二、嵌入式系統晶元
三、嵌入式系統硬體和軟體系統基本組成
以應用為中心，計算機技術為基礎，軟硬體可裁剪，適用應用系統對功能等方面有嚴格要求的專用計算機系統。
（1）為了某些特殊應用，可以對軟硬體構成就行不斷的調整。
把數字計算機系統分成通用計算機和嵌入式系統兩大類。通用計算機是指如微型計算機(pc)、大型計算機、伺服器等，除此之外的計算機稱為嵌入式系統。
面向特定應用，較低的成本，便攜性，功耗低，支援能力，可靠性，不具備自開發能力–大部分系統不具有可程式設計的能力。
以某一種微處理器核心為核心，晶元內部整合各種必要功能和外設。
最大特點：單片化，體積大大減小，功耗和成本下降，可靠性高，外設資源十分豐富，適合控制。因此叫做微控制器
優點：整合性好，晶元最大程度單片化
缺點：單模組功能不強大，整合度太高，單個的功能就弱化，比如儲存容量或者flash。
應用領域：對系統要求不高的場景，嵌入式系統工業的主流。
由通用計算機的cpu簡化而來
只保留了與嵌入式應用密切相關的功能部件
功耗低，處理器結構可擴充套件，儲存保護除錯功能豐富
與mcu（controller）相比模組功能得到了極大提公升，智慧型手機多使用這個晶元。外部擴充套件了較多的一些晶元，比如flash，儲存器等。
是一種非常擅長於高速實現各種數字訊號處理運算（如數字濾波、fft、頻譜分析等）的嵌入式處理器。
主要特點：多匯流排結構–哈佛結構（程式、資料分開儲存，程式匯流排和資料匯流排可以分別接受指令，進行操作），流水線操作（同一時刻完成多個工作），專用硬體乘法器，快速指令週期，低功耗，高運算精度。
應用：帶有智慧型邏輯的消費類產品，生物資訊識別中斷，數字影象處理等運算量較大的場景。
結合了多種功能模組，將整個系統整合在乙個晶元上。
單個晶元完成整個系統的主要邏輯功能
有可程式設計的片上系統。
程式、資料儲存器分開。
adc,acd，模數轉化器，數模轉化器，因為會接收到陣列訊號或者模擬訊號。
（1）基本電路：電源、重啟電路和時鐘電路
電源電路為嵌入式系統提供工作電源。
重啟（reset）電路主要包括上電重啟電路和按鈕重啟電路。
時鐘電路：由於嵌入式系統晶元都是時序型電路，需要乙個標準的時鐘源，因此需要乙個專門的時鐘電路提供基本時鐘。滿足基本的時序要求
（2）儲存電路：ram和rom
嵌入式晶元需要儲存程式和資料才能實現正常工作，所以儲存電路也是必不可少的。儲存晶元主要分為ram（隨機儲存器）和rom（唯讀訪問）兩大類別，其中ram主要用於存放資料，rom主要用於存放程式。
（3）模擬電路-模數轉換（ad）和數模轉換(da)
由於嵌入式晶元經常需要獲取到感測器資料，而感測器資料一般是模擬訊號，所以採集這些訊號需要模擬數字轉換，目前大部分嵌入式晶元內部都整合了ad,所以可以直接引入模擬電壓。
（4）其他常用介面電路
（1）嵌入式裸機軟體系統
沒有作業系統，只能應用於一些簡單的任務，迴圈輪換：把系統的功能分解為若干個不同的任務，然後把它們包含在乙個永不結束的迴圈語句當中，按照順序逐一執行。當執行完一輪迴圈後，又回到迴圈體的開頭重新執行。
（2）前後臺系統
在迴圈輪換的基礎上，增加了中斷處理功能，
後台程式一般是乙個無限迴圈
前台程式是乙個中斷服務程式，負責處理非同步事件。
（3）嵌入式作業系統軟體系統
利用作業系統，應用程式的開發不是直接面對嵌入式硬體裝置，而是在作業系統的基礎上編寫，易於實現功能複雜、系統龐大的應用。
1．嵌入式系統晶元選型
從高到低：軍用級——汽車級——工業級——商業級
（1）影響因素
