开发板（demoboard）是用来进行嵌入式系统开发的电路板，包括中央处理器、存储器、输入设备、输出设备、数据通路/汇流排和外部资源接口等一系列硬体组件。在一般的嵌入式系统开发过程中，硬体一般被分成两个平台，一个是开发平台（host），一个是目标平台（target）即开发板。在此描述的开发平台指的是使用计算机，通过传输的界面，例如串口（RS-232）、USB、并口、或者网路（Ethernet）与目标平台连线。

开发板一般由嵌入式系统开发者根据开发需求自己订製，也可由用户自行研究设计。开发板是为初学者了解和学习系统的硬体和软体，同时部分开发板也提供的基础集成开发环境和软体原始码和硬体原理图等。常见的开发板有51、ARM、FPGA、DSP开发板。

嵌入式系统开发，要先选定满足自己开发所需型号CPU、FPGA、DSP，其次根据选定型号的CPU、FPGA、DSP等选择支持选定晶片的开发板範围。再次，优选开发板提供的开发环境及技术支持的能力和水平。最后还要考虑开发板板子除了集成CPU、FPGA、DSP等之外，还需要较完善输入及输出的界面，如键盘和LCD，程式下载接口、记忆体（RAM）、FlashROM、电源模组等。同时为了开发初期的调试方便，还会引出几个特殊的引脚，如JTAG接口、USB和串口等，以供外接的调试模组所使用。

当硬体及规格选定完成后，接下来就是进入最开始的系统开发与建立开发环境。如果项目所使用的嵌入式作业系统不是自己开发，而是向其他厂商购买的话，大都提供集成式开发环境（IDE）与仿真器（Emulator）让开发者可以加速整个开发的过程。当你拿到的是系统厂商已经移植好的作业系统，并且确定有给予充分的相关资料之后，就可以针对自己的目标平台做集成的动作。

选定作业系统之后，通常都会指定开发平台上所使用的各项开发工具，例如编译器、连线器等。开发时需要设定的编译参数会依据每个环境不同而有所差异。这个部分必须依据硬体规格与指示说明编译出一个可以运行的映像档案，然后通过烧录工具烧录到目标平台上。

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1）51系列单片机

51 单片机目前已有多种型号， 8031/8051/8751是Intel公司早期的产品，而 ATMEL 公司的AT89C51、AT89S52则更实用。ATMEL公司的51系列还有AT89C2051、AT89C1051等品种，这些晶片是在AT89C51的基础上将一些功能精简掉后形成的精简版。而市场上目前供货比较足的晶片还要算ATMEL 的51、52 晶片， HYUNDAI 的GMS97 系列，WINBOND 的78e52，78e58，77e58 等。

2）PIC系列单片机

在全球都可以看到PIC单片机从电脑的外设、家电控制、电讯通信、智慧型仪器、汽车电子到金融电子各个领域的广泛套用。PIC系列单片机又分：基本级系列，如PIC16C5X，适用于各种对成本要求严格的家电产品选用；中级系列，如PIC12C6XX，该级产品其性能很高，如内部带有A/D变换器、E2PROM数据存储器、比较器输出、PWM输出、I2C和SPI等接口；PIC中级系列产品适用于各种高、中和低档的电子产品的设计中。高级系列，如PIC17CXX 具有丰富的I/O控制功能，并可外接扩展EPROM和RAM，适用于高、中档的电子设备中使用。

3）AVR系列单片机

AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机可以广泛套用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。

4）ARM开发板

ARM开发板是以ARM核心晶片的嵌入式开发版，包括ARM7，ARM9，ARM11，Cortex-M，Cortex-A，Cortex-R三个系列的核心而成的开发板，主要特点是速度快，库档案统一，并且有利于进行开发。目前包括ATMEL,NXP,ST,Freescale等晶片都推出了基于ARM核心的晶片，和相应的开发板。

ARM9开发板

CPLD(Complex Programmable Logic Device)複杂可程式逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构複杂，属于大规模积体电路範围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字积体电路。其基本设计方法是藉助集成开发软体平台，用原理图、硬体描述语言等方法，生成相应的目标档案，通过下载电缆（“在系统”编程）将代码传送到目标晶片中，实现设计的数字系统。

