3、嵌入式系统硬件与软件开发全解析

嵌入式系统硬件与软件开发全解析

1. 嵌入式硬件设备分类与平台

嵌入式计算机和微控制器存在显著差异。嵌入式计算机旨在同时运行操作系统和多个进程，而微控制器一次仅能运行一个程序。

近年来，出现了许多强大的微控制器，它们运行速度接近 1GHz，拥有数百兆字节的 RAM。这类设备被称为混合设备，兼具微控制器的特性，既能完全控制硬件，又具备相当的处理能力。例如 NXP 的 iMX - RT 平台，以及 Arduino Portenta H7 平台中采用的意法半导体的 STM32H747XI。这些设备能够运行模拟操作系统和多进程的复杂程序。

在嵌入式系统领域，各大硬件制造商都有涉足。其中 ARM（Advanced RISC Machine）平台表现突出，它通过 Cortex - M 和 Cortex - R 系列提供微控制器，通过 Cortex - A 系列提供计算机 CPU。目前，在设计新的嵌入式系统时，强烈推荐使用 ARM 平台。

传统的 CPU 制造商如英特尔和 AMD 也有针对嵌入式系统的特定平台，这些主要是经过优化以降低功耗并具备额外 I/O 功能的标准计算机 CPU。

新兴的 RISC - V 架构也值得关注。它由加州大学伯克利分校开发，是第五代 RISC 架构，属于开放标准的指令集架构（ISA）。这意味着任何人都可以生产能够运行 RISC - V 指令的 CPU，而无需支付许可费用。目前已有多家制造商提供 RISC - V 系统，如 SiFive 和 lowRISC，未来预计会有更多供应商加入。

根据 CPU 架构、内存和支持的 I/O 设备等主要特性，嵌入式设备可分为三类：
- 微控制器