電子設(shè)備中MCU類(lèi)VS Linux類(lèi) 不同的存儲(chǔ)方式

日常生活離不開(kāi)各類(lèi)電子產(chǎn)品，我們常見(jiàn)的電子產(chǎn)品通常以電路板作為載體，包含信息采集，信息處理，存儲(chǔ)，執(zhí)行等功能。

對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)，比起電路板，說(shuō)開(kāi)發(fā)板可能更親切一些。由于工程師在研發(fā)初期，大都在開(kāi)發(fā)板上驗(yàn)證功能，可以說(shuō)開(kāi)發(fā)板是所有電子設(shè)備最原始的狀態(tài)。開(kāi)發(fā)板與存儲(chǔ)之間有什么樣的關(guān)聯(lián)呢？

開(kāi)發(fā)板：MCU類(lèi)VS Linux類(lèi) 不同的存儲(chǔ)方式

根據(jù)處理器類(lèi)型，開(kāi)發(fā)板一般分為兩類(lèi)：MCU類(lèi)和 Linux 類(lèi)。它們二者的存儲(chǔ)方式還是有很大的差異的。

首先是MCU類(lèi)開(kāi)發(fā)板，MCU就是工程師口中的單片機(jī)，采用MCU的系統(tǒng)一般僅需要簡(jiǎn)單的操作或者控制，比如接收按鈕或按鍵的輸入信號(hào)，按照事先編好的程序，指揮馬達(dá)和LCD的外圍功能電路動(dòng)作。

下圖就是一個(gè)MCU系統(tǒng)的主要組成部分：

可以很明顯的看出來(lái)MCU類(lèi)的開(kāi)發(fā)板它的存儲(chǔ)功能靠?jī)?nèi)部存儲(chǔ)就足夠了。

內(nèi)部存儲(chǔ)分為ROM和RAM兩大類(lèi)，存儲(chǔ)空間大小在幾十到幾百KB不等。如果不運(yùn)行操作系統(tǒng)和圖形系統(tǒng)，MCU控制指令和代碼就會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單，內(nèi)部ROM和RAM可以滿(mǎn)足大多數(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)存儲(chǔ)要求。

另外一類(lèi)是Linux類(lèi)開(kāi)發(fā)板，這類(lèi)開(kāi)發(fā)板的處理器我們最常見(jiàn)的有Arm Cortex A系列。

目前主流Linux開(kāi)發(fā)板運(yùn)行的是Linux系統(tǒng)，采用的多是Arm Cortex A系列的處理器。同Windows操作系統(tǒng)一樣，Linux是一種開(kāi)放源代碼，功能強(qiáng)大、可靠、穩(wěn)定性強(qiáng)、靈活而且具有極大的伸縮性的操作系統(tǒng)。

從下圖可以看出，Arm Cortex A處理器的內(nèi)部存儲(chǔ)有96KB的ROM和128KB的RAM。

如果不跑操作系統(tǒng)，做一些簡(jiǎn)單的輸入輸出控制，代碼量不多的話(huà)，自帶的內(nèi)部存儲(chǔ)ROM和RAM是夠用的。但是Arm Cortex A處理器的運(yùn)算資源很強(qiáng)大，通常是使用在嵌入式產(chǎn)品上，嵌入式產(chǎn)品的軟件是需要跑Linux操作系統(tǒng)的。

它的軟件方面主要分為兩大塊：Linux內(nèi)核和用戶(hù)應(yīng)用程序。如果Linux使用比較輕量級(jí)的busybox來(lái)做文件系統(tǒng)，使用版本比較低的內(nèi)核kernel 3.2最終編譯完后，Linux內(nèi)核鏡像大小在4-10M，最精簡(jiǎn)的文件系統(tǒng)就在16M左右，除此之外，用戶(hù)另外用戶(hù)肯定會(huì)在這個(gè)系統(tǒng)之上搭建自己的復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯，要想支撐起比較復(fù)雜的用戶(hù)應(yīng)用程序，僅靠處理器的內(nèi)部存儲(chǔ)空間顯然是不夠的。

大家看看手邊的Linux開(kāi)發(fā)板，不難發(fā)現(xiàn)他們都額外增加了獨(dú)立的存儲(chǔ)芯片：SDARM和FLASH。

Linux開(kāi)發(fā)板上的外部存儲(chǔ)芯片

典型的Linux開(kāi)發(fā)板，比如大家都很熟悉的樹(shù)莓派4，使用的外部存儲(chǔ)芯片就是美光的8GB LPDDR4 SDRAM。

或許有人就疑惑了：為什么是外接存儲(chǔ)芯片，而不是直接在處理器芯片內(nèi)置大容量Flash和RAM？

原因有很多，比如成本問(wèn)題。如果單純的加大RAM會(huì)占用很多硅片面積，這也會(huì)直接導(dǎo)致芯片價(jià)格的增加。在同樣的硅片上，占用硅片面積大會(huì)使得切割出來(lái)的芯片晶圓數(shù)量減少。再者，RAM的工藝繁雜，RAM所占硅片的面積大，就會(huì)容易產(chǎn)生缺陷，導(dǎo)致芯片的整體良品率下降。

外部存儲(chǔ)芯片如何與處理器進(jìn)行工作的呢？

把Linux開(kāi)發(fā)板看成一個(gè)大工廠(chǎng)，處理器是加工車(chē)間，外部的存儲(chǔ)芯片則相當(dāng)于倉(cāng)庫(kù)。為了提升工廠(chǎng)的產(chǎn)能，一是提高處理器的性能，這樣可以提升加工車(chē)間的效率；二是縮短原材料從倉(cāng)庫(kù)到加工車(chē)間的時(shí)間，中間的臨時(shí)小倉(cāng)庫(kù)，堆放目前專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)的產(chǎn)品的原材料，可以大大縮短制造時(shí)間。小倉(cāng)庫(kù)相當(dāng)于存儲(chǔ)芯片中的DDR SDRAM，大倉(cāng)庫(kù)則相當(dāng)于存儲(chǔ)芯片中的Flash。

開(kāi)發(fā)板上的DDR SDRAM用來(lái)保存用戶(hù)程序在運(yùn)行時(shí)使用到的數(shù)據(jù)。而Flash，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)應(yīng)用程序等，就如電腦中的硬盤(pán)作用。

處理器，DDR SDRAM和Flash之間是如何進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模?/strong>