資料介紹
作者:suipingsp
硬件和軟件是一顆芯片系統(tǒng)互相依存的兩大部分,本文總結了一顆芯片的軟硬件組成,作為對芯片的入門級概括吧。
(一)硬件
主控CPU:運算和控制核心?;鶐酒緲嫾懿捎?a target='_blank' class='arckwlink_none'>微處理器+數字信號處理器(DSP)的結構,微處理器是整顆芯片的控制中心,會運行一個實時嵌入式操作系統(tǒng)(如Nucleus PLUS),DSP子系統(tǒng)負責基帶處理。應用處理器則可能包括多顆微處理器,還有GPU。微處理器是ARM的不同系列的產品(也可以是x86架構),可以是64位或者32位。處理器內部通過“內部總線”將CPU所有單元相連,其位寬可以是8-64位。
總線:計算機的總線按功能可以劃分為數據總線、地址總線和控制總線,分別用來傳輸數據、數據地址和控制信號。CPU內部部件由內部總線互聯,外部總線則是CPU、內存、輸入、輸出設備傳遞信息的公用通道,主機的各個部件通過總線相連接。外部設備通過相應的接口電路再與外部總線相連接,從而形成了硬件系統(tǒng)。外部總線通過總線接口單元BLU與CPU內部相連。
片上總線標準高級微控制器總線結構AMBA定義了高性能嵌入式微控制器的通信標準。定義了三組總線:AHB(AMBA高性能總線)、ASB(AMBA系統(tǒng)總線)、和APB(AMBA外設總線)。AHB總線用于高性能、高時鐘工作頻率模塊。AHB為高性能處理器、片上內存、片外內存提供接口,同時橋接慢速外設。DMA、DSP、主存等連在AHB上。ASB總線主要用于高性能系統(tǒng)模塊。ASB是可用于AHB不需要的高性能特性的芯片設計上可選的系統(tǒng)總線。APB總線用于為慢速外設提供總線技術支持。APB是一種優(yōu)化的,低功耗的,精簡接口總線,可以支持多種不同慢速外設。由于APB是ARM公司最早提出的總線接口,APB可以橋接ARM體系下每一種系統(tǒng)總線。
外設I/O端口和擴展總線:GPIO通用端口、UART串口、I2C、SPI 、SDIO、USB等,CPU和外擴的芯片、設備以及兩顆CPU之間(如基帶處理器和應用處理器之間)進行通信的接口。一般來說,芯片都會支持多種接口,并設計通用的軟件驅動平臺驅動。
存儲部件和存儲管理設備:Rom、Ram、Flash及控制器。處理器系統(tǒng)中可能包含多種類型的存儲部件,如Flash、SRAM、SDRAM、ROM以及用于提高系統(tǒng)性能的Cache等等,不同的芯片會采用不同的存儲控制組合。參見博文”arm架構的芯片memory及智能機存儲部件簡述“
外設: 電源和功耗管理、復位電路和watchdog定時復位電路(前者是系統(tǒng)上電運行、后者是Reset或者超時出錯運行)、時鐘和計數器、中斷控制器、DMA、 輸入/輸出(如鍵盤、顯示器等)、攝像頭等。
比如,一顆ARM9架構芯片主控器及外圍硬件設備組成如下圖所示:
(二)軟件
芯片上的軟件主要包括Boot代碼、操作系統(tǒng)、應用程序以及硬件的firmware。
Boot程序引導設備的啟動,是設備加電后在操作系統(tǒng)內核運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序,我們可以初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖,從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài),以便為最終調用操作系統(tǒng)內核準備好正確的環(huán)境。
操作系統(tǒng)(英語:Operating System,簡稱OS)是管理和控制計算機硬件與軟件資源的計算機程序,其五大管理功能是:
(1)處理器管理,主要包括進程的控制、同步、通信和調度。
(2)存儲器管理,主要包括內存的分配、保護和擴充,地址映射。
(3)設備管理,主要包括設備的分配、處理等。
(4)文件管理,主要包括文件的存儲空間管理,目錄管理,文件的讀寫和保護。
(5)作業(yè)管理,主要包括任務、界面管理,人機交互,語音控制和虛擬現實等。
應用處理器上的操作系統(tǒng)有Android、IOS等,不必多說;基帶處理器上則會運行一個RTOS(如Nucleus PLUS)管理整個基帶系統(tǒng)上的任務和部件間的通信。
應用程序是為了完成某項或某幾項特定任務而被開發(fā)運行于操作系統(tǒng)之上的程序。應用處理器上,結合操作系統(tǒng)API和庫函數,用戶可以開發(fā)各色應用程序;基帶處理器上則一般只有少量必要的軟件支持。
硬件firmware則是簡化軟件與硬件的交互,讓硬件操縱起來更容易。
文章來源:
(mbbeetchina)
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