嵌入式系統(tǒng)是專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，它具有一般計(jì)算機(jī)組成的共性，也是由硬件和軟件組成。本文完整地描述了嵌入式系統(tǒng)的軟硬件各部分的組成結(jié)構(gòu)。

嵌入式系統(tǒng)的硬件基本結(jié)構(gòu)

嵌入式系統(tǒng)的硬件架構(gòu)，是以嵌入式處理器為中心，由存儲器、I/O設(shè)備、通信模塊以及電源等必要的輔助接口組成。嵌入式系統(tǒng)是量身定做的專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，又不同于普通計(jì)算機(jī)組成，在實(shí)際應(yīng)用中的嵌入式系統(tǒng)硬件配置非常精簡，除了微處理器和基本的外圍電路以外，其余的電路都可根據(jù)需要和成本進(jìn)行裁剪、定制，非常經(jīng)濟(jì)、可靠。

嵌入式系統(tǒng)的硬件核心是嵌入式微處理器，有時為了提高系統(tǒng)的信息處理能力，常外接DSP和DSP協(xié)處理器（也可內(nèi)部集成），以完成高性能信號處理。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展及納米芯片加工工藝技術(shù)的發(fā)展，以微處理器為核心的集成多種功能的SoC系統(tǒng)芯片已成為嵌入式系統(tǒng)的核心。在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要盡可能地滿足系統(tǒng)功能接口的SoC芯片。這些SoC集成了大量的外圍USB、、以太網(wǎng)、AD/DA、IIS等功能模塊。

可編程片上系統(tǒng)SOPC（ On Programmable ）結(jié)合了SoC和PLD、各自的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，使得系統(tǒng)具有可編程的功能，是可編程邏輯器件在嵌入式應(yīng)用中的完美體現(xiàn)，極大地提高了系統(tǒng)的在線升級、換代能力。

以SoC/SOPC為核心，用最少的外圍部件和連接部件構(gòu)成一個應(yīng)用系統(tǒng)，滿足系統(tǒng)的功能需求，這也是嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的一個方向。

因此，嵌入式設(shè)計(jì)是以處理器/SoC/SOPC為核心來完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，其外圍接口包括存儲設(shè)備、通信擴(kuò)展設(shè)備、擴(kuò)展設(shè)備接口和輔助的機(jī)電設(shè)備（電源、、等），構(gòu)成硬件系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)軟件的層次結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)一個簡單的應(yīng)用程序時，可以不使用操作系統(tǒng)，但在設(shè)計(jì)較復(fù)雜的程序時，可能就需要一個操作系統(tǒng)（OS）來管理和控制內(nèi)存、多任務(wù)、周邊資源等。依據(jù)系統(tǒng)所提供的程序界面來編寫應(yīng)用程序，可大大減少應(yīng)用程序員的負(fù)擔(dān)。

對于使用操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)來說，嵌入式系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)一般包含4個層面：設(shè)備驅(qū)動層、實(shí)時操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序接口API層、實(shí)際應(yīng)用程序?qū)?。有些書籍將?yīng)用程序接口API歸屬于OS層，嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，是按3層劃分的。由于硬件電路的可裁剪性和嵌入式系統(tǒng)本身的特點(diǎn)，其軟件部分也是可裁剪的。

對于功能簡單，僅包括應(yīng)用程序的嵌入式系統(tǒng)，一般不使用操作系統(tǒng)，僅有應(yīng)用程序和設(shè)備驅(qū)動程序。高性能嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，操作系統(tǒng)的使用成為必然發(fā)展趨勢。本小節(jié)主要講述的是具有操作系統(tǒng)的嵌入式軟件層次。

1.驅(qū)動層程序

驅(qū)動層程序是嵌入式系統(tǒng)中不可缺少的重要部分，使用任何的外部設(shè)備都需要有相應(yīng)的驅(qū)動層程序的支持，它為上層軟件提供了設(shè)備的操作接口。上層軟件不會理會設(shè)備的具體內(nèi)部操作，只需調(diào)用驅(qū)動層程序提供的接口即可。驅(qū)動層程序一般包含硬件抽象層HAL、板級支持包BSP和設(shè)備驅(qū)動程序。

板級支持包實(shí)現(xiàn)的功能大體有以下兩個方面：

系統(tǒng)啟動時，完成對硬件的初始化。例如，對系統(tǒng)內(nèi)存、寄存器以及設(shè)備的中斷進(jìn)行設(shè)置。這是比較系統(tǒng)化的工作，它要根據(jù)嵌入式開發(fā)所選的CPU類型、硬件以及嵌入式操作系統(tǒng)的初始化等多方面決定BSP應(yīng)實(shí)現(xiàn)什么功能。

為驅(qū)動程序提供訪問硬件的手段。驅(qū)動程序經(jīng)常要訪問設(shè)備的寄存器，對設(shè)備的寄存器進(jìn)行操作。如果整個系統(tǒng)為統(tǒng)一編址，則開發(fā)人員可直接在驅(qū)動程序中用C語言的函數(shù)訪問設(shè)備寄存器。但是，如果系統(tǒng)為單獨(dú)編址，則C語言就不能直接訪問設(shè)備中的寄存器，只有匯編語言編寫的函數(shù)才能進(jìn)行對外圍設(shè)備寄存器的訪問。BSP就是為上層的驅(qū)動程序提供訪問硬件設(shè)備寄存器的函數(shù)包。