v5TE指令集的微處理器，支持Thumb和DSP指令集。最早由Intel自主開發(fā)，2006年，Intel將其通信及應(yīng)用處理器業(yè)務(wù)（包括StrongARM/XScale產(chǎn)品線）賣給Marvell公司。目前Intel主推Atom嵌入式微處理器。SharpZaurusSL-5500采用SA-1100處理器HPIPAQ5500采用XScale處理器MIPS架構(gòu)處理器MIPS也是RISC處理器。MIPS的意思是無內(nèi)部互鎖流水線的微處理器（MicroprocessorwithoutInterlockedPipedStages）。其機(jī)制是盡量利用軟件辦法避免流水線中的數(shù)據(jù)相關(guān)問題。它最早在1980初期由美國(guó)斯坦福大學(xué)的Hennessy教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組研制出來，后來成立了MIPS公司。與ARM一樣，MIPS公司以IP核方式將MIPS微處理器內(nèi)核提供給各個(gè)半導(dǎo)體公司進(jìn)一步開發(fā)RISC架構(gòu)的嵌入式微處理器。MIPS核心技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是多執(zhí)行緒處理能力（multipleissue，又稱多發(fā)射核技術(shù)）。將處理器中的閑置處理單元分割出來，虛擬為另一個(gè)核心，以提高處理單元的利用率。多執(zhí)行緒處理與多核心是兩個(gè)并不互斥的體系，可以彼此結(jié)合。對(duì)于軟件最優(yōu)化，多執(zhí)行緒處理與多核心體系比單核心體系結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多。MIPS應(yīng)用集中于數(shù)字消費(fèi)類、網(wǎng)絡(luò)語音、個(gè)人娛樂、通信以及商務(wù)應(yīng)用市場(chǎng)。特別在家庭視聽電器、網(wǎng)通產(chǎn)品以及汽車電子方面。目前國(guó)產(chǎn)龍芯系列芯片也屬于MIPS架構(gòu)。Sony游戲機(jī)所采用的MIPS芯片龍芯處理器PowerPC架構(gòu)處理器PowerPC是一種RISC多執(zhí)行緒處理體系結(jié)構(gòu)。1990年代，IBM、Apple和Motorola公司開發(fā)PowerPC芯片成功，并制造出基于PowerPC的多處理器計(jì)算機(jī)。PowerPC架構(gòu)的特點(diǎn)是可伸縮性好、方便靈活。PowerPC架構(gòu)一大特點(diǎn)是開放性：它定義了一個(gè)指令集架構(gòu)（ISA），并且允許任何人來設(shè)計(jì)和制造與PowerPC兼容的處理器；為了支持PowerPC而開發(fā)的軟件模塊的源代碼都可以自由使用。PowerPC的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，從手機(jī)到游戲機(jī)都能看到PowerPC的影子。PowerPC目前在通信、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，例如交換機(jī)、路由器等。AppleMac系列PC機(jī)在轉(zhuǎn)到x86架構(gòu)之前，十幾年來一直在使用PowerPC處理器。IBMPowerPC601處理器IntelAtom處理器IntelAtom處理器（中文名：凌動(dòng)）是英特爾公司為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（MobileInternetDevices，MID）等嵌入式設(shè)備專門設(shè)計(jì)的處理器，于2008年推出。采用45納米High-KCMOS制造工藝，內(nèi)有4700萬個(gè)晶體管，是Intel歷史上體積最小和功耗最小的處理器，未來將采用32納米制作工藝。它是一款x86體系處理器，采用全新的微架構(gòu)（Micro-architecture），專門為小型設(shè)備設(shè)計(jì)，旨在降低產(chǎn)品功耗，同時(shí)保持與Core2（酷睿）指令集級(jí)的兼容。IntelAtom處理器Atom處理器目前共有3個(gè)系列：推出時(shí)間代號(hào)處理器例子主要應(yīng)用領(lǐng)域第一代(Z系列)SilverthorneZ500、Z510、Z520、Z530、Z540等MID第二代(N系列)DiamondvilleN230、N270、N280、N330等上網(wǎng)本、上網(wǎng)機(jī)第三代Moorestown智能手機(jī)等以后可能會(huì)有更多的系列推出，用以針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域IntelAtom處理器Atom處理器應(yīng)用舉例移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（MobileInternetDevice，MID）聯(lián)想IdeaPadU8采用AtomZ500處理器、4.8英寸的觸摸屏、350g的重量、173×84mm的小巧身材，厚2.1cm，WiFi、EDGE、藍(lán)牙等多種網(wǎng)絡(luò)接入方式，滿足用戶隨時(shí)隨地上網(wǎng)瀏覽、收發(fā)Email、即時(shí)通訊等需求。IntelAtom處理器Atom處理器應(yīng)用舉例上網(wǎng)本(Netbook)上網(wǎng)機(jī)(nettop)華碩EeePC采用AtomN280處理器，1GB標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存，IntelGMA集成顯卡，160GB硬盤。華擎（ASRock）S330采用AtomN330處理器，集成GMA950顯卡，160GB硬盤、1GB內(nèi)存。IntelAtom處理器Atom處理器應(yīng)用舉例智能手機(jī)LGGW990手機(jī)采用MoorestownAtom處理器，512MB內(nèi)存，內(nèi)置500萬像素?cái)z像頭，支持HSPA高速3G網(wǎng)絡(luò)、WiFi、GPS等，4.8英寸屏幕，分辨率達(dá)1024×480像素，尺寸為146.8×64.2×12毫米。其他嵌入式處理器SuperH(縮寫為SH)SuperH架構(gòu)最先由日本Hitachi公司開發(fā)，后來由Hitachi和STMicroelectronics兩個(gè)公司擁有，現(xiàn)在被瑞薩公司接管。SuperH包括SH-1、SH-2、SH-DSP、SH-3、SH-3-DSP、SH-4、SH-5、SH-X等系列，廣泛用于打印機(jī)、傳真機(jī)、多媒體終端機(jī)、電視游樂器、機(jī)頂盒、CD-ROM、家用電器等等多種嵌入式系統(tǒng)中。