1.4 嵌入式系统的组成

嵌入式系统是一个专用计算机系统，由硬件与软件组成。如图1.1所示，软件可分为三层，即驱动层、OS层与应用层。硬件可分为处理器核、片上功能模块与外部设备三部分。

图1.1 典型的嵌入式系统组成

驱动层指设备驱动程序、硬件抽象层（HAL）或板级支援包（BSP），可以包括在操作系统中，作为操作系统内核的组成部分。在驱动层中还应包括Bootloader，是嵌入式系统上电复位后执行的第一个程序——开机程序，负责初始化硬件、装载代码到RAM等工作。PC中类似工作由BIOS（Basic Input /Output System）来做，嵌入式系统中无通用BIOS，用户必须自己编写Bootloader程序。嵌入式系统通常有两种启动方式，一种是直接从Flash启动，另一种是将压缩的内存映像文件从Flash中复制、解压到RAM，再从RAM启动。Bootloader完成基本软、硬件初始化后，若有操作系统，则将控制权转交操作系统；若没有操作系统，则直接执行应用程序或等待用户命令。

操作系统（OS）是嵌入式系统中的重要软件，管理嵌入式系统中的资源，向上向用户提供使用资源的接口，向下对硬件进行操作控制。但并非所有的嵌入式系统都需要操作系统。嵌入式操作系统种类很多，后面专辟一节介绍。

应用程序是向用户提供服务的程序，从功能上看，其与PC应用程序无多大区别，不同之处是其开发过程，通常采取交叉开发方式进行开发。

处理器核是嵌入式系统的大脑，种类很多，有ARM、MIPS、PowerPC、SPARC、MCS等，后面将专辟一节进行介绍。

片上功能模块是指UART、IIS、ADC/DAC、LCD、DMA与Timer等与处理器核集成在一起的独立功能模块或设备控制器。独立功能模块可单独提供某种使用功能，如Timer可定时、ADC/DAC可进行模数/数模转换。设备控制器可用于挂接外部设备，如LCD控制器可挂LCD，UART控制器可挂接RS-232接口。

外部设备指输入/输出接口，人机交互接口与通信接口及电源、复位电路、存储器等处理器片外的设备。其中，输入/输出接口就是通常所说的I/O口，提供嵌入式处理器与外设之间连接所需的控制信号及数据通道，是嵌入式系统中最庞大的部分。电源电路提供嵌入式系统所需电源，一般为±3/5V DC。时钟电路提供嵌入式系统所需时钟信号，可由一外部时钟源或一晶振电路产生。复位电路提供嵌入式系统复位信号。人机交互接口有LCD、触摸屏、键盘与鼠标等。存储器种类也很多，通常有如下几类；

SRAM：静态随机存储器，速度高，体积大，成本高，无需刷新；

DRAM：动态随机存储器，速度低，体积小，成本低，需刷新；

SDRAM：同步动态随机存储器，与DRAM同属一类存储器，但速度比DRAM快；

ROM：只读存储器；

Flash：只读存储器，也称闪存；

EEPROM：电可擦除的只读存储器。