嵌入式硬件系统的基本组成

嵌入式硬件系统的基本组成

嵌入式系统的硬件是以包含嵌入式微处理器的SOC为核心，主要由SOC、总线、存储器、输入/输出接口和设备组成。

嵌入式微处理器

每个嵌入式系统至少包含一个嵌入式微处理器

嵌入式微处理器体系结构可采用冯.诺依曼（Von Neumann）结构和哈佛（Harvard）结构

冯.诺依曼结构

冯.诺依曼架构特点是指令代码和数据存放在同一个存储空间，是统一编址的，并行度不够，对指令的操作和对数据的操作要分开，指令和数据通过同一总线访问。

哈佛结构

哈佛架构，指令和数据存放在不同的存储空间，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问。与之相对应的是系统中设置的2条总线（程序总线和数据总线），可以并行访问，从而使数据的吞吐率提高一倍。

指令集

精简指令集系统RISC(Reduced Instruction Set Computer)

复杂指令集系统CISC（Complex Instruction Set Computer）

嵌入式微处理器有许多不同的体系，即使在同一体系中也可能有不同的时钟速度和总线数据宽度、集成不同的外部接口和设备。

据不完全统计，目前全世界嵌入式微处理器品种已经超过千种，有几十种嵌入式微处理器体系，主流的体系有ARM,MIPS,PowerPC、SH、X86.

总线

嵌入式系统的总线可分为：

片内总线：与嵌入式微处理器集成在一起，如ABMA、AVALON、OCP、WISHBONE等

片外并行总线：如PCI、ISA等

片外串行总线：如UART、SPI、I2C、USB等

片内总线的选择取决于CPU Core

片外总线的选择取决于应用

存储器

嵌入式系统的存储器包括主存和外存

大多数嵌入式系统的代码和数据都存储在处理器可直接访问的存储空间即主存中。

系统上电后在主存中的代码直接运行，主存储器的特点是速度快，一般采用ROM、EPROM、Nor Flash、SRAM、DRAM等存储器件。

外存是处理器不能直接访问的存储器，用来存放各种信息，相对主存而言具有价格低、容量大的特点。

在嵌入式系统中除了部分采用硬盘外，大多数采用电子盘做外存，电子盘的主要种类有

输入输出设备

嵌入式输入/输出接口和部分设备已经和嵌入式微处理器集成在一起。

输入输出接口和设备主要包括：

中断控制器、DMA、串行和并行接口

定时器（Timers）、计数器（Counters）、看门狗（watchdog timers）、RTC、UARTs、PWM(pulse width modulator)

AD/DA、显示器、键盘和网络等。