Fujitsu公司嵌入式微處理器Mitsubishi公司嵌入式微處理器……瑞薩公司SH-4系列的SuperH處理器2.5片上系統(tǒng)SoC片上系統(tǒng)SoC概述SoC實(shí)例2.5.1片上系統(tǒng)SoC概述片上系統(tǒng)（SystemOnChip，SOC）的定義片上系統(tǒng)是一種處理器基IC(IntegratedCircuit,芯片)，含有一個(gè)或數(shù)個(gè)嵌入式處理器（嵌入式微處理器，嵌入式微控制器或嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器）；采用超深亞微米工藝技術(shù)；主要采用第三方的IP核進(jìn)行設(shè)計(jì)；內(nèi)置嵌入式存儲(chǔ)器和可編程邏輯；具備外部對(duì)芯片進(jìn)行編程的功能；具有完整系統(tǒng)所必備的全部或大部分外設(shè)。在某些場(chǎng)合，它還包括模擬前端，在同一芯片上集成有模擬和數(shù)字部件，SOC系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜。2.5.1片上系統(tǒng)SoC概述SoC設(shè)計(jì)公司將各種嵌入式處理器內(nèi)核作為其IP核標(biāo)準(zhǔn)庫，和許多其他嵌入式系統(tǒng)外設(shè)一樣，成為VLSI設(shè)計(jì)中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)器件。IP核有三種不同的表現(xiàn)形式：軟核、固核和硬核。軟核用HDL方式提交，其性能通過時(shí)序驗(yàn)證模擬進(jìn)行驗(yàn)證。由于軟核不依賴于任何實(shí)現(xiàn)工藝和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，具有很大的靈活性。硬核以IC版圖的形式提交，并經(jīng)過實(shí)際工藝流片驗(yàn)證。硬核強(qiáng)烈地依賴于某一個(gè)特定的實(shí)現(xiàn)工藝，而且在具體的物理尺寸，物理形態(tài)及性能上具有不可更改性。固核是由軟核發(fā)展而來，以電路網(wǎng)表的形式提交，通常還經(jīng)過硬件驗(yàn)證或硬件仿真器驗(yàn)證。由于固核的時(shí)序特性是經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)的，設(shè)計(jì)者只要保證在布局布線過程中電路關(guān)鍵路徑的分布參數(shù)不會(huì)引起時(shí)序混亂就可以保證芯片的設(shè)計(jì)成功。固核的缺點(diǎn)在于固核仍對(duì)應(yīng)于某個(gè)特定的實(shí)現(xiàn)工藝，限制了固核的使用范圍。2.5.1片上系統(tǒng)SoC概述SOC的劃分若按用途劃分，SOC可以分為通用和專用兩類。若按定制情況劃分，SOC可以分為全定制SOC、可配置SOC(CSOC，ConfigurableSystemOnaChip)和可編程SOC(SOPC，SystemOnaProgrammableChip)。全定制SOC內(nèi)部系統(tǒng)邏輯配置在芯片制造時(shí)就已經(jīng)確定，用戶不可更改。CSOC器件內(nèi)部帶有可配置系統(tǒng)邏輯（CSL）陣列，用戶可以設(shè)置I/O模式，并利用CSL單元構(gòu)建片內(nèi)邏輯，甚至配置成存儲(chǔ)器、乘法器等等。SOPC源于FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）設(shè)計(jì)，用戶可通過某特定軟件自行選擇若干嵌入式處理器核、總線接口IP核或其他IP核以及大量自定義可編程邏輯全部裝入一片IC中，完成用戶定制的SoC設(shè)計(jì)。2.5.2SoC實(shí)例基于ARM的SoC系統(tǒng)Atmel89C51系列SoC

基于ARM典型的SoC及系統(tǒng)從此圖可直觀地看到SoC將處理器(CPU)、主板和外圍芯片都做到一塊芯片內(nèi)。以上結(jié)構(gòu)稱為AMBA（AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture，高級(jí)微控制器總線架構(gòu)）

基于ARM典型的SoC及系統(tǒng)MMU(存儲(chǔ)管理單元,MemoryManagementUnit)用來支持存儲(chǔ)器管理的硬件單元，滿足操作系統(tǒng)內(nèi)存管理的需要。其主要功能包括：支持虛擬/物理地址轉(zhuǎn)換；提供不同存儲(chǔ)器地址空間的保護(hù)機(jī)制。MMU啟動(dòng)前代碼中的地址為物理地址，啟動(dòng)后程序中的地址為虛擬地址。在后續(xù)的“嵌入式操作系統(tǒng)”章節(jié)對(duì)MMU還會(huì)有更詳細(xì)的介紹。

基于ARM典型的SoC及系統(tǒng)AHB(高性能總線,AdvancedHighperformanceBus)AHB主要用于高性能、高時(shí)鐘頻率的系統(tǒng)模塊（如CPU、DMA和DSP等）之間的連接，它構(gòu)成了SoC高性能的系統(tǒng)骨干總線（back-bonebus）。APB(高級(jí)外圍總線,AdvancedPeripheralBus)主要用于低帶寬的周邊外設(shè)之間的連接，例如UART、1284等，它的總線架構(gòu)不像AHB支持多個(gè)主模塊。在APB里面唯一的主模塊就是APB橋。它將來自AHB/ASB的信號(hào)轉(zhuǎn)換為合適的形式以滿足掛在APB上的設(shè)備的要求。

基于ARM典型的SoC及系統(tǒng)外圍接口UART：通用異步接收/發(fā)送器(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)。SPI：串行外設(shè)接口總線(SerialPeripheralInterface)。I2C：現(xiàn)場(chǎng)總線(Inter-IntegratedCircuit)。JTAG(聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小,JointTestActionGroup)JTAG是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議（IEEE1149.1兼容），主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試。

