本文首发于稀土掘金。该平台的作者 逐光而行 也是本人。
本系列学习重点
- ARM Cortex-M3内核及其指令
参考书籍:同济大学出版社,陈启军《嵌入式系统及其应用——基于Cortex-M3内核和STM32F103系列微控制器的系统设计与开发》
- STM32芯片及其外设,存储器等
参考书籍:清华大学出版社,张勇《ARM Cortex-M3嵌入式开发与实践——基于SRM32F103》
前置知识
数电(组合逻辑、时序逻辑)、计组、软件基础
# 嵌入式系统概念 (定义 要素 特点本质上是在重复阐述同几句话) ## 定义 - 技术上:以应用为中心(专用);软硬件可剪裁(可定制,因此对可靠性、功耗等方面要求严格) - 系统上:软硬件紧密耦合;“嵌入”->该系统是更大系统中的完整部分,嵌入式系统中国可以共存多个嵌入式系统 ## 要素 - 嵌入 - 专用 - 计算机技术 ## 特点 - 专用,软硬件可剪裁可配置 - 低功耗、高可靠性、高稳定性 - 软件代码短小精悍 - 代码可固化 软件一般不是存储于磁盘,而是固化在存储器芯片或单片机本身 - 实时性 实现难点在于:**无论系统内部处在什么状态**,都对外部作出响应 - 弱交互性 - 对开发设计人员的硬件基础有很高要求 # 嵌入式系统应用 每年只有2%的计算机芯片用于台式PC和笔记本,其他~ 以汽车控制系统为例: ![image.png](https://p1-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/270f4a2eaaa54e14aced4141aac49d96~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) # 嵌入式系统组成 - 硬件:CPU和外围电路 - 软件:应用软件、操作系统、驱动 ![image.png](https://p9-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/5a1d121af07946e3b022aef9dab545ac~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) ## 嵌入式操作系统 想了解的话,推荐开源且短小精悍的 μC/OS-II 单片机属于低级嵌入式系统 ## 嵌入式处理器 - 微控制器(MCU)(单片机) - 嵌入式微处理器(EMPU) - DSP处理器 - (可编程)片上系统(SO(P)C) ### ARM相关 - 该公司只设计芯片,并不生产 - ARM体系结构 !! 重要!! 统一和固定长度的指令域,简化了指令的译码。 - 为什么CISC实时性不佳,RISC实时性好? 和指令集有关。交互由中断实现,RISC指令集短,指令规整,能保证中断 及时 进行;CISC不好说。 - 实时性是指什么? 不是指速度快,而是指在相应时间内能对外部作出响应。 # 实时嵌入式系统 - 硬实时:要求高,非容错,不允许deadline,如武器防御系统 - 软实时:一定程度上容错,如DVD播放器
# Cortex-M3 ## 简介 - ARM公司推出的32位通用微控制器内核。 - 内核基于ARMv7架构,采用Thumb-2指令集,集成分支预测、单周期乘法、硬件除法等众多功能。 - 不是向下兼容,逐步升级,而是横空出世。 - 低成本平台,缩减管脚数目,降低系统功耗,计算性能卓越,中断系统响应先进。