处理器、存储器、接口、电源

嵌入式系统硬件结构是系统的基础，其组成和设计需满足特定功能需求。以下是其核心组成部分及特点的详细解析：

一、核心处理器（CPU）

1. 功能与结构

   • 执行指令和控制系统运行，包含运算器、控制器、寄存器及高速缓存（如Cache）。

   • 现代嵌入式系统多采用ARM、MIPS等架构，具有低功耗、高集成度的特点。

2. 性能指标

   • 字长 ：通用寄存器与定点运算器的二进制位宽，常见为32位、64位等。

   • 主频 ：CPU工作频率，直接影响执行速度。

二、存储器系统

1. 存储类型

   • 非易失性存储器 ：如ROM（掩码ROM、EEPROM）、Flash Memory（NAND Flash），用于存储固件和长期数据。

   • 易失性存储器 ：如RAM（SRAM、DRAM），用于临时存储运行时数据。

2. 存储结构

   • 分为片内存储器（如CPU内部缓存）和片外存储器（如SD卡、硬盘接口）。

三、输入/输出（I/O）接口与设备

1. 接口类型

   • 通用接口 ：如GPIO（通用输入输出）、UART（串行通信）、SPI（高速同步）、I2C（低速同步）。

   • 专用接口 ：如ADC（模数转换）、DAC（数模转换）、CAN（控制器局域网）等。

2. 设备连接

   • 通过I/O接口连接外部设备，如键盘、LED、传感器、显示器等。

四、通信模块

1. 有线通信

   • 包括RS-232、RS-485、以太网、USB等协议，用于设备间数据传输。

2. 无线通信

   • 如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等，适用于需要移动性的场景。

五、电源与管理系统

1. 电源供应

   • 包括电池、电源适配器、电源管理芯片等，需满足不同设备的功耗需求。

2. 时钟与定时

   • 提供系统时钟信号，确保各模块同步工作。

六、系统扩展与集成

• 微控制器（MCU） ：集成CPU、存储器、接口等，是典型嵌入式系统的核心。

• 系统总线 ：如ARM AMBA总线，支持多设备并行访问，提升数据传输效率。

总结

嵌入式系统硬件结构以CPU为核心，通过存储器、接口、通信模块等协同工作。其设计需平衡性能、功耗与集成度，以满足特定应用需求。与通用计算机相比，嵌入式系统更注重专用性和资源优化。