Atmel89C51系列SoC基于8051處理器內(nèi)核有多種子型號(hào)，提供不同的集成外設(shè)和可用引腳的選擇例子–AT89C51AC3最高60MhzCPU主頻（每條指令需要12個(gè)周期或更多）256B（internalspace）+2048B（externalspace）SRAM2KBNORFlash（bootloader用）+64KBNANDFlashROM支持在線重新燒錄36條GPIO(GeneralPurposeI/O)10位分辨率的ADCSPI和UART接口AT89C51AC3內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.C51微控制器(MCU)2.總線3.RAM+ROM(包括微程序)4.各種外設(shè)2.6存儲(chǔ)器易失性存儲(chǔ)器非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)卡硬盤存儲(chǔ)器2.6.1易失性存儲(chǔ)器易失性存儲(chǔ)器也就是我們熟知的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM。RAM分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)RAM(StaticRAM，SRAM)是靠雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來記憶信息的；動(dòng)態(tài)RAM（DynamicRAM、DRAM）是靠MOS電路中的柵極電容來記憶信息的。由于電容上的電荷會(huì)泄漏，需要定時(shí)給與補(bǔ)充，所以動(dòng)態(tài)RAM需要設(shè)置刷新電路。高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）使用靜態(tài)RAM。動(dòng)態(tài)RAM按制造工藝的不同，又可分為普通DRAM、EDO-RAM、SDRAM、RDRAM和DDRSDRAM。2.6.2非易失性存儲(chǔ)器非易失性存儲(chǔ)器也就是我們熟知的只讀存儲(chǔ)器ROM。一般用于存放固定的程序，如監(jiān)控程序、匯編程序等，以及存放各種表格。根據(jù)寫入方法和可寫入的次數(shù)的不同，又可分成MROM、OTPROM和UV-EPROM。2.6.2非易失性存儲(chǔ)器RAM和ROM的界限正在模糊！最近若干年新發(fā)展的那些非ROM型可現(xiàn)場(chǎng)改寫的非易失性存儲(chǔ)器的需求增長(zhǎng)速度極快，這些芯片技術(shù)正在迅速地改變著存儲(chǔ)器世界的面貌。這主要有可電擦除可編程的EEPROM、利用鋰電池作為數(shù)據(jù)保護(hù)后備電源的一體化非易失性靜態(tài)讀寫存儲(chǔ)器NVSRAM和不需要電池的新型非易失性靜態(tài)讀寫存儲(chǔ)器nvSRAM、在EPROM和EEPROM芯片技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的閃速存儲(chǔ)器FlashMemory、利用鐵電材料的極化方向來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的鐵電讀寫存儲(chǔ)器FRAM等等。2.6.2非易失性存儲(chǔ)器FLASH(FlashMemory，閃速存儲(chǔ)器、閃存)FLASH是一種能夠長(zhǎng)期存儲(chǔ)大容量數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器。和磁盤設(shè)備相比，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器在體積、抗震性、耗電這些方面都有很大的優(yōu)勢(shì)，因此成為嵌入式系統(tǒng)的首選存儲(chǔ)設(shè)備。2.6.2非易失性存儲(chǔ)器閃速存儲(chǔ)器的分類，市面上的FLASH芯片一般有以下兩種：傳統(tǒng)的NORFLASH，可以直接讀取其芯片內(nèi)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，因而速度比較快，但是價(jià)格較高；NANDFLASH，這種FLASH也被稱為固態(tài)硬盤，它內(nèi)部數(shù)據(jù)以塊為單位進(jìn)行存儲(chǔ)，地址線和數(shù)據(jù)線共用，使用控制信號(hào)選擇。各種存儲(chǔ)設(shè)備如優(yōu)盤，主板BIOS芯片、MP3、SmartMedia卡、DiskOnChip(DOC)、PCMCIA存儲(chǔ)卡等都使用上面的兩種芯片作為存儲(chǔ)介質(zhì)。此外，另一種比較新的FLASH芯片是Intel公司的StrataFLASH大容量快閃存儲(chǔ)器，但是價(jià)格昂貴，應(yīng)用相對(duì)較少。2.6.2非易失性存儲(chǔ)器NANDFLASH和NORFLASH的差異NANDFlashNORFlash存儲(chǔ)特征連續(xù)存儲(chǔ)介質(zhì)，適合存放大文件隨機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，適合存放小文件總線共用地址和數(shù)據(jù)總線，需要額外連接一些控制引腳地址線和數(shù)據(jù)線分開，可以像SRAM一樣連在數(shù)據(jù)線上接口只能對(duì)一個(gè)固定大小的區(qū)域操作，即塊設(shè)備接口可以對(duì)字進(jìn)行操作，速度快，即SRAM接口，處理器可以直接對(duì)其進(jìn)行隨機(jī)地址尋址速度與可靠性容量大，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的讀寫的速度要快于NORFLASH接口簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)操作少，位交換操作少，極少出現(xiàn)壞區(qū)塊，可靠性高于NANDFlash用途常當(dāng)作外存用代碼如果燒寫在NOR上，就可以直接在其上執(zhí)行(XIP)，因此常用于存放直接執(zhí)行代碼(如啟動(dòng)代碼等)注：XIP意為現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行（eXecuteInPlace）2.6.2非易失性存儲(chǔ)器NANDFlash和NORFlash的共性向芯片中寫數(shù)據(jù)必須先將芯片中對(duì)應(yīng)的內(nèi)容清空，然后再寫入，也就是通常說的“先擦后寫”。只不過NORFlash可以每次只擦寫一個(gè)字，而NAND需要擦寫整個(gè)塊。Flash擦寫的次數(shù)都是有限的，當(dāng)Flash的使用壽命快到的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)寫操作失??；到達(dá)使用壽命時(shí)，F(xiàn)LASH內(nèi)部存放的數(shù)據(jù)可以讀，但是不能再進(jìn)行寫操作；為了防止此問題的發(fā)生，不要對(duì)某個(gè)特定的區(qū)域反復(fù)進(jìn)行寫操作。通常NAND的可擦寫次數(shù)高于NORFlash，但是由于NAND擦寫整個(gè)頁面(或塊)，塊內(nèi)的頁面中如果有一位失效整個(gè)頁就會(huì)失效，而且由于擦寫過程復(fù)雜，失敗的概率相對(duì)較高，所以從整體上來說NOR的壽命較長(zhǎng)。FLASH的讀寫操作不僅僅是一個(gè)物理操作，還需要算法支持。2.6.3存儲(chǔ)卡NANDFlash幾乎是所有可移動(dòng)固態(tài)大容量存儲(chǔ)卡的基礎(chǔ)。