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《嵌入式硬件基础》PPT课件•嵌入式硬件概述•ARM处理器基础•嵌入式存储器系统CATALOGUE•嵌入式硬件接口与外设目录•嵌入式硬件开发工具与环境01CATALOGUE嵌入式硬件概述嵌入式系统的定义嵌入式系统是一种专用的计算机嵌入式系统与通用计算机系统不嵌入式系统广泛应用于各种领域,系统,它被嵌入到一个设备中,同,它通常具有特定的应用目标,如工业控制、智能家居、医疗设以控制、监视或帮助该设备进行并且其软件和硬件都是根据需要备等操作进行定制的嵌入式系统的应用领域智能家居交通工具嵌入式系统用于智嵌入式系统用于车能家电、智能照明、辆控制、导航系统、智能安防等自动驾驶等工业控制医疗设备消费电子嵌入式系统用于自嵌入式系统用于医嵌入式系统用于智动化生产线控制、疗仪器、监护设备、能手机、平板电脑、机器人控制等远程诊断等智能手表等嵌入式硬件的组成存储器电源用于存储程序代码和数据为嵌入式系统提供电力微处理器输入/输出接口其他组件嵌入式系统的核心,负责执行用于与外部设备进行通信和控如时钟、复位电路等指令和控制设备制02CATALOGUEARM处理器基础ARM处理器简介ARM处理器是一种低功耗、高性能的嵌入式处理器,广泛应用于移动设备、物联网、智能家居等领域ARM公司设计并授权ARM处ARM处理器具有高性能、低理器知识产权,许多半导体功耗、低成本等优点,是嵌入公司根据ARM架构设计自己式系统领域的主流处理器之一的处理器芯片ARM处理器的体系结构ARM处理器的体系结构采用精简指令集(RISC)设计,具有简单、高效的特点ARM处理器支持多种指令集扩展,如浮点运算、多媒体处理等,以适应不同的应用需求ARM处理器的体系结构还包括高速缓存(Cache)、内存管理单元(MMU)等硬件模块,以提高系统性能和内存管理效率ARM处理器的指令集ARM指令集是一种精简指令集,具有短小、高效的特点01ARM指令集包括算术运算、逻辑运算、数据传输、控制转移等02类型的指令,以支持各种应用场景ARM指令集还支持条件执行、并行处理等扩展指令,以提高处03理器性能和效率ARM处理器的编程模型ARM处理器的编程模型包括ARM处理器的寄存器是32位ARM处理器的堆栈用于存储ARM处理器的内存管理单元(MMU)用于实现虚拟内存寄存器、堆栈、内存等基本元的,包括通用寄存器、程序计局部变量和函数调用的返回地到物理内存的映射,支持进程素数器等,用于存储数据和执行址,遵循后进先出(LIFO)切换和内存保护等功能指令原则03CATALOGUE嵌入式存储器系统存储器概述010203存储器是嵌入式系统中存储器按照读写速度和存储器的主要技术指标用于存储数据的硬件设容量可以分为高速缓存、包括容量、速度、可靠备,包括程序代码、数主存和辅助存储器等类性和功耗等据和文件等型嵌入式系统的存储器分类ROM(只读存储器)存储固定数据和程序,如BIOS、引导加载程序等RAM(随机存取存储器)用于存储运行中的程序和数据,具有读写速度快的特点Flash存储器具有非易失性,可擦写次数多,适用于长期保存数据和程序存储器管理单元(MMU)MMU是嵌入式系统中用于管理存储器的重要组1件MMU的主要功能包括地址转换、内存保护和内2存管理等通过MMU,操作系统可以对内存进行虚拟化,3实现多任务并发运行和内存保护等重要功能04CATALOGUE嵌入式硬件接口与外设GPIO接口总结词通用输入输出接口详细描述GPIO(General-Purpose