所有帶有數字接口的設備，如手錶、微波爐、錄像機、汽車等，都使用嵌入式系統，有些嵌入式系統還包含操作系統，但大多數嵌入式系統都是由單個程序實現整個控制邏輯。下面是小編整理的關於嵌入式系統體系結構，歡迎大家參考!
嵌入式系統體系結構：
嵌入式系統的組成包含了硬件層、中間層、系統軟件層和應用軟件層。
1、硬件層：嵌入式微處理器、存儲器、通用設備接口和I/O接口。
嵌入式核心模塊=微處理器+電源電路+時鐘電路+存儲器
Cache：位於主存和嵌入式微處理器內核之間，存放的是最近一段時間微處理器使用最多的程序代碼和數據。它的主要目標是減小存儲器給微處理器內核造成的存儲器訪問瓶頸，使處理速度更快。
2、中間層(也稱爲硬件抽象層HAL或者板級支持包BSP).
它將系統上層軟件和底層硬件分離開來，使系統上層軟件開發人員無需關係底層硬件的具體情況，根據BSP層提供的接口開發即可。BSP有兩個特點：硬件相關性和操作系統相關性。
設計一個完整的BSP需要完成兩部分工作：
A、 嵌入式系統的硬件初始化和BSP功能。
片級初始化：純硬件的初始化過程，把嵌入式微處理器從上電的默認狀態逐步設置成系統所要求的工作狀態。
板級初始化：包含軟硬件兩部分在內的初始化過程，爲隨後的系統初始化和應用程序建立硬件和軟件的運行環境。
系統級初始化：以軟件爲主的初始化過程，進行操作系統的初始化。
B、 設計硬件相關的設備驅動。
3、系統軟件層：由RTOS、文件系統、GUI、網絡系統及通用組件模塊組成。
RTOS是嵌入式應用軟件的基礎和開發平臺。
4、應用軟件：由基於實時系統開發的應用程序組成。
嵌入式芯片體系結構介紹
1.嵌入式微處理器(Micro Processor Unit，MPU)
嵌入式微處理器是由通用計算機中的CPU演變而來的。它的特徵是具有32位以上的處理器，具有較高的性能，當然其價格也相應較高。但與計算機處理器不同的是，在實際嵌入式應用中，只保留和嵌入式應用緊密相關的功能硬件，去除其他的冗餘功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實現嵌入式應用的特殊要求。和工業控制計算機相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優點。目前主要的嵌入式處理器類型有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等。其中Arm/StrongArm是專爲手持設備開發的嵌入式微處理器，屬於中檔的價位。
Power PC：
由IBM、Apple和Motorola聯合開發，並製造出基於PowerPC的`多處理器計算機。PowerPC架構具有可伸縮性好、方便靈活的特點。主要有以下產品使用Power PC微處理器
蘋果公司：Power Macintosh系列、PowerBook系列(1995年以後的產品)、iBook系列、iMac系列(2005年以前的產品)、eMac系列產品。
任天堂：GameCube 和 Wii。
Sony：PlayStation 3。
MIPS：
MIPS是世界上很流行的一種RISC處理器。MIPS的意思“無內部互鎖流水級的微處理器”(Microprocessor without interlocked piped stages)，其機制是儘量利用軟件辦法避免流水線中的數據相關問題。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大學Hennessy教授領導的研究小組研製出來的。MIPS公司的R系列就是在此基礎上開發的RISC工業產品的微處理器。這些系列產品爲很多計算機公司採用構成各種工作站和計算機系統。MIPS技術公司是美國著名的芯片設計公司，它採用精簡指令系統計算結構(RISC)來設計芯片。和英特爾採用的複雜指令系統計算結構(CISC)相比，RISC具有設計更簡單、設計週期更短等優點，並可以應用更多先進的技術，開發更快的下一代處理器。MIPS是出現最早的商業RISC架構芯片之一，新的架構集成了所有原來MIPS指令集，並增加了許多更強大的功能。MIPS處理器是八十年代中期RISC CPU設計的一大熱點。MIPS是賣的最好的RISC CPU，可以從任何地方，如Sony， Nintendo的遊戲機，Cisco的路由器和SGI超級計算機，看見MIPS產品在銷售。目前隨着RISC體系結構遭到x86芯片的競爭，MIPS有可能是起初RISC CPU設計中唯一的一個在本世紀盈利的。和英特爾相比，MIPS的授權費用比較低，也就爲除英特爾外的大多數芯片廠商所採用。
2.嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)