這些存儲(chǔ)卡廣泛用于消費(fèi)類電子領(lǐng)域（如照相機(jī)、掌上電腦、移動(dòng)電話等）和其他需要大容量存儲(chǔ)的嵌入式應(yīng)用中。2.6.3存儲(chǔ)卡1.PCMCIA卡PCMCIA名為國(guó)際個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡協(xié)會(huì)(PersonalComputerMemoryCardInternationalAssociation)的意思，凡符合此協(xié)議定義的界面規(guī)定技術(shù)所設(shè)計(jì)的界面卡，均可稱為PCMCIA卡或簡(jiǎn)稱PC卡。以前此技術(shù)只用于存儲(chǔ)器擴(kuò)充卡，后擴(kuò)展到存儲(chǔ)器以外的外部設(shè)備，如網(wǎng)絡(luò)卡、調(diào)制解調(diào)器等。一般筆記本電腦都此接口。PCMCIA卡與USB一樣，支持熱拔插(hotplugging)。PCMCIA網(wǎng)絡(luò)卡PCMCIA存儲(chǔ)卡2.6.3存儲(chǔ)卡2.DOCDOC(DiskOnChip)采用NANDFlash芯片作為基本存儲(chǔ)單元，外加一些控制芯片，通過特殊的軟硬件來操作的電子存儲(chǔ)裝置。3.DOMDOM是一種采用IDE接口的電子盤，可以直接插到IDE接口上，但體積比硬盤小得多。DOC卡DOM卡2.6.3存儲(chǔ)卡4.CF卡(CompactFlash卡)由Sandisk、Canon等公司聯(lián)合研制的CompactFlash存儲(chǔ)卡，后來形成了CF標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)——CFA。CF卡連接裝置與PCMCIA卡相似，只不過CF卡是50針，而PCMCIA卡為68針。分為內(nèi)存卡和IO卡兩種。內(nèi)存卡最為常用，它模擬為一個(gè)IDE（硬盤）設(shè)備。IO卡，模擬為ISA總線上的IO設(shè)備，常用于早期PocketPC的接口設(shè)備擴(kuò)展。CF卡2.6.3存儲(chǔ)卡5.SM卡SM(SmartMedia)卡最早由Toshiba公司開發(fā)的存儲(chǔ)卡，后來Sumsung加入，成為兩家主要的SM廠商SM卡只有FlashMemory模塊和接口，無控制芯片，但是體積很小，采用22針接口。SM卡2.6.3存儲(chǔ)卡6.MS卡(記憶棒)MS(MemoryStick)卡最早由Sony公司開發(fā)，因其尺寸50mm*21.5mm*2.8mm，酷似口香糖，因而又稱為口香糖存儲(chǔ)卡MS卡包括了控制器，采用10針接口，數(shù)據(jù)總線為串行的。MS卡2.6.3存儲(chǔ)卡7.MMC卡MMC(MultiMediaCard)卡最早由Siemens(現(xiàn)為Infineon)公司和Sandisk公司共同開發(fā)，后成立了MMC協(xié)會(huì)(MMCA)來管理和制定標(biāo)準(zhǔn)。和CF卡一樣，MMC卡包含了存儲(chǔ)單元和控制器，采用7針接口。號(hào)稱世界上最小的存儲(chǔ)卡，體積比SM卡小，質(zhì)量也輕。MMC卡2.6.3存儲(chǔ)卡8.SD卡SD卡最早由Panasonic、Toshiba和Sandisk公司聯(lián)合推出，后成立SD協(xié)會(huì)(SDA)。SD卡數(shù)據(jù)傳送和物理規(guī)范由MMC發(fā)展而來，與MMC卡保持向上兼容。即MMC可以被SD設(shè)備存取，但SD卡不能被MMC設(shè)備存取。SD卡2.6.3存儲(chǔ)卡各種存儲(chǔ)卡的比較32MCF,128MSD,1GminiSD,2GMicroSD的體積對(duì)比2.6.4硬盤存儲(chǔ)器1.ATA接口IDE和ATA實(shí)際上是同樣的通用接口，IDE是集成設(shè)備電路的縮寫，ATA表示AT附加設(shè)備，其意義可追溯到IBMPC/AT時(shí)代，描述了一種與硬盤連接的設(shè)備接口。ATA接口數(shù)據(jù)傳輸是以并行方式工作。2.SATA(串行ATA)接口SATA是把并行ATA數(shù)據(jù)接口串行化了，從而減少了電噪聲，提高了性能并允許使用較長(zhǎng)的屏蔽線。SATA主要定位與PC市場(chǎng)，現(xiàn)在正慢慢進(jìn)入嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域。2.6.4硬盤存儲(chǔ)器3.SCSI接口SCSI接口用于小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其性能超過ATA高端接口，也更復(fù)雜。SCSI接口在嵌入式設(shè)備領(lǐng)域比較少見。4.微型驅(qū)動(dòng)器微型驅(qū)動(dòng)器是一種外形與CF卡相當(dāng)?shù)男⌒陀脖P。與CF卡相比，微型驅(qū)動(dòng)器模仿傳統(tǒng)的基于磁體的硬盤驅(qū)動(dòng)，只是盤片小些。2.6.4硬盤存儲(chǔ)器5.閃存硬盤/固態(tài)硬盤閃存硬盤或稱固態(tài)硬盤（SolidStateDisk或SolidStateDrive，縮寫為SSD），也稱作電子硬盤或者固態(tài)電子盤，是由控制單元和固態(tài)存儲(chǔ)單元（DRAM或FLASH芯片）組成的硬盤。固態(tài)硬盤的接口規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也與普通硬盤一致。由于固態(tài)硬盤沒有普通硬盤的旋轉(zhuǎn)介質(zhì)，因而抗震性極佳。固態(tài)硬盤的存儲(chǔ)介質(zhì)分為兩種，一種是采用閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)，另外一種是采用DRAM作為存儲(chǔ)介質(zhì)。前者最大的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)保護(hù)不受電源控制，但使用年限不長(zhǎng)；后者是一種高性能存儲(chǔ)器，使用壽命較長(zhǎng)，但需要獨(dú)立電源來保護(hù)數(shù)據(jù)安全SSD在諸如MID等嵌入式設(shè)備中取代傳統(tǒng)機(jī)械式硬盤傳統(tǒng)硬盤的替代物接口與硬盤一樣（但內(nèi)部用NANDFlash、DRAM等作為存儲(chǔ)部件）。SSDvs傳統(tǒng)硬盤優(yōu)點(diǎn)沿用經(jīng)典的硬盤接口，系統(tǒng)集成方便，可直接使用硬盤驅(qū)動(dòng)程序沒有移動(dòng)機(jī)械部件，所以可靠性高。適用于高振動(dòng)（如車載）的惡劣環(huán)境數(shù)據(jù)讀比傳統(tǒng)硬盤快，無需尋道時(shí)間體積小缺點(diǎn)價(jià)格仍然較貴。