三级计算机嵌入式 第一章 嵌入式系统概述

这是一篇关于三级计算机嵌入式-第一章-嵌入式系统概述的思维导图。最近备考三级计算机嵌入式，简单整理了第一章的知识框架，希望对大家有所帮助。

第一章 嵌入式系统

• 1.嵌入式系统的概念
  • 一种嵌入在设备内部，为特定应用而设计开发的专用计算机系统
    • 1、专用性
    • 2、隐蔽性
    • 3、资源受限
    • 4、高可靠性
    • 5、实时性
    • 6、软件固化
• 2.嵌入式系统的应用
  • 通信设备、仪表仪器、医疗器械、消费电子、家用电器、计算机外围设备、汽船舶、航空、航天等
• 3.嵌入式系统的组成（硬件和软件）
  • 1、处理器（中央处理器的协处理器）
    • 嵌入式系统中使用最多的还是8位和16位的CPU，但32位和64位的CPU是技术发展的主流，通用计算机的CPU则以64位为主
      • 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（CPU包含的定点运算器和浮点运算数目）
  • 2、存储器
    • 易失性存储器
      • 静态随机存取存储器（ＳＲＡＭ）：高速缓冲存储器
      • 动态随机存取存储器（ＤＲＡＭ）：工作存储器
    • 非易失性存储器
      • 电可擦可编程只读存储器（ＥＥＰＲＯＮ）：存储固件
      • 闪速存储器（Flash　ROM）：固件/数据
        • NOR　Flash
        • NAND　Flash
      • 磁盘和光盘存储器：辅助存储器
  • 3、I/O设备与I/O接口
    • 通用串行总线式接口：USB　２.０、IEEE　1394、以太网接口
    • 异步串行接口：RS－２３２－C
    • 视频信号接口：ＶＧＡ(视频图像阵列)、ＤＶＩ（数字视频接口）、HDMI（高清晰度多媒体接口）
    • 工业总线接口：控制局域网ｃａｎ
    • 无线接口：红外线接口、蓝牙接口、Zigbee接口、ｗｉｆｉ接口
  • 4、数据总线
  • 5、软件
    • 板级支持包（ＢＳＰ）
    • 设备驱动程序
    • 实时操作系统
    • 中间件以及嵌入式应用软件
• 4.嵌入式处理芯片
  • 
  • 微处理器
  • 数字信号处理（ＤＳＰ）
  • 微控制器（单片机ＭＣＵ）
  • 片上系统（ＳＯＣ）
    • ＳｏＣ：将计算机或其他电子系统集成在单个芯片中，常常被用来指功能更加强大的嵌入式处理芯片，它们可以运行Windows、Linux之类的台式机操作系统，能来链接外存储器和附加的外部设备，可采用多个处理器核心，大多数高端嵌入式系统采用ＳＯＣ
• 5.嵌入式系统的分类与发展
  • 按用途分
    • 军用
    • 民用
    • 工业用
  • 按实时性要求分
    • 非实时系统
    • 软实时系统
    • 硬实时系统
  • 按产品形态分
    • 系统级
    • 板级（带CPU的主板）
    • 片级（ＳＯＣ）
  • 按软硬件技术的复杂程度分
    • 低端
    • 中端
    • 高端
• 6.ＳＯＣ芯片
  • 它是由先进的微电子技术、微机电技术与计算机软硬件技术和通信技术的结合
  • 技术结合
    • 微电子技术
      • 大规模（3000~10万个电子元件）
      • 超大规模（10万~100万）
      • 极大规模（超过100万）
    • 集成电路的发展
      • 1、深亚微米工艺水平
      • 2、cpu集成的晶体管数目超过10亿
    • 微机电系统
  • 专用和通用soc
    • 通用的Soc芯片可以只有一个CPU（或DSP），称为单核SoC，也可以包含多个CPU（或DSP），称为多核SOC
  • SOC芯片开发流程
    • 总体设计
      • 逻辑设计
        • 综合与仿真
          • 芯片制造
  • IP核及其复用（按照IC设计文件的类型）
    • 软核（砖瓦）
    • 固核（房间）
    • 硬核（楼房）
• 10、互联网
  • 1、IP协议与路由器
    • （1）IP地址
      • IPv4规定每个IP地址使用4B（32位二进制）表示，包含网络号和主机号两部分，可以分为A类、B类、C类3个基本类，C类网络地址数量比较多，适用于小规模的局域网络，另有两类分别 作为组播地址和备用地址（D类和E类） IPV拓展到128位
