硬件介紹

嵌入式系統的硬件除了核心部件——嵌入式處理器外，還包括存儲器系統、外圍接口部件以及連接各種設備的總線系統。其中，存儲器是嵌入式系統存放數據和程序的功能部件，而外圍設備決定了應用于不同領域的嵌入式系統的獨特功能。

嵌入式處理器是嵌入式系統中硬件的核心組成部分，但是若沒有存儲器和I/O設備，它就無法具有各種實用的功能。嵌入式處理器通常集成了大量的I/O模塊單 元(如中斷控制器和通信控制器等)和存儲器(Flash和RAM等)。當嵌入式處理器上集成的存儲器單元和I/O單元不夠時，可以通過擴充組成強大的嵌入 式硬件系統。

嵌入式系統的硬件是以嵌入式處理器為中心，由存儲器、I/O單元電路、通信模塊、外部設備等必要的輔助接口組成的，如下圖所示。在實際應用中，嵌入式系統硬件配置可能非常精簡，除了微處理器和基本的外圍電路以外，其余的電路可以根據需要和成本進行裁剪、定制。

在嵌入式系統中使用的存儲器可以是內部存儲器，也可以是外部存儲器。通常處理器的內部存儲器是非常有限的。對于小型應用，如果這些存儲器夠用，就不必使用 外部存儲器；否則，就必須進行擴展，使用外部存儲設備。與通用計算機把應用軟件和操作系統放在外存的工作方式不同，嵌入式系統的軟件通常直接存放在內存 (如Flash)中，上電之后可以立刻運行；當然，也有的嵌入式系統的軟件從外存啟動、裝載并運行。無論如何，需要考慮嵌入式系統的軟件的固化問題，而這 一問題在通用計算機(如PC機)上開發軟件是不需要考慮的。此外，考慮存儲器系統時，還需要考慮嵌入式系統軟件的引導問題。

嵌入式處理器工作時必須有附屬電路支持，如時鐘電路、復位電路、調試電路、監視定時器、中斷控制電路等，這些電路并不完成數據的輸入/輸出功能，而是為嵌 入式處理器的工作提供必要的條件。在設計嵌入式系統的硬件電路時，常常將它們與嵌入式處理器設計成一個模塊，形成處理器最小系統。

嵌入式處理器在功能上有別于通用處理器，其區別在于嵌入式處理器上集成了大量的I/O電路。因此，用戶在開發嵌入式系統時，可以根據系統需求選擇合適的嵌 入式處理器，而無需再另外配合I/O電路。隨著半導體技術的發展，嵌入式處理器的集成度不斷提高，許多嵌入式處理器上集成的I/O功能完全滿足應用的需 求，基本無需擴展。嵌入式系統的I/O接口電路主要完成嵌入式處理器與外部設備之間的交互和數據通信。這些電路包括網絡接口、串行接口、模/數轉換和數 /模轉換接口、人機交互接口等。應用于不同行業的嵌入式系統，其接口功能和數量有很大的差異。在設計I/O接口電路時，一般把這部分作為I/O子系統進行 統一的設計，這樣既可以綜合考慮優化電路，又便于設計成果的重復使用。  

處理器和ARM處理器

中央微處理器，簡稱CPU，它是計算機中最重要的一個部分，它決定嵌入式系統的主要功能特性。CPU又由運算器和控制器兩大部分組成。
 

所謂寄存器（register），是CPU內部用來存放數據的一些小型存儲區域，用于暫時存放參與運算的數據和運算結果。

外部設備也有寄存器，是一種存儲單元，其物理結構跟內存單元不一樣，但作用跟內存單元一樣，都能保存信息。

在設計時，給外部設備的每個寄存器都分配一個地址，CPU可以根據地址訪問某個寄存器，則該寄存器發生相應的動作：或接收數據總線上的數據（對應于寫操 作），或把自己的數據送到數據總線上（對應于讀操作）。當CPU訪問某個寄存器時，同一個外設的其他寄存器和其他外設的寄存器由于沒有CPU的指令不會發 生動作。

嵌入式處理器通常包括幾個部分：處理器內核、地址總線、數據總線、控制總線、片上I/O接口電路及輔助電路（如時鐘、復位電路等）。

下面簡單介紹一下ARM處理器的歷史和發展。

1991年ARM公司（Advanced RISC Machine Limited）成立于英國劍橋，最早由Arcon、Apple和VLSI合資成立，主要出售芯片設計技術的授權，在1985年4月26 日，第一個ARM原型在英國劍橋的Acorn 計算機有限公司誕生（在美國VLSI 公司制造）。目前，ARM 架構處理器已在高性能、低功耗、低成本的嵌入式應用領域中占據了領先地位。