[架构之路-11]：目标系统 - 架构 - 嵌入式系统软件+硬件的基本通用架构

Posted 2022-09-28 文火冰糖的硅基工坊

目录

前言：

第1章 计算机系统的通用架构

第2章 嵌入式系统的通用架构

第3章 嵌入式系统的开发模型

第4章 嵌入式系统的运行模型

第5章 SOC/FPGA芯片内部系统通用架构

第6章 嵌入式系统的演进历程

第7章 Linux嵌入式系统启动流程

第8章 嵌入式系统的示例

8.1 SOC芯片示例

8.2 硬件电路原理示例

8.3 硬件电路板示例

8.4 单片机SOC芯片架构

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前言：

本文是架构师架构的目标嵌入式系统的基本架构，后续会围绕这架构进行进一步的展开 。

第1章 计算机系统的通用架构

第2章 嵌入式系统的通用架构

（1）输入：嵌入是系统从外部进行各种输入电信号。

（2）处理：经过嵌入式系统硬件和软件的处理后。

（3）输出：由从各种输出接口输出各种电信号。

BSP/HRAL：系统软件与底层硬件分离开来

• 抽象性
• 硬件相关性：为系统软件提供操作硬件的方法
• 操作系统相关性

第3章 嵌入式系统的开发模型

下面这张图展现了CPU软件开发、DSP软件开发、FPGA软件开发、硬件电路开发的统一层次架构，这张图的FPGA部分将是本系列的基本框架。

第4章 嵌入式系统的运行模型

（1）数据处理网：是各种能够处理信号的硬件组成，包括CPU, DSP, NP, FPGA等。

（2）存储网：用于或永久性存储各种数据的设备，包括内存，Flash，I2C, SPI设备等等。

（3）传输网：用于传输数据的各种总线（硬件传输协议），如以太网，PCIe，local总线等。、

第5章 SOC/FPGA芯片内部系统通用架构

第6章 嵌入式系统的演进历程

 

第7章 Linux嵌入式系统启动流程

（1）bootstrap =》 在Soc芯片内部，由soc芯片厂家提供

（2）bootloader =》 uboot

（3）OS内核 =》 Linux内核 

（4）rootf根文件系统 =》存放各种工具、库、脚本、应用程序、数据等等。

（5）根文件夹系统中的应用程序 =》特定的应用程序

第8章 嵌入式系统的示例

所有的嵌入式系统的硬件，都是上述抽象的、通用的硬件架构的一个实例Instance。

8.1 SOC芯片示例

 （1）K2 ARM

• 4个ARM的核, 用于平台、传输、空口L2/L3协议栈

（2）K2 DSP

• 8个DSP核，用于运行空口L1协议栈

（3）公共电路

• GPS同步,  基站的时钟10m脉冲是通过FPGA实现的。
• 以太网接口: 后传以太网接口

8.2 硬件电路原理示例

对外接口

（1）backhual接口

• 两个1G速率以太网接口，可以RF45或SFP
• 同步以太网SYNCE
• PTP1588

（2）无线空口接口

• 2T2R天线：无线空口
• 蓝牙天线：通过蓝牙进行本地管理
• GPS：时钟同步

（3）通用接口

• 电源输入接口
• USB存储：存放启动文件、USB调试

RRU相关电路

• FPGA（频域数字中频处理：上下变频、削峰处理等）
• RFIC：模数转换、高频调制
• 射频前端
• 天线

内部接口

• （1）L2(ARM)与L3(ARM)接口：Linux操作系统内部的消息接口
• （2）L2(ARM)与L1(DSP)接口：同一个SOC之间ARM和DSP共享内存接口
• （3）L1(DSP)与RF数字中频接口(FPGA)：内部CPRI接口, 传送IQ数据
• （4）数字中频FPGA与RFIC接口：JESD接口
   

8.3 硬件电路板示例

8.4 单片机SOC芯片架构

（1）ARM出来

• ARM和

（2）调试

• JTAG

（3）系统控制器

• 电源管理
• 复位电路
• 时钟、锁相环
• 定时器
• 看门狗
• RTC
• 中断控制器

（4）内存与内存控制器

• SRAM控制器
• ROM控制器
• FLASH控制器
• 外部内存DRAM总线控制器

（5）外设与外设控制器-低速

• UART
• I2C
• SPI
• CAN总线
• USB
• Two wire接口
• PWM (脉冲电机控制）
• GPIO （通用输入输出端口）
• ADC （模数转换）
• 定时器输出
• 同步通信HDLC

（6）外设与外设控制器-高速

• 以太网
• PCIe  (上述单片机不支持）
• CPRI (上述单片机不支持）
• SRIO (上述单片机不支持）