    • （2）IP数据报
      • 头部信息
      • 数据区：数据小的1B，最大可达到64KB
    • （3）路由器
      • 选择路由
      • 转发IP数据报
  • 2、互联网的组成
    • 基于ISP的多层次结构
  • 3、互联网的接入
    • 1、ADSL接入
      • 普通电话线
    • 2、有线电视网接入
      • 同轴电缆
    • 3、光纤接入
    • 4、无线接入
      • 
• 9、计算机网络
  • 1、计算机网络的组成
    • 计算机等智能电子设备
    • 数据通信链路
    • 通信协议
    • 网络软件
  • 2、计算机网络的类型
    • 局域网
      • 以太局域网（总线型）
        • 现在流行的是使用交换机组成的交换式以太网
          • 
      • 无线局域网（wifi）
        • 使用无线电波进行传输，主要是2.4G和5.8GHZ两个频段,采用的协议是IEEE 802.11（wifi）
    • 城域网
    • 广域网
• 8.数字通信
  • 1、模拟通信与数字通信
  • 2、有线通线与无线通线
    • 
    • 微波通信：手机通信（2G、3G）、卫星通信、无线局域网
    • 短波、中波通信：调频广播
  • 3、数字通信的传输技术
    • 调制与解调技术
    • 多路复用技术（降低通信成本）
      • 时分多路复用
      • 频分多路复用
    • 交换技术
      • 电路交换（效率低）
      • 分组交换
        • 
• 7.嵌入式系统与数字媒体
  • 数字文本
    • 字符集及其编码
      • 1、西文字符（ASCII码）
      • 2、汉字编码
        • GB2312（6763个汉字，两个字节编码）
        • GB18030（7万个CJK汉字，包含GB2312，与Unicode编码兼容）
      • 3、UCS/Unicode编码
        • UTF-8:单字节可变长编码，一般使用3字节编码，极少数4字节
        • UTF-16：双字节可变长编码，一般使用双字节编码
    • 文本类型（排版方式分类）
      • 简单文本
      • 丰富格式文本
      • 超文本
  • 数字图像
    • 获取
      • 扫描（扫描M*N个像素点）
      • 分色（灰度图和黑白图不用分色）
      • 取样（三基色的亮度值取样）
      • 量化（A/D转换成数字量）
    • 主要参数
      • 图像大小
        • 图像分辨率（图像水平分辨率*图像垂直分辨率）
      • 位平面数目
        • 即像素颜色分量的数目，黑白或灰度图像只有一个，彩色图像有3个
      • 像素深度
        • 指每个像素用多少个二进制位来表示，若RGB三个分量的像素位数都是8位，则该像素深度为24，称为真彩色图像
      • 颜色模型
        • 显示器RGB、彩色打印机CMYK
    • 图像数据量
      • 一幅图像的数据量的公式计算：图像数据量=图像分辨率*像素深度/8
    • 常用的图像文件格式
      • BMP、TIF、GIF、JPEG（有损）、PNG
  • 数字音频与数字视频
    • 音频/视频信息的数字化
      • 1. 取样
      • 2. 量化
      • 3. 编码
    • 声音码率
      • 波形声音的码率=取样频率*量化位数*声道数（单位bps）
    • 音频文件格式
      • .wav .flac .ape .m4p .mp3 .wma .ac3 .aac
    • 视频文件格式
      • .avi .asf .wmv .mov .rm .rmvb .flv .f4v
• 要想极大地发挥网络的作用又必须把许多同构或异构的网络互相连接起来，这就必须解决诸如计算机统一编址、数据包格式转换等一系列问题。解决这些问题的途径是使用TCP/IP中的IP协议(网络互连协议）和路由器（router)。
• 视频信号数字化的过程比音频复杂一些，它以一幅幅画面（帧）为单位进行
• 数据量大所以一般传输会压缩数据量
• ARM内核的授权内容包括：芯片内核设计技术、完整的软件开发工具（编译器、调试器、软件开发套件SDK）、含ARM CPU的芯片销售权