2024年3月31日发(作者：农书蝶)
嵌入式系统体系结构
1、硬件层：嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。
嵌入式核心模块=微处理器+电源电路+时钟电路+存储器
Cache：位于主存和嵌入式微处理器内核之间，存放的是最近一段时间微处理器使
用最多的程序代码和数据。它的主要目标是减小存储器给微处理器内核造成的存储
器访问瓶颈，使处理速度更快。
2、中间层(也称为硬件抽象层HAL或者板级支持包BSP).
它将系统上层软件和底层硬件分离开来，使系统上层软件开发人员无需关系底层硬
件的具体情况，根据BSP层提供的接口开发即可。BSP有两个特点：硬件相关性
和操作系统相关性。
设计一个完整的BSP需要完成两部分工作：
A、 嵌入式系统的硬件初始化和BSP功能。
片级初始化：纯硬件的初始化过程，把嵌入式微处理器从上电的默认状态逐步设置
成系统所要求的工作状态。
板级初始化：包含软硬件两部分在内的初始化过程，为随后的系统初始化和应用程
序建立硬件和软件的运行环境。
系统级初始化：以软件为主的初始化过程，进行操作系统的初始化。
B、 设计硬件相关的设备驱动。
3、系统软件层：由RTOS、文件系统、GUI、网络系统及通用组件模块组成。
RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。
4、应用软件：由基于实时系统开发的应用程序组成。
嵌入式芯片体系结构介绍
1.嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU)
嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。它的特征是具有32位以
上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。但与计算机处理器不同的
是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的
冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。和工业控
制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。
目前主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、
MIPS、ARM/ StrongARM系列等。其中Arm/StrongArm是专为手持设备开发的嵌
入式微处理器，属于中档的价位。
Power PC：
由IBM、Apple和Motorola联合开发，并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。
PowerPC架构具有可伸缩性好、方便灵活的特点。主要有以下产品使用Power PC
微处理器
苹果公司：Power Macintosh系列、PowerBook系列(1995年以后的产品)、iBook
系列、iMac系列(2005年以前的产品)、eMac系列产品。
任天堂：GameCube 和 Wii。
Sony：PlayStation 3
MIPS：
MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思“无内部互锁流水级的微处
理器”(Microprocessor without interlocked piped stages)，其机制是尽量利用软件
办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)
大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基
础上开发的RISC工业产品的'微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成
各种工作站和计算机系统。MIPS技术公司是美国著名的芯片设计公司，它采用精
简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构
(CISC)相比，RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点，并可以应用更多先进
的技术，开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一，
新的架构集成了所有原来MIPS指令集，并增加了许多更强大的功能。MIPS处理
器是八十年代中期RISC CPU设计的一大热点。MIPS是卖的最好的RISC CPU，可
以从任何地方，如Sony， Nintendo的游戏机，Cisco的路由器和SGI超级计算机，
看见MIPS产品在销售。目前随着RISC体系结构遭到x86芯片的竞争，MIPS有可
能是起初RISC CPU设计中唯一的一个在本世纪盈利的。和英特尔相比，MIPS的
授权费用比较低，也就为除英特尔外的大多数芯片厂商所采用。
2.嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)
嵌入式微控制器的典型代表是单片机，从70年代末单片机出现到今天，虽然已经
经过了20多年的历史，但这种8位的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其
广泛的应用。单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/
计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、
EEPROM等各种必要功能和外设。和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点
是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前
嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因
此称微控制器。由于MCU低廉的价格，优良的功能，所以拥有的品种和数量最多，
比较有代表性的包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、
2024年3月31日发(作者：农书蝶)
嵌入式系统体系结构
1、硬件层：嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口。
嵌入式核心模块=微处理器+电源电路+时钟电路+存储器
Cache：位于主存和嵌入式微处理器内核之间，存放的是最近一段时间微处理器使
用最多的程序代码和数据。它的主要目标是减小存储器给微处理器内核造成的存储
器访问瓶颈，使处理速度更快。
2、中间层(也称为硬件抽象层HAL或者板级支持包BSP).
它将系统上层软件和底层硬件分离开来，使系统上层软件开发人员无需关系底层硬
件的具体情况，根据BSP层提供的接口开发即可。BSP有两个特点：硬件相关性
和操作系统相关性。
设计一个完整的BSP需要完成两部分工作：
A、 嵌入式系统的硬件初始化和BSP功能。
片级初始化：纯硬件的初始化过程，把嵌入式微处理器从上电的默认状态逐步设置
成系统所要求的工作状态。
板级初始化：包含软硬件两部分在内的初始化过程，为随后的系统初始化和应用程
序建立硬件和软件的运行环境。
系统级初始化：以软件为主的初始化过程，进行操作系统的初始化。
B、 设计硬件相关的设备驱动。
3、系统软件层：由RTOS、文件系统、GUI、网络系统及通用组件模块组成。
RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。
4、应用软件：由基于实时系统开发的应用程序组成。
嵌入式芯片体系结构介绍
1.嵌入式微处理器(Micro Processor Unit，MPU)
嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。它的特征是具有32位以
上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。但与计算机处理器不同的
是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的
冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。和工业控
制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。
目前主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、
MIPS、ARM/ StrongARM系列等。其中Arm/StrongArm是专为手持设备开发的嵌
入式微处理器，属于中档的价位。
Power PC：
由IBM、Apple和Motorola联合开发，并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。
PowerPC架构具有可伸缩性好、方便灵活的特点。主要有以下产品使用Power PC
微处理器
苹果公司：Power Macintosh系列、PowerBook系列(1995年以后的产品)、iBook
系列、iMac系列(2005年以前的产品)、eMac系列产品。
任天堂：GameCube 和 Wii。
Sony：PlayStation 3
MIPS：
MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思“无内部互锁流水级的微处
理器”(Microprocessor without interlocked piped stages)，其机制是尽量利用软件
办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)
大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基
础上开发的RISC工业产品的'微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成
各种工作站和计算机系统。MIPS技术公司是美国著名的芯片设计公司，它采用精
简指令系统计算结构(RISC)来设计芯片。和英特尔采用的复杂指令系统计算结构
(CISC)相比，RISC具有设计更简单、设计周期更短等优点，并可以应用更多先进
的技术，开发更快的下一代处理器。MIPS是出现最早的商业RISC架构芯片之一，
新的架构集成了所有原来MIPS指令集，并增加了许多更强大的功能。MIPS处理
器是八十年代中期RISC CPU设计的一大热点。MIPS是卖的最好的RISC CPU，可
以从任何地方，如Sony， Nintendo的游戏机，Cisco的路由器和SGI超级计算机，
看见MIPS产品在销售。目前随着RISC体系结构遭到x86芯片的竞争，MIPS有可
能是起初RISC CPU设计中唯一的一个在本世纪盈利的。和英特尔相比，MIPS的
授权费用比较低，也就为除英特尔外的大多数芯片厂商所采用。
2.嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)
嵌入式微控制器的典型代表是单片机，从70年代末单片机出现到今天，虽然已经
经过了20多年的历史，但这种8位的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其
广泛的应用。单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/
计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、
EEPROM等各种必要功能和外设。和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点
是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前
嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因
此称微控制器。由于MCU低廉的价格，优良的功能，所以拥有的品种和数量最多，
比较有代表性的包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、