一个完备的嵌入式系统硬件架构有哪几部分构成?
圖 1 給出了本文的討論所基于的硬件平臺,實際上,這也是大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺。它包括兩部分:
(1) 以通用處理器為中心的協(xié)議處理模塊,用于網(wǎng)絡控制協(xié)議的處理;
(2) 以數(shù)字信號處理器(DSP)為中心的信號處理模塊,用于調制、解調和數(shù)/模信號轉換。
本文的討論主要圍繞以通用處理器為中心的協(xié)議處理模塊進行,因為它更多地牽涉到具體的 C 語言編程技巧。而 DSP 編程則重點關注具體的數(shù)字信號處理算法,主要涉及通信領域的知識,不是本文的討論重點。著眼于討論普遍的嵌入式系統(tǒng) C 編程技巧,系統(tǒng)的協(xié)議處理模塊沒有選擇特別的 CPU,而是選擇了眾所周知的 CPU 芯片--80186,每一位學習過《微機原理》的讀者都應該對此芯片有一個基本的認識,且對其指令集比較熟悉。80186 的字長是 16 位,可以尋址到的內存空間為 1MB,只有實地址模式。C 語言編譯生成的指針為 32 位(雙字),高 16 位為段地址,低 16 位為段內編譯,一段最多 64KB。
下面是各模塊的功能介紹:
(1)協(xié)議處理模塊中的 FLASH 和 RAM 幾乎是每個嵌入式系統(tǒng)的必備設備,前者用于存儲程序,后者則是程序運行時指令及數(shù)據(jù)的存放位置。系統(tǒng)所選擇的 FLASH 和 RAM 的位寬都為 16 位,與 CPU 一致。
(2)NVRAM(非易失去性 RAM)具有掉電不丟失數(shù)據(jù)的特性,可以用于保存系統(tǒng)的設置信息,譬如網(wǎng)絡協(xié)議參數(shù)等。在系統(tǒng)掉電或重新啟動后,仍然可以讀取先前的設置信息。其位寬為 8 位,比 CPU 字長小。文章特意選擇一個與 CPU 字長不一致的存儲芯片,為后文中一節(jié)的討論創(chuàng)造條件。
(3)UART 則完成 CPU 并行數(shù)據(jù)傳輸與 RS-232 串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)霓D換,它可以在接收到[1~MAX_BUFFER]字節(jié)后向 CPU 提出中斷,MAX_BUFFER 為 UART 芯片存儲接收到字節(jié)的最大緩沖區(qū)。
(4)鍵盤控制器和顯示控制器則完成系統(tǒng)人機界面的控制。以上提供的是一個較完備的嵌入式系統(tǒng)硬件架構,實際的系統(tǒng)可能包含更少的外設。之所以選擇一個完備的系統(tǒng),是為了后文更全面的討論嵌入式系統(tǒng) C 語言編程技巧的方方面面,所有設備都會成為后文的分析目標。
總結
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