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《嵌入式硬件基础》PPT课件

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目录

嵌入式硬件概述

ARM处理器基础

嵌入式存储器系统

嵌入式硬件接口与外设

嵌入式硬件开发工具与环境

嵌入式硬件概述

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01

嵌入式系统与通用计算机系统不同，它通常具有特定的应用目标，并且其软件和硬件都是根据需要进行定制的。

嵌入式系统广泛应用于各种领域，如工业控制、智能家居、医疗设备等。

嵌入式系统是一种专用的计算机系统，它被嵌入到一个设备中，以控制、监视或帮助该设备进行操作。

工业控制

医疗设备

消费电子

嵌入式系统用于自动化生产线控制、机器人控制等。

嵌入式系统用于医疗仪器、监护设备、远程诊断等。

嵌入式系统用于智能手机、平板电脑、智能手表等。

其他组件

如时钟、复位电路等。

电源

为嵌入式系统提供电力。

输入/输出接口

用于与外部设备进行通信和控制。

微处理器

嵌入式系统的核心，负责执行指令和控制设备。

存储器

用于存储程序代码和数据。

ARM处理器基础

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02

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处理器知识产权，许多半导体公司根据ARM架构设计自己的处理器芯片。

ARM处理器具有高性能、低功耗、低成本等优点，是嵌入式系统领域的主流处理器之一。

03

ARM指令集还支持条件执行、并行处理等扩展指令，以提高处理器性能和效率。

01

ARM指令集是一种精简指令集，具有短小、高效的特点。

02

ARM指令集包括算术运算、逻辑运算、数据传输、控制转移等类型的指令，以支持各种应用场景。

ARM处理器的编程模型包括寄存器、堆栈、内存等基本元素。

ARM处理器的内存管理单元（MMU）用于实现虚拟内存到物理内存的映射，支持进程切换和内存保护等功能。

ARM处理器的寄存器是32位的，包括通用寄存器、程序计数器等，用于存储数据和执行指令。

ARM处理器的堆栈用于存储局部变量和函数调用的返回地址，遵循后进先出（LIFO）原则。

嵌入式存储器系统

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03

01

02

03

存储器是嵌入式系统中用于存储数据的硬件设备，包括程序代码、数据和文件等。

存储器按照读写速度和容量可以分为高速缓存、主存和辅助存储器等类型。

存储器的主要技术指标包括容量、速度、可靠性和功耗等。

ROM（只读存储器）

存储固定数据和程序，如BIOS、引导加载程序等。

1

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3

MMU是嵌入式系统中用于管理存储器的重要组件。

MMU的主要功能包括地址转换、内存保护和内存管理等。

通过MMU，操作系统可以对内存进行虚拟化，实现多任务并发运行和内存保护等重要功能。

嵌入式硬件接口与外设

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04

总结词

通用输入输出接口

详细描述

GPIO（General-PurposeInput/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。

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。

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。

总结词

串行通信接口

详细描述

UART（UniversalAsynchronousReceiver/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。

通信协议简单

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）。

详细描述

总结词

传输速率可调

总结词

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。

详细描述

VS

同步串行通信接口

详细描述

SPI（SerialPeripheralInterface）接口是一种同步串行通信接口，常用于连接嵌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。

总结词

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）。

总结词

详细描述

总结词

支持多种工作模式

要点一

要点二

详细描述

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。

总结词

传输速度快

详细描述

S