1.2 嵌入式系统的组成

嵌入式系统总体上是由硬件和软件组成的，硬件是其基础，软件是其核心与灵魂，它们之间的关系如图1-1所示。

图1-1 嵌入式系统结构简图

1.2.1 嵌入式系统硬件组成

嵌入式系统硬件设备包括嵌入式处理器和外围设备。其中，嵌入式处理器（CPU）是嵌入式系统的核心部分，它与通用处理器最大的区别在于，嵌入式处理器大多工作在为特定用户群所专门设计的系统中，它将通用处理器中许多由板卡完成的任务集成到芯片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化，同时还具有很高的效率和可靠性。如今，全世界嵌入式处理器已经超过1000多种，流行的体系结构有30多个系列，其中以ARM、PowerPC、MC 68000、MIPS等使用得最为广泛。

外围设备是嵌入式系统中用于完成存储、通信、调试、显示等辅助功能的其他部件。目前常用的嵌入式外围设备按功能可以分为存储设备（如RAM、SRAM、Flash等）、通信设备（如RS-232接口、SPI接口、以太网接口等）和显示设备（如显示屏等）3类。

常见存储器概念辨析：RAM、SRAM、SDRAM、ROM、EPROM、EEPROM、Flash

存储器可以分为很多种类，其中根据掉电数据是否丢失可以分为RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器），其中RAM的访问速度比较快，但掉电后数据会丢失，而ROM掉电后数据不会丢失。人们通常所说的内存即指系统中的RAM。

RAM又可分为SRAM（静态存储器）和DRAM（动态存储器）。SRAM是利用双稳态触发器来保存信息的，只要不掉电，信息是不会丢失的。DRAM是利用MOS（金属氧化物半导体）电容存储电荷来存储信息，因此必须通过不停地给电容充电来维持信息，所以DRAM的成本、集成度、功耗等明显高于SRAM。

而通常人们所说的SDRAM是DRAM的一种，它是同步动态存储器，利用一个单一的系统时钟同步所有的地址数据和控制信号。使用SDRAM不但能提高系统表现，还能简化设计，提供高速的数据传输。它在嵌入式系统中经常使用。

EPROM、EEPROM都是ROM的一种，分别为可擦除可编程ROM和电可擦可编程ROM，但使用不是很方便。

Flash也是一种非易失性存储器（掉电不会丢失），它擦写方便，访问速度快，已大大取代了传统的EPROM的地位。由于它具有和ROM一样掉电不会丢失的特性，因此很多人称其为Flash ROM。

1.2.2 嵌入式系统软件组成

在嵌入式系统不同的应用领域和不同的发展阶段，嵌入式系统软件组成也不完全相同，如图1-2所示。

图1-2 嵌入式系统软件组成图

图1-2左侧显示，在某些领域中，嵌入式系统没有使用操作系统。嵌入式操作系统从嵌入式发展的第三阶段开始引入。嵌入式操作系统不仅具有通用操作系统的一般功能，如向上提供对用户的接口（如图形界面、库函数API等），向下提供与硬件设备交互的接口（硬件驱动程序等），管理复杂的系统资源，同时，它还在系统实时性、硬件依赖性、软件固化性及应用专用性等方面具有更加鲜明的特点。

应用软件是针对特定应用领域，基于某一固定的硬件平台，用来达到用户预期目标的计算机软件。由于嵌入式系统自身的特点，决定了嵌入式应用软件不仅要求具有准确性、安全性和稳定性，而且还要尽可能地进行代码优化，以减少对系统资源的消耗，降低硬件成本。