所有帶有數字介面的裝置，如手錶、微波爐、錄影機、汽車等，都使用嵌入式系統，有些嵌入式系統還包含作業系統，但大多數嵌入式系統都是由單個程式實現整個控制邏輯。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體層、中間層、系統軟體層和應用軟體層。
1、硬體層：嵌入式微處理器、儲存器、通用裝置介面和I/O介面。
嵌入式核心模組=微處理器+電源電路+時鐘電路+儲存器
Cache：位於主存和嵌入式微處理器核心之間，存放的是最近一段時間微處理器使用最多的程式程式碼和資料。它的主要目標是減小儲存器給微處理器核心造成的儲存器訪問瓶頸，使處理速度更快。
2、中間層(也稱為硬體抽象層HAL或者板級支援包BSP).
它將系統上層軟體和底層硬體分離開來，使系統上層軟體開發人員無需關係底層硬體的具體情況，根據BSP層提供的介面開發即可。BSP有兩個特點：硬體相關性和作業系統相關性。
設計一個完整的BSP需要完成兩部分工作：
A、 嵌入式系統的硬體初始化和BSP功能。
片級初始化：純硬體的初始化過程，把嵌入式微處理器從上電的預設狀態逐步設定成系統所要求的工作狀態。
板級初始化：包含軟硬體兩部分在內的初始化過程，為隨後的系統初始化和應用程式建立硬體和軟體的執行環境。
系統級初始化：以軟體為主的初始化過程，進行作業系統的初始化。
B、 設計硬體相關的裝置驅動。
3、系統軟體層：由RTOS、檔案系統、GUI、網路系統及通用元件模組組成。
RTOS是嵌入式應用軟體的基礎和開發平臺。
4、應用軟體：由基於實時系統開發的應用程式組成。
嵌入式晶片體系結構介紹
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，具有較高的效能，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體，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型別有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM/ StrongARM系列等。其中Arm/StrongArm是專為手持裝置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體辦法避免流水線中的資料相關問題。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。這些系列產品為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晶片設計公司，它採用精簡指令系統計算結構(RISC)來設計晶片。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架構晶片之一，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。目前隨著RISC體系結構遭到x86晶片的競爭，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，也就為除英特爾外的大多數晶片廠商所採用。
2.嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)
嵌入式微控制器的典型代表是微控制器，從70年代末微控制器出現到今天，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裝置中仍然有著極其廣泛的應用。微控制器晶片內部整合ROM/EPROM、RAM、匯流排、匯流排邏輯、定時/計數器、看門狗、I/O、序列口、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，並且有支援I2C、CAN-Bus、LCD及眾多專用MCU和相容系列。目前MCU佔嵌入式系統約70%的市場份額。近來Atmel出產的Avr微控制器由於其集成了FPGA等器件，所以具有很高的價效比，勢必將推動微控制器獲得更高的發展。
3.嵌入式DSP處理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
DSP處理器是專門用於訊號處理方面的處理器，其在系統結構和指令演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的理論演算法在70年代就已經出現，但是由於專門的DSP處理器還未出現，所以這種理論演算法只能通過MPU等由分立元件實現。MPU較低的處理速度無法滿足DSP的演算法要求，其應用領域僅僅侷限於一些尖端的高科技領域。隨著大規模積體電路技術發展，1982年世界上誕生了首枚DSP晶片。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，隨著CMOS技術的進步與發展，第二代基於CMOS工藝的DSP晶片應運而生，其儲存容量和運算速度都得到成倍提高，成為語音處理、影象硬體處理技術的基礎。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訊和計算機方面。90年代後，DSP發展到了第五代產品，整合度更高，使用範圍也更加廣闊。目前最為廣泛應用的是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。根據晶片廠商採用不同的IP核，可以分為以下幾類：
StarCore
Freescale
飛思卡爾數字訊號處理器採用StarCore技術，是業內最高效能的可程式設計器件，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充套件的解決方案，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慧的世界。多核晶片主要包括：MSC8122: 帶有乙太網的四核16位DSP，MSC8126: 帶有乙太網、TCOP和VCOP的四核16位DSP，MSC8144: 四核DSP，MSC8152: 高效能雙核DSP，MSC8154: 高效能四核DSP，MSC8154E: 帶有安全功能的高效能四核DSP，MSC8156: 高效能六核DSP，MSC8156E: 帶有安全功能的高效能六核DSP，MSC8157: MSC8157寬頻無線接入DSP，MSC8158: MSC8158寬頻無線接入DSP，MSC8252: 高效能雙核DSP，MSC8254: 高效能四核DSP，MSC8256: 高效能六核DSP 。單核晶片主要包括： MSC8151: 高效能單核DSP，MSC8251: 高效能單核DSP。
4.嵌入式片上系統(System On Chip)
SoC追求產品系統最大包容的整合器件，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體無縫結合，直接在處理器片內嵌入作業系統的程式碼模組。而且SOC具有極高的綜合性，在一個矽片內部運用VHDL等硬體描述語言，實現一個複雜的系統。使用者不需要再像傳統的系統設計一樣，繪製龐大複雜的電路板，一點點的連線焊制，只需要使用精確的語言，綜合時序設計直接在器件庫中呼叫各種通用處理器的標準，然後通過模擬之後就可以直接交付晶片廠商進行生產。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，所以大部分都不為使用者所知，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晶片等。預計不久的將來，一些大的晶片公司將通過推出成熟的、能佔領多數市場的SOC晶片，一舉擊退競爭者。SOC晶片也將在聲音、影象、影視、網路及系統邏輯等應用領域中發揮重要作用。
