导图社区 计算机三级嵌入式系统1
这是一篇关于计算机三级嵌入式系统的思维导图，包括嵌入式系统的组成、嵌入式处理芯片、嵌入式系统的分类和发展等内容。
计算机三级3.嵌入式系统硬件组成的思维导图，本图介绍了硬件组成概述、嵌入式处理芯片、嵌入式系统的存储器、I/O、ARM内核典型嵌入式处理、外部通信接口知识。
计算机三级4.嵌入式系统软件组成的思维导图，汇总了嵌入式系统软件的组成、嵌入式操作系统[E0S]、μC/OS嵌入式操作系统的知识。
本导图整理了计算机三级嵌入式处理器中ARM处理器的内容，主要特点、指令集、分类、体系结构、异常、ARM存储器等等。
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4.数字媒体
数字(电子)文本
文本【Text】
每个字符均使用二进制编码表示
字符集
西文字符编码
ASCII字符集和码
128个字符
包括96个可打印字符
32个控制字符
一个字节存放一个ASCII码
每个字符使用7个二进制进行编码
汉字编码
目前广泛使用：GB2312、GB18030
UCS/Unicode编码
国际标准
编码方案
UTF-8
单字节可变长编码，一般使用3字节编码，极少数使用4字节
Unicode编码文本的交换标准
应用:Linux类,Web网页等
UTF-16
双字节可变长编码，其他不常用字符使用4字节
应用:Windows NT,XP,Vista,Mac OS X,Java,.NET等
类型
是否有排版格式
简单文本(纯文本)【.txt】
线性结构，十六进制，体积小、通用性好
丰富格式文本【.doc,html,pdf等】
有时也叫多媒体文档
软件不同，通常不兼容
内容组织方式
线性文本
超文本
网状结构
超链
链源(锚)—>链宿
文本制作
文字处理软件
PDF格式
2009年被我国批准为长期保存的电子文档格式的国家标准
优点
跨平台
能保留文件原有格式
开放标准
能免版税（Royalty-free）自由开发PDF相容软体
文本展现
输出方式
显示器
打印机
字符描述
点阵法
轮廓法
数字图像
别称
取样图像、点阵图像、位图图像
数字图像的获取
核心：模拟信号的数字化
扫描
分色取样
量化
主要参数
图像大小
位平面数目
像素深度
颜色模型
图像数据量=图像水平分辨率×图像垂直分辨率×像素深度/8（字节）
数据压缩
无损压缩
BMP
Windows应用程序
也可不压缩(通用格式)
TIF
桌面出版、扫描仪
*GIF
互联网
文件小
PNG
互联网、桌面出版等
有损压缩
大多JPEG
互联网、数码相机等
静止图像数据压缩编码的国标
数字音频
频率范围为20Hz~20kHz的模拟信号
取样频率/Hz、量化位数/b、声道数目、使用的压缩编码方法
波形声音的码率(比特率)
每秒的数据量
未压缩
码率=取样频率×量化位数×声道数（b/s）
压缩后
码率=未压缩/压缩倍数(压缩比)（b/s）
数字化
取样、量化、编码
文件格式、编码格式以及主要应用
数字视频
以一幅幅画面（帧）为单位
文件格式、编码格式以及它们的主要应用
5.数字通信
通信
基本任务
传递信息
三要素
信源(发送者)
信宿(接收者)
信道(携带了信息的电/光及传输通道)
数字通信
模拟信号
连续变换的物理量(如电平幅度)
易受噪声信号干扰，传输质量不稳定
数字信号
电平高低或电流大小（一般是两个状态）
有时时间上不连续
抗干扰能力强，差错可控，可靠性好，方便信号加密
通信系统(按传输介质类型)
有线
金属导体
光导纤维(光纤)
传输损耗小，通信距离长，容量大
屏蔽性好，抗辐射能力强，轻
无线
电磁波
短波，中波，超短波等
微波（主流）
300MHz~300GHz
微波通信
借助卫星
蜂窝式移动通信1~5G
传输技术
调制与解调技术
多路复用技术
时分多路复用【TDM】
频分多路复用【FDM】
波分多路复用【WDM】
交换技术
电路交换
分组交换(包交换)
6.计算机网络
组成
计算机等智能电子设备
数据通信链路
通信协议
网络软件
传输介质
有线网、无线网
使用性质
公用网、专用网
适用范围/对象
企业网、政府网、校园网等
覆盖地域范围
局域网【LAN】(家庭PAN)
城域网【MAN】
广域网【WAN】
以太局域网
应用最普遍的局域网技术