许多公司如今都开发出了CPLD可程式逻辑器件。比较典型的就是Altera、Lattice、Xilinx世界三大权威公司的产品，这里给出常用晶片： Altera EPM7128S(PLCC84)、Lattice LC4128V (TQFP100)、Xilinx XC95108 (PLCC84)

FPGA是英文Field－Programmable Gate Array的缩写，即现场可程式门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可程式器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用积体电路（ASIC）领域中的一种半定製电路而出现的，既解决了定製电路的不足，又克服了原有可程式器件门电路数有限的缺点。

目前FPGA的品种很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。

DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数位讯号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数位讯号，再对数位讯号进行修改、删除、强化，并在其他系统晶片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可程式性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条複杂指令程式，远远超过通用微处理器，是数位化电子世界中日益重要的电脑晶片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。

目前主流的DSP晶片主要有TI公司的TI 2000系列、TI 5000系列、TI6000系列以及ADI公司的ADI DSP系列。

ARM 即Advanced RISCMachines的缩写是对一类微处理器的通称. ARM同时还是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软体。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式套用等。

目前ARM的主流分以下几类：

ARM7TDMI 套用于Game Boy Advance，Nintendo DS，iPod

ARM9TDMI Armadillo，GP32，GP2X（第一颗核心）, Tapwave Zodiac（Motorolai. MX1）；GP2X（第二颗核心）

ARM9E Nintendo DS，NokiaN-GageConexant 802.11 chips；ST Micro STR91xF，

ARM11 Nokia N93，Zune，Nokia N800，NOKIA E72

Cortex Texas Instruments OMAP3； Broadcomis a user；Luminary Micro[3] 微控制器家族

MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked piped stages)，其机制是儘量利用软体办法避免流水线中的数据相关问题。

MIPS最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研製出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司採用构成各种工作站和计算机系统。

可以说，MIPS是卖的最好的RISC CPU，从任何地方，如Sony， Nintendo的游戏机，Cisco的路由器和SGI超级计算机，都可以看见MIPS产品在销售。和英特尔相比，MIPS的授权费用比较低，也就为除英特尔外的大多数晶片厂商所採用。之后，MIPS公司发生战略变化，开始以嵌入式系统为重心，陆续开发了高性能、低功耗的32位处理器核心（core）MIPS324Kc与高性能64位处理器核心MIPS64 5Kc。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器核心。

MIPS32 4KcTM 处理器是採用MIPS技术特定为片上系统(System-On-a-Chip)而设计的高性能、低电压 32位MIPS RISC 核心。

MIPS 64 20Kc的浮点能力强，可以组成不同的系统，从一个处理器的Octane工作站到64个处理器的Origin 2000伺服器;这种CPU更适合图形工作站使用。MIPS最新的R12000晶片已经在SGI的伺服器中得到套用，目前其主频最大可达400MHz。

MIPS K系列微处理器是目前仅次于ARM的用得最多的处理器之一（1999年以前MIPS是世界上用得最多的处理器），其套用领域覆盖游戏机、路由器、雷射印表机、掌上电脑等各个方面。 MIPS除了在手机中套用的比例极小外，在一般数字消费性、网路语音、个人娱乐、通信与商务套用市场有着相当不错的成绩。而其套用最为广泛的应属家庭视听电器（包含机顶盒）、网通产品以及汽车电子等方面。

PowerPC 是一种精简指令集（RISC）架构的中央处理器（CPU），其基本的设计源自IBM（国际商用机器公司）的POWER（Performance Optimized With Enhanced RISC；《IBM Connect 电子报》2007年8月号译为“增强RISC性能最佳化”）架构。二十世纪九十年代，IBM(国际商用机器公司)、Apple（苹果公司）和Motorola（摩托罗拉）公司开发PowerPC晶片成功，并製造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。

PowerPC 处理器有广泛的实现範围，包括从诸如 Power4 那样的高端伺服器 CPU 到嵌入式 CPU 市场（任天堂 Gamecube 使用了 PowerPC）。PowerPC 处理器有非常强的嵌入式表现，因为它具有优异的性能、较低的能量损耗以及较低的散热量。除了象串列和乙太网控制器那样的集成 I/O，该嵌入式处理器与“台式机”CPU 存在非常显着的区别。例如，4xx 系列 PowerPC 处理器缺乏浮点运算，并且还使用一个受软体控制的 TLB 进行记忆体管理，而不是象台式机晶片中那样採用反转页表。

