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作者：winthony 當我們學習新平臺的時候，最快的入門方式就是上手一塊開發板。拿到開發板后，首先要做的自然是先弄清楚開發板的結構，看看開發板包含哪些模塊，我們能用它做些什么。今天我們就來聊聊系統，看看一個完整的系統要包含哪些部分，以及各部分的作用。 一、主芯片 想了半天，好像也只有主芯片這個詞能概括，畢竟每個平臺都不一樣。無論MCU，FPGA，ARM，MIPS或是PowerPC，一個平臺，總少不了一顆主芯片，這是一個系統的核心，系統的主要功能都是通過主芯片來完成的，也是我們主要花精力學習的部分。 二、存儲模塊 存儲模塊是系統里的一個很重要的組成部分，一般存儲模塊的讀寫速度都很快，是系統中設計的一個難點。存儲模塊一般分為ROM和RAM兩大類。 A)、ROM：ROM(Read-Only Memory)只讀存儲器，它分為很多類型。 1)、PROM 可編程只讀存儲器。在芯片內部有行列式熔絲，需要利用電流燒斷熔絲寫入所需資料，但是能且僅能寫入一次。 2)、EPROM 可擦除可編程只讀存儲器。利用高壓將程序寫入芯片，并通過紫外線擦除資料，可以重復使用。 3)、EEPROM 電可擦除可編程只讀存儲器。這是我們常見的并且經常使用的一種。寫入和擦除都通過電信號進行。容量一般都不大，方便保存一些少更改的數據。 4)、Flash Memory Flash Memory是目前系統中使用最多和最常見的ROM。就Flash來說通常也分為NOR Flash和NAND Flash。 SPI Flash是NOR Flash的一種，只是采用SPI接口進行訪問，減少連接線的數量。NOR Flash寫入可靠，容量偏小(相對NAND Flash而言)。NAND Flash容量可以做的很大，但在操作的時候會有隨機錯誤bit翻轉的問題，需要完善的讀寫校驗。 無論是上面提到的哪種ROM，或是一些新技術的ROM，他們的共同特點都是資料寫入后不會輕易改變和刪除，即使掉電數據也不會丟失。在系統中ROM常被用來儲存運行的程序、配置信息等不經常改變的數據。 B)、RAM：RAM(random access memory)隨機存儲器。同樣分為很多類型。 1)、SRAM 靜態隨機存儲器。它是一種具有靜態存取功能的存儲器，不需要刷新就能夠保存內部的數據。 2)、DRAM 動態隨機存儲器。動態隨機存儲器與靜態隨機存儲器的主要區別是使用電容保存數據，只能保持很短的時間，所以為了防止信息丟失需要隔一段時間刷新一次數據。 3)、SDRAM 同步動態隨機存儲器。命令與數據的傳輸都需要同步時鐘，以時鐘為基準。我們在系統中使用最多最常見的RAM類型就是SDRAM。SDRAM技術的更新和發展也是最快的。從最初的SDR SDRAM，到DDR SDRAM，然后是DDR2，DDR3，以及已經和大家見面相信會很快普及的DDR4,都屬于SDRAM的范疇。 本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/158901.htm RAM的特點是相對ROM來說訪問速度快，但是掉電后會丟失存儲的內容，因此主要用于存儲短時間內使用的程序，讓程序能更快的運行，滿足系統對速度的追求。ROM和RAM共同組成了系統的存儲空間，各司其職，一般會擁有獨立的地址空間，方便程序調用。Memory Map是我們寫程序以前要最先弄清楚的。 三、調試模塊 任何系統要正常的工作都離不開調試，因此調試電路在系統中是必不可少的。現在的系統中常見的調試方式有JTAG調試，串口調試，網口調試等等。我們通過調試模塊可以和主芯片進行互聯，讀取工作狀態，燒寫程序，跟蹤代碼，設置斷點等等。和我們日常工作關系最密切的模塊，會經常使用到。這部分的設計要十分小心，如果調試模塊設計錯誤，那整個設計就失敗了。因此這部分最好使用成熟設計，項目允許的情況下可以做一些電路冗余設計，降低系統風險。 四、電源模塊 電源模塊是最好理解的，為系統提供必要的工作電壓電流。電源模塊直觀也最重要，一個健壯的電源設計，是系統正常穩定可靠工作的基礎。如果不是從事系統設計工作，這部分僅作了解就可以。充分驗證過的系統一般電源模塊不會出什么大問題。如果本身就是做系統設計的工程師，那這部分就是最需要注意的，電源是一個系統的基礎，沒有穩定可靠的電源，什么強大的功能都是空中樓閣。充分考慮系統對電源的需求，保留設計余量，有些可能還要考慮系統結構系統散熱的問題等等。 五、外設模塊 外圍設備，這是一個泛泛的說法，可以說是內容最豐富的部分。主芯片的功能再強大也需要通過外設來接收外部數據，通過外設實現特定的功能。如按鍵，紅外遙控，數碼管，音視頻輸入輸出，ADC，DAC，網口，甚至系統中的射頻電路部分，都可以稱為系統的外設。每種外設實現一定的功能，主芯片通過不同的接口來完成控制。我們常見的IIC，SPI，UART，IIS，CAN，RS485，MII，RMII，USB等等這些都是通信協議，用來實現主芯片和外設之間的通信控制。正是由于外設的種類太多，對待這些知識的態度就是用到哪學到哪。畢竟協議的學習是枯燥的，單純看時序圖很難找到感覺。在項目中遇到了再去學習，遇到問題再去解決，最好再用示波器抓抓信號，和時序圖做做比較。理論加上實踐，上手就會快很多。幾個項目做下來，常用的協議也就會接觸的七七八八了。 實際的系統千差萬別，有些系統除了主芯片外為了某些特定功能(如音視頻編解碼)會用一個獨立的協處理器單獨處理部分功能;有些系統可能會存在不止一種ROM(如用EEPROM保存配置數據，NOR Flash保存程序，NAND Flash保存大規模的數據信息等);有些系統會把ROM/RAM集成到主芯片當中(如一些簡單的MCU);有些系統會把調試模塊和某些外設復用……但不管怎樣，多多少少你都會找到這些模塊的影子。掌握了系統劃分的金鑰匙，遇到再復雜的系統也能夠把它分解成功能單一的模塊，然后再各個擊破的去學習。反過來，當我們做一個新項目的時候，也需要從這幾個方面去考慮。我們要選擇哪種主芯片?存儲類型選擇什么?容量大小是多少?采用哪種調試方式?供電電流多大?有幾種電壓?需要哪些外設?看到了吧，系統就是這么簡單。 |