传输的数据帧格式
发送设备MAC地址,接收设备的MAC地址,控制信息,有效载荷(传输数据),校验信息
无线局域网【WLAN】
2.4GHz,5.8GHz频段的无线电波
IEEE 802.11协议【WiFi】
广泛使用IEEE 802.11n,近年IEEE 802.11ac——1000Mb/s
构建
无线接入点【WAP、AP】、无线网卡、蓝牙等
IP协议（网络互联协议）
IP地址
分类
A、B、C类——不同的网络号、主机号
D、E类——组播地址、备用地址
IPv4
约有36亿个
用4B（32个二进制位）表示
从左到右递增,一般为“计算机名.网络名.机构名.最高域名”
IPv6
128位，几乎无限
IP数据报
独立于各种物理网的数据包格式
头部
数据区
路由器
分组(IP数据报)交换机
多个输入输出端口，有多个不同IP
即因特网【Internet】
早期：主干网、地区网、校园网
目前：基于ISP的多层次结构
3.嵌入式系统的分类与发展
用途
军用、工业、民用
实时性
非实时系统、软实时系统(消费类电子产品)、硬实时系统(军工，工业)
产品形态
系统级、板级、片级产品
软硬件技术复杂程度
低端(4/8位MCU),中端(8/16位MCU,32位CPU),高端系统(32/64位CPU,支持网络)
发展
。。。。。。
2.嵌入式处理芯片
大规模集成电路芯片CPU、SoC(片上系统)
特点
支持实时处理、低功耗、结构可扩展、基层了测试电路
1||| 微处理器
外接RAM，总线等器件到一块——单板机，体积较大，工业使用较多
典型产品
PowerPC、MC68000、MIPS、AMD、x86等系列
2||| 数字信号处理器【DSP】
3||| 微控制器（单片机）【MCU】
集成在单个芯片中的小型计算机
频率不高，存储容量小(几百kb)，功耗低(毫瓦微瓦级)
4||| 片上系统【SoC】
深亚微米时代
系统级芯片
将计算机或其他电子系统集成在单个芯片中
开发
借助电子设计自动化（EDA）
总体设计、逻辑设计、综合仿真、芯片制造
通用Soc
单核
一个CPU或DSP
多核
多个CPU或DSP
专用SoC
定制的嵌入式处理芯片
现场可编程的嵌入式处理芯片
IP核(知识产权核)
IC(集成电路)设计文件
不可分解的核
功能复杂程度
逻辑门级
寄存器传输级
功能级(行为级)
文件类型(优先选用级)
1||| 软核
2||| 固核
3||| 硬核
ARM公司是专门从事RISC处理器芯片设计的公司
出售IP核（知识产权核）
1.嵌入式系统的组成
（1） 处理器【CPU】
完成二进制数据算术和逻辑运算
支持实时处理
低功耗
集成了测试电路
使用
最多使用的8、16位
技术发展主流32、64位
性能表现因素（程序执行速度）
主频（CPU时钟频率）
指令系统
高速缓冲存储器的容量与结构
逻辑结构
（2） 存储器（M）
存储程序和数据
易失性M
静态随机存取M（高速缓冲M）【SRAM】
电路复杂、集成度高、功耗小、成本低、速度快
与CPU内核集成在同一芯片，作高速缓冲M（Cache）
动态随机存取M（工作M）【DRAM】
电路简单、集成度低、功耗大、成本高
作正在运行/处理的程序/数据的工作M
非易失性M
掉电不丢失
*掩膜只读M【Mask ROM】
不可修改
*电可擦可编程只读M（存储固件M）【EEPROM】
专用设备离线修改
闪速M（固件/数据）【Flash ROM 闪存】
新型，在线写入
或非型(NOR F)
以字节为单位随机存取-固件-CPU直接执行
非型(NAND F)
以页(行)为单位，读出速度较慢，预先读到RAM，
优势：容量、寿命、成本
U盘，存储卡(辅助存储器)
磁盘和光盘M（辅助）
（3） I/O
设备(服务对象)
人机交互
例:键盘、触摸屏、打印机
机机交互
例:传感器
接口
数据传输速率
低速、高速
数据传输方式
串行、并行
物理连接
有线、无线
连接设备
总线式
独占式
常用接口
通用串行总线式
异步串行
视频信号
工业总线
数据总线
（4） 软件
低端嵌入式系统
监控程序、设备驱动程序、事件处理程序
高端嵌入式系统
底层软件(硬件抽象层)
板级支持包(BSP)
驱动程序
实时操作系统
核心
中间件
操作系统和应用软件之间为上层软件提供开发运行环境
嵌入式应用软件等
嵌入式系统的组成