功能、字長、處理速度、工作溫度、功耗、定址能力、平均故障間隔時間、價效比、工藝、封裝型別等。
（2）如何選擇處理器
選擇哪一類處理器，mcu or mpu or dsp or soc
選擇哪個廠家的產品
原則：夠用原則與成本原則
2．嵌入式系統硬體設計
嵌入式硬體設計主要是根據需求設計出合適硬體電路，目前常用protel dxp, orcad或cadence等電路設計軟體，首先設計出電路的原理圖，然後根據原理圖的網路連線關係圖進行pcb電路佈線，最後找電路板加工廠家加工出具體的pcb電路板。
目前嵌入式系統開發中最常用到的硬體偵錯程式是：rom monitor、rom emulator、in-circuit emulator和on chip debugging。
5．嵌入式系統應用及發展趨勢
（1）嵌入式系統晶元的網路化
新一代的iot所要求的是物物相連，因此嵌入式晶元開始在硬體上提供各種網路通訊介面，軟體上，系統核心支援網路模組。
（2）更高的整合度
隨著資訊和智慧型技術的發展，使得以往單一功能的裝置如**、手機、冰箱、微波爐等功能不再單一，結構更加複雜，但是體積變化不大。這就要求晶元設計廠商在晶元上整合更多的功能。
硬體上一方面採用更強的嵌入式處理器或者dsp增強訊號處理能力，同時增加了功能介面。軟體上採用實時多工程式設計技術。
（3）並行化與多核化
隨著嵌入式平行計算越來越多地出現在計算處理工程中來提高晶元處理速度，目前許多嵌入式系統晶元也採用多核以及gpu並行加速的體系結構。
（4）晶元核心開發整合化。
傳統的板級電子系統設計方法已不能適應產業界對電子產品的需求。未來人們希望可以方便地定製合適應用的核心。
基於智財權核覆用的晶元級電子系統設計方法可能成為嵌入式系統設計的主流方式，針對各種不同演算法開發出相應的核整合到晶元中，大大提高開發的靈活性以及晶元的整合度。
（5）晶元設計的類人腦化
為了使嵌入式晶元能夠更好地執行類似人工智慧的演算法和程式，嵌入式晶元在結構方面做了很大改進。不同於傳統的嵌入式晶元體系結構，開始採用神經網路的結構設計晶元，從而使晶元能夠更加有效地實現類似人腦的智慧型演算法。
我國中科院「寒武紀1號」晶元也是基於神經元結構顏值的，可以加速人工神經網路模型，如傳統的人工神經網路（cnn）和最近比較火的卷積神經網路（cnn），在深度學習的硬體加速領域有較好的發展。
嵌入式系統（一） 概論
嵌入式系統 embedded system 全稱嵌入式計算機系統，它實現了微型計算機晶元化，因此也稱微控制器 single chip microcomputer，scmp 微控制器 mcu 是主要面向測控領域的微控制器，使用很廣泛，整合了cpu 儲存器 定時器 計時器等功能部件，是以控制為目的的單片...
嵌入式硬體（一）概述
同學們好，接下來我會由淺到深逐漸向大家介紹嵌入式硬體設計的一般內容。莫要心急，以後的部落格什麼都會有。電源設計 嵌入式處理器選型 時鐘源設計 復位電路設計 儲存器介面設計 除錯介面設計 輸入輸出介面設計 互連通訊介面設計 人機互動介面設計 抗干擾設計 這就是嵌入式硬體設計的基本內容，在我之後的部落格...
嵌入式系統電源管理（一） 概述
在嵌入式系統中，有很多是由電池或其他有限的電源裝置供電，特別是遠端監控系統和手持裝置，對於電源的使用壽命有非常嚴格的要求，在這些裝置中，如何提高電源壽命是乙個非常重要的問題。現在從各方面看到的資料，對於嵌入式系統的電源管理，有許多好的方法，但感覺針對於整個系統，沒有乙個完整的架構體系，在系統設計中，...