2008年數(shù)據(jù)，$1.5/GBvs$0.38/GB寫比傳統(tǒng)硬盤慢，即使寫一個(gè)字節(jié)也要先擦除一個(gè)4KB的頁在最新的上網(wǎng)本、超薄筆記本上得到較多應(yīng)用華碩EeePC-8GBSSD蘋果MacAir–64GBSSD華碩EeePC上網(wǎng)本中使用的SSD硬盤正是使用了SSD硬盤，才可以讓蘋果的MacAir如此薄2.7輸入輸出設(shè)備常用嵌入式輸入輸出設(shè)備鍵盤、按鈕(按鍵)紅外遙控觸摸輸入器件，如觸摸屏（包括虛擬鍵盤等）傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog-to-DigitalConverter/ADC）圖像傳感器2.7.1鍵盤、按鈕嵌入式設(shè)備很少配備桌面計(jì)算機(jī)所使用的全鍵盤體積限制有限的操作模式常用數(shù)字鍵盤（類似電話）自定義按鈕（比如MP3播放器上的按鈕）MotorolaSLVRL9i手機(jī)鍵盤MP4按鈕嵌入式系統(tǒng)按鍵一般的接口方式用處理器的GeneralPurposeIO（GPIO）接口實(shí)現(xiàn)GPIO指處理器的某些輸入、輸出引腳，其邏輯狀態(tài)可以由指令指定或讀取按鈕觸點(diǎn)組織成2維形式，以節(jié)省IO引腳2.7.2紅外遙控將數(shù)字信號(hào)調(diào)制到紅外線信號(hào)上調(diào)制方式PhilipsRC-5格式–歐美廠商常用載波為36Khz的紅外脈沖序列0–32個(gè)脈沖跟32個(gè)空；1-32個(gè)空跟32個(gè)脈沖，所謂脈沖位置調(diào)制（PPM）/Data/datasheet/RC5IRProtocl.html

NEC格式–日本廠商常用38Khz載波采用所謂脈沖寬度調(diào)制（PWM）0-0.56ms的高+0.56ms的低1–0.56ms的高+1.69ms的低參考/lianyaa1/blog/item/dae39df6ec66032a720eec9b.html

2.7.3觸摸輸入器件按工作原理電阻式電容式表面電容式投射電容式表面波式紅外式按物理形態(tài)觸摸板與顯示屏獨(dú)立布置觸摸位置為相對(duì)位置觸摸屏復(fù)合在顯示屏上觸摸位置為絕對(duì)位置觸摸技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用例子IPod的基于觸摸板技術(shù)的按鍵任天堂DS游戲機(jī)的底部屏幕為觸摸屏觸摸技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用例子iPhone的MultiTouch觸摸技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用例子屏幕鍵盤（On-screenKeyboard）又稱虛擬鍵盤或軟鍵盤，它在顯示器的屏幕上顯示一個(gè)虛擬的鍵盤，用戶可以通過點(diǎn)擊虛擬的鍵進(jìn)行輸入，其中點(diǎn)擊操作需借助鼠標(biāo)、觸摸屏、指示筆等指向設(shè)備來完成。屏幕鍵盤用來完成鍵盤的功能，只不過是用軟件來實(shí)現(xiàn)的，顯示是在屏幕上，而不是實(shí)際的物理鍵盤上。屏幕鍵盤一般在觸摸屏硬件上來實(shí)現(xiàn)。一款手機(jī)上的屏幕鍵盤例子各種觸摸器比較電阻式好處–價(jià)格便宜、精度高缺點(diǎn)–不耐用，透光性差表面電容式好處-透光性好，耐用缺點(diǎn)–精度低、會(huì)受出汗、溫度等因素會(huì)影響投射電容式解決了表面電容式精度低的問題，同時(shí)可支持多點(diǎn)觸摸（Multi-touch)另外，電容式只有人手觸摸才反應(yīng)好處是不易誤觸缺點(diǎn)是不能用筆2.7.4傳感器將環(huán)境的物理量→電信號(hào)一般是模擬的電信號(hào)，需要用ADC轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)亮度傳感器–采集環(huán)境光照情況溫度傳感器濕度傳感器加速度傳感器（Accelerometer）可以獲得3維的加速度值，用來確定設(shè)備的方位和運(yùn)動(dòng)方向高端智能手機(jī)、手持設(shè)備的最新配置圖像傳感器（攝像頭）Nokia6681上的亮度傳感器可以根據(jù)環(huán)境亮度調(diào)整顯示屏背光強(qiáng)度利用N95內(nèi)置加速度傳感器實(shí)現(xiàn)的玩具車控制演示視頻/gadgets/cellphones/n95-accelerometer-used-to-control-rc-car-begs-to-be-ported-to-the-iphone-328072.php

iBeer–利用iPhone中的加速度傳感器的虛擬啤酒杯演示視頻/watch?v=A3MfQIswl3k2.7.5模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog-to-DigitalConverter/ADC）將CPU不能直接處理、計(jì)算的模擬量轉(zhuǎn)換為時(shí)間和值都離散的數(shù)字量比如時(shí)間和數(shù)值連續(xù)的聲波信號(hào)→麥克風(fēng)→時(shí)間和數(shù)值連續(xù)的電壓信號(hào)→ADC→時(shí)間和數(shù)值都離散的一串?dāng)?shù)值（即PCM編碼）主要指標(biāo)采樣率，時(shí)間離散的程度根據(jù)Shannon-Nyquist定律，起碼要高于被采樣信號(hào)的最高頻率的2倍分辨率，數(shù)值離散的程度，一般用多少bit表示分辨率越高，量化誤差越低創(chuàng)新SoundBlasterX-Fi聲卡上的ADC型號(hào)WolfsonWM8775SEDS4通道96Khz采樣率24bit分辨率2.7.6圖像傳感器（攝像頭）按工作原理CCD（Charge-CoupledDevice）CMOS按像素組織一維–用于掃描儀、傳真機(jī)二維–攝像頭按顏色灰度（黑白）彩色CCD圖像傳感器CCD本質(zhì)上是一種模擬信號(hào)的移位寄存器技術(shù)。原理曝光每個(gè)單元都會(huì)在光照下獨(dú)立積聚電荷電荷量與照度成正比移位在時(shí)鐘統(tǒng)一控制下，每個(gè)單元向下轉(zhuǎn)移電荷在緩沖行中再從右至左移位CCD圖像傳感器的形象比喻CMOS圖像傳感器與CCD最關(guān)鍵的區(qū)別是每個(gè)單元有自己獨(dú)立的電荷→電壓轉(zhuǎn)換電路CCD需要用模擬集成電路工藝制造，CMOS完全基于數(shù)字集成電路工業(yè)制造→價(jià)格優(yōu)勢(shì)CCD和CMOS的優(yōu)缺點(diǎn)比較CMOS–目前手機(jī)攝像頭和USB攝像頭上的主流價(jià)格便宜–直接利用CMS集成電路生產(chǎn)線讀取速度快（用于攝像時(shí)，可以支持更高幀率）感光度高無需復(fù)雜的接口電路CCD–普遍認(rèn)為圖像質(zhì)量更高信噪比高動(dòng)態(tài)范圍大像素一致性好 