嵌入式系统硬体层的核心是嵌入式微处理器，嵌入式微处理器与通用CPU最大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专用设计的系统中，它将通用CPU许多由板卡完成的任务集成在晶片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化，同时还具有很高的效率和可靠性。

嵌入式微处理器的体系结构可以採用冯·诺依曼体系或哈佛体系结构；指令系统可以选用精简指令系统（Reduced Instruction Set Computer，RISC）和複杂指令系统CISC（Complex Instruction Set Computer，CISC）。RISC计算机在通道中只包含最有用的指令，确保数据通道快速执行每一条指令，从而提高了执行效率并使CPU硬体结构设计变得更为简单。

嵌入式微处理器有各种不同的体系，即使在同一体系中也可能具有不同的时钟频率和数据汇流排宽度，或集成了不同的外设和接口。据不完全统计，目前全世界嵌入式微处理器已经超过1000多种，体系结构有30多个系列，其中主流的体系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但与全球PC市场不同的是，没有一种嵌入式微处理器可以主导市场，仅以32位的产品而言，就有100种以上的嵌入式微处理器。嵌入式微处理器的选择是根据具体的套用而决定的。

嵌入式系统需要存储器来存放和执行代码。嵌入式系统的存储器包含Cache、主存和辅助存储器。

Cache是一种容量小、速度快的存储器阵列它位于主存和嵌入式微处理器核心之间，存放的是最近一段时间微处理器使用最多的程式代码和数据。在需要进行数据读取操作时，微处理器儘可能的从Cache中读取数据，而不是从主存中读取，这样就大大改善了系统的性能，提高了微处理器和主存之间的数据传输速率。Cache的主要目标就是：减小存储器（如主存和辅助存储器）给微处理器核心造成的存储器访问瓶颈，使处理速度更快，实时性更强。在嵌入式系统中Cache全部集成在嵌入式微处理器内，可分为数据Cache、指令Cache或混合Cache，Cache的大小依不同处理器而定。一般中高档的嵌入式微处理器才会把Cache集成进去。

主存是嵌入式微处理器能直接访问的暂存器，用来存放系统和用户的程式及数据。它可以位于微处理器的内部或外部，其容量为256KB~1GB，根据具体的套用而定，一般片记忆体储器容量小，速度快，片外存储器容量大。常用作主存的存储器有：ROM类 NOR Flash、EPROM和PROM等。RAM类 SRAM、DRAM和SDRAM等。其中NOR Flash 凭藉其可擦写次数多、存储速度快、存储容量大、价格便宜等优点，在嵌入式领域内得到了广泛套用。

辅助存储器用来存放大数据量的程式代码或信息，它的容量大、但读取速度与主存相比就慢的很多，用来长期保存用户的信息。

嵌入式系统中常用的外存有：硬碟、NAND Flash、CF卡、MMC和SD卡等。

嵌入式系统和外界互动需要一定形式的通用设备接口，如A/D、D/A、I/O等，外设通过和片外其他设备的或感测器的连线来实现微处理器的输入/输出功能。每个外设通常都只有单一的功能，它可以在晶片外也可以内置晶片中。外设的种类很多，可从一个简单的串列通信设备到非常複杂的802.11无线设备。

目前嵌入式系统中常用的通用设备接口有A/D（模/数转换接口）、D/A（数/模转换接口），I/O接口有RS-232接口（串列通信接口）、Ethernet（乙太网接口）、USB（通用串列汇流排接口）、音频接口、VGA视频输出接口、I2C（现场汇流排）、SPI（串列外围设备接口）和IrDA（红外线接口）等。

大部分嵌入式硬体都需要某种类型的软体进行初始化和管理。直接与一个硬体互相作用并控制这一硬体的软体称为设备驱动程式（device driver）。所有需要软体的嵌入式系统，在它们的系统软体层都需要设备驱动程式软体。设备驱动程式是初始化硬体的软体库，它们管理着高层软体对硬体的访问，它是硬体与作业系统、中间件和套用层之间联络的纽带。具体来说，这类驱动程式包括主处理器体系结构专用的功能性驱动程式、存储器和存储器管理驱动程式、汇流排初始化和事务驱动程式、还有电路板层和主CPU层次的I/O初始化和控制驱动程式（如用于网路、图形、输入设备、存储设备、调试I/O等）。

