嵌入式系统硬件组成

一.嵌入式硬件组成与嵌入式处理芯片
1.ARM处理器芯片内部结构
（1）定时计数组件
1）看门狗定时器WDT：当处理器进入错误状态后的一定时间内可使处理器复位
2）通用定时器：Timer
3）实时时钟RTC：直接提供年月日时分秒，使应用系统具有独立的日期和时间
4）脉冲宽度调制器：PWM

（2）中断控制器：
1）对芯片中相关硬件组件的中断请求进行管理和控制，采用向量中断控制器（VIC）或嵌套向量中断控制器（NVIC）
2）向量中断区分中断的优先级，并且每个中断都有自己的中断处理程序地址，高优先级的中断可以进入低优先级的处理过程中，等高优先级中断处理完成后再继续执行低优先级中断处理

（3）直接存储器访控制器（DMA控制器）：
1）实现外设与内存，内存与外设或内存与内存之间直接传输数据，不通过CPU，从而降低功耗
2）其工作时所需的时钟由ARM嵌入式芯片中的电源管理与时钟控制器组件提供
3）对于UART端口、USB接口、CAN接口、以太网接口等来说，他们既可以由ARM内核控制其数据传输，也可以通过DMA控制器控制数据传输

（4）虚拟存储器技术：MMU

（5）模拟组件：模数转换控制器（ADC），ADC的A/D转换精度与ADC的位数有关，数模转换控制器（DAC），比较器

（6）互联通信组件：I/O接口

2.嵌入式最小硬件系统
提供嵌入式处理器运行必备条件的硬件电路与嵌入式处理器共同构成的最小硬件系统
（1）电源电路
1）常用电源模块是交流变直流（AC-DC）、直流到直流（DC-DC）模块以及稳压器，包括普通稳压器和低压差稳压器LDO
2）稳压器用于提供一种不随负载阻抗、输入电压、温度和时间变化的稳定的电源电压，低压差稳压器是使输出电压稳定的设备，能够在电源电压（输入端）与负载电压（输出端）之间保持微小压差
3）78XX系列是一类常用的直流稳压芯片，例如7805可以提供+5V直流电压
4）低压交流电不可以直接用来给嵌入式处理器供电

（2）时钟电路
1）目前所有嵌入式处理器均为时序电路，需要一个时钟信号才能工作
2）大多数处理器内置时钟信号发生器，因此时钟电路只需要外接一个石英晶体振荡器和两只电容就可用工作
3）有些场合需要外部振荡电路（有源晶振等）提供时钟信号，例如减少功耗，实现严格同步等

（3）复位电路
1）一般情况下，为保证系统可靠复位，复位信号有效电平的时间宽度必须为若干个处理器时钟周期
2）嵌入式系统可使用外接典型复位芯片来保证系统可靠复位
3）嵌入式处理器都有一个系统复位引脚为nRESET或RESET，n表示低电平复位，不带n的表示高电平复位
4）ARM复位后PC无条件的指向0x00000000

（4）存储器
（5）调试测试接口：大多数基于ARM处理器核的处理器芯片都有调试接口
（6）嵌入式处理器

3.典型嵌入式硬件系统
由嵌入式最小硬件系统及相关通道或接口组成
（1）前向通道（输入接口）：模拟量输入接口（传感器、滤波器、放大器）+数字量输入接口
（2）后向通道（输出接口）：模拟量输出接口+数字量输出接口
（3）人机交互通道：键盘、触摸屏、LED、LCD
（4）相互互联通信通道：以太网接口、USB接口

4.AMBA（先进微控制器总线体系结构）
用于连接和管理SoC中功能模块的开放标准和片上互联规范
（1）系统总线AHB：高带宽快速组件，包括ARM内核及测试接口、电源管理、时钟控制器、DMA、中断控制器、LCD控制器、USB主机等
（2）外围总线APB（二级总线）：速度不高的外部接口连接，所有通用外设组件、PWM、定时器、RTC、并行接口、串行接口等
（3）系统总线通过桥接器与外围总线连接
（4）AMBA有多个版本，至2011年，AMBA已从1995年的1.0版本发展到了4.0版本，性能逐步提高，ARM7采用AMBA1，而ARM9采用AMBA2

二.嵌入式系统的存储器（以半导体存储器为主）
1.存储器容量：指每一个存储芯片或模块能够存储的二进制位数<