更詳細(xì)的比較參考/public/corp/Photonics_Spectra_CCDvsCMOS_Litwiller.pdf2.7輸入輸出設(shè)備常用嵌入式輸出設(shè)備將電信號(hào)→物理環(huán)境中的聲、光、機(jī)械數(shù)模轉(zhuǎn)換器(Digital-to-AnalogConverter/DAC)聲音輸出器件(語音輸出)機(jī)械動(dòng)作輸出器件顯示器件，LCD顯示2.7.7數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)數(shù)模轉(zhuǎn)換器（Digtal-to-AnalogConverter/DAC）將時(shí)間和值都離散的數(shù)字信號(hào)→時(shí)間和值連續(xù)的模擬信號(hào)一般還需要濾波進(jìn)行平滑（去掉方波的高頻部分）DAC濾波主要指標(biāo)類似ADC分辨率采樣率創(chuàng)新SoundBlasterX-Fi聲卡上的DAC型號(hào)CirrusLogicCS43628通道192Khz采樣率24bit分辨率2.7.8聲音輸出器件揚(yáng)聲器–豐富的聲頻的呈現(xiàn)，體積較大蜂鳴器–單音調(diào)，體積小，響度高，用作報(bào)警壓電陶瓷片–基本無低音，體積小2.7.9機(jī)械動(dòng)作輸出器件步進(jìn)電機(jī)–精確控制位置，如數(shù)碼相機(jī)的鏡頭對(duì)焦繼電器–控制強(qiáng)電電器的開關(guān)2.7.10顯示部件LED分離式LED指示段式LED字符顯示LCD按顯示形式段式LCD字符顯示點(diǎn)陣式LCD模塊按顯示原理STN（偽彩色）便宜，運(yùn)動(dòng)響應(yīng)差，容易出現(xiàn)像素模糊（blur）TFT（真彩色）相對(duì)成本高，運(yùn)動(dòng)響應(yīng)好，每個(gè)像素的亮度不會(huì)互相影響2.7.10顯示部件從LCD驅(qū)動(dòng)方式來分，有：一種是帶有驅(qū)動(dòng)電路的LCD顯示模塊，這種LCD可以方便地與各種低檔單片機(jī)進(jìn)行接口。另一種是LCD顯示屏，沒有驅(qū)動(dòng)電路，需要與驅(qū)動(dòng)電路配合使用。從背光來分類，分為透射式、反射式、半反半透式液晶。2.8接口技術(shù)CPU與外部設(shè)備、存儲(chǔ)器的連接與數(shù)據(jù)交換都需要通過接口設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，主要的接口有：串口和UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)通用異步收發(fā)器2根線實(shí)現(xiàn)1對(duì)1雙向收發(fā)（不包含地，下同）I2C(Inter-IntegratedCircuit）飛利浦發(fā)明2根線實(shí)現(xiàn)多對(duì)多雙向收發(fā)SPI(SerialPeripheralInterface)Motorola發(fā)明4根線實(shí)現(xiàn)1對(duì)多雙向收發(fā)2.8接口技術(shù)USB：通用串行總線(UniversalSerialBus)USBForum定義USB1.1的最大數(shù)據(jù)吞吐量為12Mb/s，而USB2.0的最高速度為480Mb/s。串聯(lián)接口，4線（3根線實(shí)現(xiàn)1對(duì)多雙向收發(fā)），支持熱拔插。紅外線接口：IrDA無線傳輸，速度可達(dá)4Mb/s，用于短距離雙機(jī)通信。

IEEE1394串聯(lián)接口，支持熱拔插允許每臺(tái)設(shè)備最高傳輸速率達(dá)400Mb/s2.8.1串口和UARTUART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)通用異步收發(fā)器十分經(jīng)典而簡(jiǎn)單的串行I/O標(biāo)準(zhǔn)除了地信號(hào)外，每個(gè)方向上只需要一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)線，即2條數(shù)據(jù)線。低表示0，習(xí)慣稱為space；高表示1，習(xí)慣稱為mark收發(fā)雙方?jīng)]有時(shí)鐘信號(hào)的傳輸所以需要雙方約定一個(gè)共同的數(shù)據(jù)信號(hào)頻率（波特率），比如9600或115200最高速率通常在115.2kbps異步傳輸是指一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸單元可以在任何時(shí)間開始相對(duì)的同步傳輸中，收發(fā)雙方根據(jù)一個(gè)公共的時(shí)鐘信號(hào)來約定一個(gè)時(shí)隙的劃分，數(shù)據(jù)傳輸單元必須在特定的時(shí)隙開始。2.8.1串口和UARTUART作用：并行與串行轉(zhuǎn)換因?yàn)橛?jì)算機(jī)內(nèi)部采用并行數(shù)據(jù)，不能直接把數(shù)據(jù)發(fā)到外設(shè)（如：Modem），必須經(jīng)過UART整理才能進(jìn)行異步傳輸。其過程為：CPU先把準(zhǔn)備寫入串行設(shè)備的數(shù)據(jù)放到UART的寄存器（臨時(shí)內(nèi)存塊）中，再通過FIFO（FirstInputFirstOutput，先入先出隊(duì)列）傳送到串行設(shè)備，若是沒有FIFO，信息將變得雜亂無章，不可能傳送到外設(shè)。UART發(fā)一個(gè)字節(jié)的過程數(shù)據(jù)線idle時(shí)為高發(fā)端在需要開始發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，將其拉低一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)間單元然后根據(jù)閱讀波特率，以此送出這個(gè)字節(jié)的第0到第7位可選的，再送出一位奇偶校驗(yàn)位最后將數(shù)據(jù)線拉高至少一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)間單元，稱為stop信號(hào)2.8.1串口和UART2.8.1串口和UARTUART和RS232（串口）的關(guān)系兩者經(jīng)常被混淆如果系統(tǒng)內(nèi)部的兩個(gè)器件需要通過串行的方式通信，只要把兩個(gè)器件的UART端口直接連接。TTL(Transistor-transistorLogic,5V)電平常用與嵌入式系統(tǒng)中GSM/藍(lán)牙模塊與嵌入式處理器間的連接如果兩個(gè)分隔較遠(yuǎn)（>1米）的系統(tǒng)需要通過串行的方式通信，則還需要將串行信號(hào)進(jìn)行線路編碼（比如轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，或者電平更高端信號(hào)）RS232就是定義了這樣一種線路編碼和相應(yīng)的接插件的標(biāo)準(zhǔn)+/-12v或+/-25v(要對(duì)UART進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換)除了數(shù)據(jù)信號(hào)以外的其它一些控制信號(hào)線RS232接口2.8.2I2CI2C(Inter-IntegratedCircuit,現(xiàn)場(chǎng)總線)與UART的聯(lián)系和區(qū)別都是異步串行接口，2根線實(shí)現(xiàn)多對(duì)多雙向收發(fā)。