设备驱动程式通常划分为体系结构专用（architecture-specific）设备驱动程式和通用（generic）设备驱动程式。体系结构专用设备驱动程式管理嵌入到主处理器（体系结构）中的硬体。体系结构专用驱动程式负责初始化主处理器内部的组件，这类驱动程式的具体事例包括片上存储器、集成的存储器管理器（MMU）和浮点硬体的驱动程式。通用设备驱动程式管理电路板上的硬体以及没有集成到主处理器中的硬体。在一个通用设备驱动程式中，通常包含一部分体系结构专用的原始码，因为主处理器是中央控制单元，要访问电路板上的任何组件通常都要经过主处理器。然而，通用驱动程式也可以管理不被特定的处理器所专用的板级硬体，这就意味着一个通用驱动程式可以配置套用到许多体系结构中去，只要该结构中包含该驱动程式对应的硬体。通用驱动程式包含初始化和管理对电路板上剩余主要组件进行访问的代码，这些主要组件包括板级汇流排（I2C、PCI、PCMCIA等）、片外存储器（控制器、2级以上高速快取、快闪记忆体等）和片外I/O（乙太网、RS-232、显示器、滑鼠等）。

资讯时代，数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机，为嵌入式市场展现了美好的前景，同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战，从中我们可以看出未来嵌入式系统的几大发展趋势：

1．嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬体系统本身，同时还需要提供强大的硬体开发工具和软体包支持。

目前很多厂商已经充分考虑到这一点，在主推系统的同时，将开发环境也作为重点推广。比如三星在推广Arm7，Arm9晶片的同时还提供开发板和版及支持包（BSP），而WindowCE在主推系统时也提供Embedded VC++作为开发工具，还有Vxworks的Tonado开发环境，DeltaOS的Limda编译环境等等都是这一趋势的典型体现。当然，这也是市场竞争的结果。

2．网路化、信息化的要求随着网际网路技术的成熟、频宽的提高日益提高，使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰柜、微波炉等功能不再单一，结构更加複杂。

这就要求晶片设计厂商在晶片上集成更多的功能，为了满足套用功能的升级，设计师们一方面採用更强大的嵌入式处理器如32位、64位RISC晶片或信号处理器DSP增强处理能力，同时增加功能接口，如USB，扩展汇流排类型，如CAN BUS，加强对多媒体、图形等的处理，逐步实施片上系统（SOC）的概念。软体方面採用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功能複杂性，简化应用程式设计、保障软体质量和缩短开发周期。如HP

3．网路互联成为必然趋势。

未来的嵌入式设备为了适应网路发展的要求，必然要求硬体上提供各种网路通信接口。传统的单片机对于网路支持不足，而新一代的嵌入式处理器已经开始内嵌网路接口，除了支持TCP/IP协定，还有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口中的一种或者几种，同时也需要提供相应的通信组网协定软体和物理层驱动软体。软体方面系统系统核心支持网路模组，甚至可以在设备上嵌入Web浏览器，真正实现随时随地用各种设备上网。

4．精简系统核心、算法，降低功耗和软硬体成本。

未来的嵌入式产品是软硬体紧密结合的设备，为了减低功耗和成本，需要设计者儘量精简系统核心，只保留和系统功能紧密相关的软硬体，利用最低的资源实现最适当的功能，这就要求设计者选用最佳的编程模型和不断改进算法，最佳化编译器性能。因此，既要软体人员有丰富的硬体知识，又需要发展先进嵌入式软体技术，如Java、Web和WAP等。

5．提供友好的多媒体人机界面

嵌入式设备能与用户亲密接触，最重要的因素就是它能提供非常友好的用户界面。图像界面，灵活的控制方式，使得人们感觉嵌入式设备就象是一个熟悉的老朋友。这方面的要求使得嵌入式软体设计者要在图形界面，多媒体技术上痛下苦功。手写文字输入、语音拨接、收发电子邮件以及彩色图形、图像都会使使用者获得自由的感受。目前一些先进的PDA在显示萤幕上已实现汉字写入、短讯息语音发布，但一般的嵌入式设备距离这个要求还有很长的路要走。