嵌入式微控制器的典型代表是單片機，從70年代末單片機出現到今天，雖然已經經過了20多年的歷史，但這種8位的電子器件目前在嵌入式設備中仍然有着極其廣泛的應用。單片機芯片內部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調製輸出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各種必要功能和外設。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統工業的主流。微控制器的片上外設資源一般比較豐富，適合於控制，因此稱微控制器。由於MCU低廉的價格，優良的功能，所以擁有的品種和數量最多，比較有代表性的包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K系列以及 MCU 8XC930/931、C540、C541，並且有支持I2C、CAN-Bus、LCD及衆多專用MCU和兼容系列。目前MCU佔嵌入式系統約70%的市場份額。近來Atmel出產的Avr單片機由於其集成了FPGA等器件，所以具有很高的性價比，勢必將推動單片機獲得更高的發展。
3.嵌入式DSP處理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
DSP處理器是專門用於信號處理方面的處理器，其在系統結構和指令算法方面進行了特殊設計，具有很高的編譯效率和指令的執行速度。在數字濾波、FFT、譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規模的應用。DSP的理論算法在70年代就已經出現，但是由於專門的DSP處理器還未出現，所以這種理論算法只能通過MPU等由分立元件實現。MPU較低的處理速度無法滿足DSP的算法要求，其應用領域僅僅侷限於一些尖端的高科技領域。隨着大規模集成電路技術發展，1982年世界上誕生了首枚DSP芯片。其運算速度比MPU快了幾十倍，在語音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應用。至80年代中期，隨着CMOS技術的進步與發展，第二代基於CMOS工藝的DSP芯片應運而生，其存儲容量和運算速度都得到成倍提高，成爲語音處理、圖像硬件處理技術的基礎。到80年代後期，DSP的運算速度進一步提高，應用領域也從上述範圍擴大到了通信和計算機方面。90年代後，DSP發展到了第五代產品，集成度更高，使用範圍也更加廣闊。目前最爲廣泛應用的是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的應用範圍。根據芯片廠商採用不同的IP核，可以分爲以下幾類：
StarCore
Freescale
飛思卡爾數字信號處理器採用StarCore技術，是業內最高性能的可編程器件，可滿足基帶、航空航天、國防、醫療和測試與測量市場的需求。我們設計的StarCore DSP系列產品提供全面靈活擴展的解決方案，幫助客戶加快產品上市。StarCore DSP具有低功耗、低成本的顯著特點，是下一代設計的理想解決方案。通過新一代創新實現更加智能的世界。多核芯片主要包括：MSC8122: 帶有以太網的四核16位DSP，MSC8126: 帶有以太網、TCOP和VCOP的四核16位DSP，MSC8144: 四核DSP，MSC8152: 高性能雙核DSP，MSC8154: 高性能四核DSP，MSC8154E: 帶有安全功能的高性能四核DSP，MSC8156: 高性能六核DSP，MSC8156E: 帶有安全功能的高性能六核DSP，MSC8157: MSC8157寬帶無線接入DSP，MSC8158: MSC8158寬帶無線接入DSP，MSC8252: 高性能雙核DSP，MSC8254: 高性能四核DSP，MSC8256: 高性能六核DSP 。單核芯片主要包括： MSC8151: 高性能單核DSP，MSC8251: 高性能單核DSP。
4.嵌入式片上系統(System On Chip)
SoC追求產品系統最大包容的集成器件，是目前嵌入式應用領域的熱門話題之一。SOC最大的特點是成功實現了軟硬件無縫結合，直接在處理器片內嵌入操作系統的代碼模塊。而且SOC具有極高的綜合性，在一個硅片內部運用VHDL等硬件描述語言，實現一個複雜的系統。用戶不需要再像傳統的系統設計一樣，繪製龐大複雜的電路板，一點點的連接焊制，只需要使用精確的語言，綜合時序設計直接在器件庫中調用各種通用處理器的標準，然後通過仿真之後就可以直接交付芯片廠商進行生產。由於絕大部分系統構件都是在系統內部，整個系統就特別簡潔，不僅減小了系統的體積和功耗，而且提高了系統的可靠性，提高了設計生產效率。由於SOC往往是專用的，所以大部分都不爲用戶所知，比較典型的SOC產品是Philips的Smart XA。少數通用系列如Siemens的TriCore，Motorola的M-Core，某些ARM系列器件，Echelon和Motorola聯合研製的Neuron芯片等。預計不久的將來，一些大的芯片公司將通過推出成熟的、能佔領多數市場的SOC芯片，一舉擊退競爭者。SOC芯片也將在聲音、圖像、影視、網絡及系統邏輯等應用領域中發揮重要作用。