Input/Output)接口是一种常见的嵌入式硬件接口,用于连接和控制各种外设它具有通用性,既可以作为输入接口读取外设状态,也可以作为输出接口控制外设行为GPIO接口总结词多功能性详细描述GPIO接口通常具有多种工作模式,可以根据需要进行配置例如,它可以配置为输入模式来读取传感器数据,或者配置为输出模式来控制LED灯的亮灭GPIO接口总结词简单易用详细描述由于GPIO接口具有通用性,因此使用起来相对简单通过简单的编程操作,可以实现对外设的控制和状态读取GPIO接口总结词应用广泛详细描述GPIO接口在嵌入式系统中应用非常广泛,可以用于连接各种传感器、执行器和其他外设,实现各种功能和控制UART接口总结词串行通信接口详细描述UART(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter)接口是一种常见的串行通信接口,用于嵌入式系统中的设备间通信它支持异步串行数据传输,可以实现多机通信和远程通信UART接口总结词通信协议简单详细描述UART接口通信协议相对简单,只需要两根线即可实现数据的发送和接收一根线用于发送数据(TX),另一根线用于接收数据(RX)UART接口总结词传输速率可调详细描述UART接口的传输速率可以根据需要进行调整,以满足不同的通信需求常见的传输速率有
9600、
19200、4800等UART接口总结词支持多种数据格式详细描述UART接口可以支持多种数据格式,如8位数据位、1位停止位、无奇偶校验等用户可以根据需要进行配置,以满足不同的通信需求SPI接口总结词详细描述同步串行通信接口SPI(Serial PeripheralInterface)接口是一种同步串行通信接口,常用于连接嵌VS入式系统中的各种外设,如传感器、存储器等它支持全双工通信,数据传输速率较高SPI接口总结词详细描述通信协议简单高效SPI接口的通信协议相对简单高效,通过四根线实现数据的发送和接收一根线用于时钟信号(SCK),三根线用于数据传输(MOSI、MISO和NSS)SPI接口要点一要点二总结词详细描述支持多种工作模式SPI接口支持多种工作模式,如模式
0、模式1和模式2等不同的工作模式会影响时钟极性和相位,用户可以根据需要进行配置SPI接口总结词详细描述传输速度快SPI接口的传输速度较快,可以达到几Mbps到几十Mbps的传输速率这使得SPI接口在需要高速数据传输的场合具有优势I2C接口总结词详细描述两线串行总线接口I2C(Inter-Integrated Circuit)接口是一种两线串行总线接口,常用于连接嵌入式系统中的各种外设,如EEPROM、传感器等它支持多机通信和总线仲裁功能I2C接口总结词详细描述通信协议简单稳定I2C接口的通信协议相对简单稳定,通过两根线实现数据的发送和接收一根线用于时钟信号(SCL),另一根线用于数据传输(SDA)I2C接口总结词详细描述支持多个从设备地址I2C接口支持多个从设备地址,每个外设都有一个唯一的地址,以便在总线上进行识别和通信这使得I2C总线可以挂载多个外设I2C接口总结词传输速率可调范围广详细描述I2C接口的传输速率可调范围较广,常见的传输速率有100kHz、400kHz和1MHz等用户可以根据需要进行配置,以满足不同的通信需求05CATALOGUE嵌入式硬件开发工具与环境嵌入式硬件开发工具链010203硬件开发工具软件开发工具工具链集成包括原理图编辑器、电路包括嵌入式C/C编译器、将硬件和软件开发工具集仿真器、逻辑分析仪等,调试器、集成开发环境等,成在一起,提供完整的嵌用于设计、仿真和调试嵌用于编写、编译和调试嵌入式系统开发解决方案入式硬件入式软件嵌入式硬件仿真器与调试工具硬件仿真器用于模拟嵌入式硬件的行为,帮助开发者在真实硬件上测试和验证嵌入式系统调试工具用于实时监控和调试嵌入式硬件和软件,包括寄存器、内存、中断等仿真与调试集成将硬件仿真器和调试工具集成在一起,提高开发效率嵌入式操作系统与开发环境嵌入式操作系统如Linux、RTOS等,用于管理嵌入式系统的软硬件资源,提供应用程序接口开发环境包括IDE、编译器、调试器等,用于编写、编译和调试嵌入式应用程序操作系统与开发环境集成将嵌入式操作系统和开发环境集成在一起,提供完整的嵌入式应用程序开发解决方案THANKS感谢观看。