多了時(shí)鐘信號(hào)（SCL）UART收、發(fā)用不同的信號(hào)線(Rx和Tx），I2C通過時(shí)分復(fù)用在同一根信號(hào)線（SDA)上實(shí)現(xiàn)收、發(fā)支持同樣的一組信號(hào)上，多個(gè)主設(shè)備和多個(gè)從設(shè)備的連接和通信（也就是總線結(jié)構(gòu)）。相對(duì)的UART只能一對(duì)一OpenDrain設(shè)計(jì)，必須加外置上拉電阻！主、從設(shè)備都可驅(qū)動(dòng)SCL和SDAI2C總線典型結(jié)構(gòu)同一I2C總線上，理論最多可掛接126個(gè)設(shè)備實(shí)際上還取決于總線電驅(qū)動(dòng)能力支持100kbps和10kbps兩種模式新的擴(kuò)展可以支持更高速率常用于速率要求不高，但是希望器件體積盡量小的場(chǎng)合PC內(nèi)存條上的SPDEEPROM，系統(tǒng)可以從中讀取該內(nèi)存條的配置參數(shù)并相應(yīng)自動(dòng)配置內(nèi)存控制器PC主板上的SMBus（系統(tǒng)管理總線）實(shí)際上是I2C的變種連接風(fēng)扇速度傳感器、CPU溫度傳感器、電池充電狀態(tài)傳感器、CPU電壓傳感器等手機(jī)中各種芯片的互聯(lián)，比如手機(jī)中使用的A/D，D/A，LCD顯示屏控制使用I2C的SPDEEPROMI2C的時(shí)序總是發(fā)端先將SCLK拉低，在SDA上送出信號(hào)，然后停止拉低SCLK，收端在SCLK上跳沿采樣SDA除了Start和Stop信號(hào)總是由主設(shè)備發(fā)起一次讀寫操作，SDA的下跳標(biāo)志一次操作開始主設(shè)備先送出7位地址，然后1位讀/寫標(biāo)志，被尋址到的從設(shè)備送出0表示確認(rèn)同意進(jìn)行這次操作從設(shè)備（讀時(shí)）或主設(shè)備（寫時(shí)）送出一字節(jié)數(shù)據(jù)，然后對(duì)端設(shè)備發(fā)出ACK位，0表示成功接收主設(shè)備可以決定是否接著進(jìn)行后續(xù)的字節(jié)讀或?qū)?，如果不需要了，用SDA的上跳標(biāo)志這次總線操作結(jié)束SDA多個(gè)主設(shè)備的情況需要考慮它們同時(shí)發(fā)起傳輸請(qǐng)求時(shí)的沖突問題I2C用了一個(gè)非常簡(jiǎn)單而聰明的方法哪個(gè)主設(shè)備發(fā)現(xiàn)SDA信號(hào)目前的狀態(tài)不是自己在驅(qū)動(dòng)的值，那個(gè)主設(shè)備就知道自己在和別人競(jìng)爭(zhēng)總線，從而主動(dòng)放棄，并等待下一個(gè)STOP狀態(tài)到來。對(duì)那個(gè)勝出的主設(shè)備來講它完全意識(shí)不到競(jìng)爭(zhēng)的發(fā)生。類似于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的載波偵聽2.8.3SPISPI(SerialPeripheralInterface,串行外設(shè)接口)同步串行傳輸，包含四根信號(hào)線，實(shí)現(xiàn)1對(duì)多雙向收發(fā)SCLK–時(shí)鐘總是由主設(shè)備驅(qū)動(dòng)不需要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)不驅(qū)動(dòng)，處于idle狀態(tài)SS–從設(shè)備片選信號(hào)MOSI–發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)（從主設(shè)備來看）MISO-收數(shù)據(jù)信號(hào)（從從設(shè)備來看）SPI工作時(shí)序每個(gè)時(shí)鐘上跳變(或者下跳)沿，同時(shí)主設(shè)備送出一位數(shù)據(jù)到MOSI，從設(shè)備讀取從設(shè)備送出一位數(shù)據(jù)到MOSI，主設(shè)備讀取可以形象的理解為主，從設(shè)備中有兩個(gè)移位寄存器通過MOSI和MISO形成一個(gè)大的移位寄存器一次傳輸后，兩個(gè)寄存器中的內(nèi)容對(duì)調(diào)SPI的總線配置最多掛一個(gè)主設(shè)備，但是可以掛多個(gè)從設(shè)備兩種組織方式獨(dú)立SS信號(hào)雛菊鏈（DaisyChain）方式DaisyChain的形象解釋SPI的用途MMC、SD卡的接口的一種工作模式就是SPI嵌入式應(yīng)用中常用的audiocodec器件、DAC器件與嵌入式處理器接口USB接口芯片與嵌入式處理器

接口802.11接口芯片與嵌入式處理器

接口佳能EOS相機(jī)的鏡頭焦距控制2.8.4USB可以說是迄今為止最成功的一種設(shè)備IO標(biāo)準(zhǔn)甚至被用作一種標(biāo)準(zhǔn)的供電接口比如中國(guó)主導(dǎo)的基于USB接口的統(tǒng)一手機(jī)充電器接口標(biāo)準(zhǔn)各種匪夷所思的應(yīng)用！2.8.4USB總線結(jié)構(gòu)層次的星型結(jié)構(gòu)一個(gè)HostController通過Hub可以連接多個(gè)Slave設(shè)備Hub下又可以掛Hub，最多5層2.8.4USB物理通道Vcc–5V，最大500mAD-/D+，差分信號(hào)，時(shí)鐘和數(shù)據(jù)混合編碼GND–地邏輯通道通過一套十分復(fù)雜的傳輸幀結(jié)構(gòu)和協(xié)議實(shí)現(xiàn)USBHost控制器可以獨(dú)立的訪問每個(gè)USB從設(shè)備USB從設(shè)備之間無法直接通信大略上，一次操作Host總是通過廣播的形式發(fā)出自己希望對(duì)話的USB從設(shè)備的編號(hào)（地址），然后被選中的USB設(shè)備就可以獲得總線，其它從設(shè)備保持靜默2.8.4USB一個(gè)物理的USB設(shè)備上可以包含多個(gè)虛擬的USB設(shè)備，稱為功能（Function）。