1、嵌入式微处理器系统基础入门

嵌入式微处理器系统基础入门

1. 引言

嵌入式系统通常包含微处理器（μP），但没有计算机常见的键盘、显示器或鼠标等组件。如今，大多数微处理器都应用于嵌入式系统中，它们无处不在，像手机、数字时钟、GPS、录像机、网络路由器以及家用电子娱乐设备等都有嵌入式系统的身影。一辆现代汽车通常会使用50 - 100个微处理器。

部分嵌入式系统有实时计算的要求，例如汽车的防抱死制动系统（ABS），但大多数嵌入式系统并没有这样的限制。不过，嵌入式系统常常受到价格、功耗、内存或存储等资源的限制。通用计算机通常功耗达数百瓦，而时钟或遥控器仅消耗微瓦级的电量，一节AAA电池就能让它们运行一年。尽管许多嵌入式系统需要低功耗，但它们所实现的算法，如通用移动通信系统（UMTS）手机中使用的错误涡轮校正编码，对计算能力要求很高。如今，嵌入式处理器能够执行复杂的任务并运行这些复杂的算法。汽车中的微处理器估计使用了1亿行代码，仅GPS和收音机就占了2000万行代码。

典型的嵌入式微处理器系统设计目标可总结如下：
- 优化功耗、性能、内存和成本
- 兼容性
- JTAG调试支持
- 架构风格：微控制器、可编程数字信号处理器（PDSP）、单指令多数据（SIMD）、多指令多数据（MIMD）
- 超标量：指令级并行性、功能单元数量、协处理器
- 内存层次结构
- 指令集（复杂指令集计算机CISC、精简指令集计算机RISC、控制器）

由于嵌入式系统应用范围广泛，没有一款微处理器能在硬件和软件方面满足所有需求，因此定制化是必要的。这正是现代嵌入式系统工程师的工作内容：深入了解硬件（如微处理器及其外设）和软件（如算法以及汇编或C/C++等计