這樣的設(shè)備稱為復(fù)合設(shè)備（CompositeDevice）傳輸速率USB1.1LowSpeed模式–1.5MbpsFullSpeed模式–12MbpsUSB2.0增加了HighSpeed模式–480MbpsUSB3.0–2008年剛制定的標(biāo)準(zhǔn)增加了SuperSpeed模式–4.8GbpsUSBOTG（On-The-Go)傳統(tǒng)USB中一個(gè)設(shè)備要么是Slave，要么是Host比如一般的數(shù)碼相機(jī)上的USB口是Slave口，無法插入U(xiǎn)盤，或者外接打印機(jī)OTG一個(gè)設(shè)備可以工作在Host或者Slave模式比如一個(gè)實(shí)現(xiàn)了OTG的數(shù)碼相機(jī)，就可以接到PC，傳輸照片（PC作為host，相機(jī)作為Slave）外接打印機(jī)直接打印（相機(jī)作為Host，打印機(jī)作為Slave)LogoUSBOTG例子：支持USBOTG的NokiaN8102.9總線總線就是各種信號(hào)線的集合，是計(jì)算機(jī)各部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的公共通路。計(jì)算機(jī)中，典型地如主板上分布，有數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線?？偩€的主要參數(shù)有：帶寬位寬工作時(shí)鐘頻率2.9總線1.ISAISA是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)（IndustryStandardArchitecture）的縮寫，是以IBMPC/AT總線為基礎(chǔ)，于1980s年代初制定的總線標(biāo)準(zhǔn)。(數(shù)據(jù))總線寬度為8/16位，工作頻率為8MHz，24位地址線可尋址范圍為16MB，最高傳輸速率16MB/s。ISA接口2.9總線2.PCIPCI是外圍部件互連專業(yè)組（PeripheralComponentInterconnectSpecialInterestGroup）總線，由Intel1992年推出，是局部總線的標(biāo)準(zhǔn)。PCI總線有32位(5V)、64位(3.3V)之分；從總線速度上分有33.3MHz、66MHz兩種。32位PCI有124個(gè)引腳，62位有188個(gè)引腳。最大傳輸率為133MB/s，與CPU及時(shí)鐘頻率無關(guān)，支持10臺(tái)外設(shè)，并能自動(dòng)識(shí)別外設(shè)。支持設(shè)備即插即用，中斷共享。改良的PCI系統(tǒng)PCI-X，最高可達(dá)到64位、133MHz，超過1GB/s的數(shù)據(jù)傳輸率。2.9總線3.PC104總線PC104信號(hào)定義與PC/AT基本一致，但電氣和機(jī)械規(guī)范完全不同，是一種優(yōu)化的、小型、堆棧式結(jié)構(gòu)的嵌入式控制系統(tǒng)總線。PC104有兩個(gè)版本：8位和16位，分別與PC和PC/AT相對(duì)應(yīng)。PC104Plus是專門為PCI總線設(shè)計(jì)，可以連接高速外接設(shè)備。PC104Plus包括了PCI規(guī)范2.1版本要求的所有信號(hào)，并向下兼容PC104。因此PC104Plus規(guī)范包含了兩種總線標(biāo)準(zhǔn)：ISA和PCI，可以兩總線并存。2.9總線前端總線、北橋、南橋FSB(前端總線，F(xiàn)rontSideBus)，又稱CPU總線，或處理器總線，它直接連接處理器，將處理器與處理器工作所必需的設(shè)備，如內(nèi)存、顯卡交換數(shù)據(jù)連接起來。北橋、南橋北橋、南橋是主板上芯片組中最重要的兩塊了，它們都是總線控制器，是總線控制芯片。北橋（northbridge）是CPU（處理器）總線到PCI總線的橋接器（簡(jiǎn)稱Host/PCI橋），負(fù)責(zé)CPU和內(nèi)存、AGP顯卡之間的數(shù)據(jù)交換。北橋又稱主橋。南橋（southbidge）是PCI總線到ISA總線的橋接器（簡(jiǎn)稱PCI/ISA橋），負(fù)責(zé)CPU和PCI總線以及外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。南橋又稱標(biāo)準(zhǔn)總線橋路。2.9總線典型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)例子2.9總線芯片組(Chipset)芯片組是計(jì)算機(jī)主板的核心組成部分，它把主板復(fù)雜的電路和元件最大限度地集成在幾顆芯片內(nèi)形成的芯片組。芯片組決定了主板的功能、級(jí)別和檔次。如果芯片組不能與處理器良好地協(xié)同工作，將嚴(yán)重地影響計(jì)算機(jī)的整體性能甚至不能正常工作。主要的芯片組包括：北橋芯片：實(shí)現(xiàn)北橋功能。南橋芯片：實(shí)現(xiàn)南橋功能。其他芯片：有些芯片組納入了3D加速顯示（集成顯示芯片）、AC’97聲音解碼等功能，還有一些芯片組產(chǎn)品整合了網(wǎng)絡(luò)、SATA等功能。2.9總線Atom的芯片組Z系列使用代號(hào)為Paulsbo的SCH（SystemControllerHub）芯片組，其最大的特點(diǎn)在于將南北橋功能整合在一個(gè)單芯片中，這十分適合于應(yīng)用在如移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備MID等小型設(shè)備中。SCH芯片組還可提供兩條PCI-Ex1接口、一個(gè)ATA硬盤接口、三個(gè)SDIO和MCC存儲(chǔ)卡接口，內(nèi)部集成了USB2.0控制器、內(nèi)存控制器、高清晰度音頻控制器、圖形核心等眾多模塊。N系列使用了改進(jìn)版的945GC芯片組。該芯片組采用基于Intel945GC的北橋芯片，而采用ICH7作為南橋芯片。Z系列N系列芯片組SCH芯片組(代號(hào)為Poulsbo)i945芯片組（945GC+ICH7）圖形處理器GMA500GMA9502.10嵌入式系統(tǒng)常用網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)概述以太網(wǎng)WiFi藍(lán)牙WiMax2.10.1網(wǎng)絡(luò)概述有線網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的分類PersonalAreaNetwork(PAN)LocalAreaNetwork(LAN)MetropolitanAreaNetwork(MAN)WideAreaNetwork(WAN)范圍<幾米<100米<幾十公里>幾十公里例子藍(lán)牙,Zigbee,UWB,WirelessUSBWiFiWiMax移動(dòng)通信網(wǎng)（GSM,3G)2.10.2以太網(wǎng)IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)有不同的速率和傳輸介質(zhì)的變種嵌入式系統(tǒng)上最常用的是100BasetTx，雙絞線介質(zhì)，100Mbps速率介質(zhì)自動(dòng)協(xié)商機(jī)制（AutoNegotiation）10M、100M、1000M的選擇半雙工、全雙工的選擇一般會(huì)自動(dòng)協(xié)商到Hub和設(shè)備都支持的最高速的模式