嵌入式通识

作者不保证文档内容的准确性与真实性，请仔细甄别。本文章基于Bilibili-万能工科生炭烤鱼-《单片机学习缺失的第一课！适合小白的嵌入式通识》总结改编。

一、什么是嵌入式系统？

1. 定义是什么？

软件硬件可剪裁的，适用于应用系统的，对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有等严格要求的专用计算机系统。

2. 与我们常见的计算机系统有什么区别？

“嵌入”的意思就是将软件“写入”到硬件设备中，使其在特定的功能需求下稳定运行。

与普通电脑不同，嵌入式设备中的软件通常不能轻易更改。比如微波炉、洗衣机的按钮或汽车的中控系统，它们的功能在设计时就已固定，用户无法随意修改。嵌入式系统通常是专为特定用途设计的，因此修改的需求很少，同时考虑到成本和可靠性等因素，保持固定的软件设计往往是最优选择。

特征	通用计算机	嵌入式系统
外观和类型	可以直接看到，比如台式机、笔记本。按性能分为大型机、中型机、小型机和微机。	隐藏在设备内部，如家电、汽车系统等，应用范围广，外观各不相同。
组成	使用通用处理器，配有标准的连接接口和外部设备，软件和硬件分开工作。	专为特定用途设计，处理器内部集成多种功能，软件与硬件紧密结合。
开发方式	开发和运行都在普通电脑上进行。	在普通电脑上开发，但运行在嵌入式设备上。
功能修改	可以随时安装或修改应用程序。	一般不能修改或重新编程。

二、初步了解嵌入式系统

1. 嵌入式系统的分类（按性能分类）

初级嵌入式系统 **代表平台：**MCS51系列 8位MCU **常用芯片：**8051 特点：
- 资源有限，通常无操作系统或使用简单的调度算法。
- 适用于基础控制应用，如温度控制、家电控制等。
- 编程语言主要为C语言或汇编语言。 **示例：**51单片机
中级嵌入式系统 **代表平台：**ARM7 / Cortex-M3 / Cortex-M4 系列 32位MCU **常用芯片：**STM32系列 特点：
- 具有较强的处理能力，支持定时、多任务调度等功能。
- 通常配合轻量级实时操作系统（RTOS）如 FreeRTOS。
- 适用于工业自动化、智能家居、医疗设备等。 **示例：**STM32微控制器
高级嵌入式系统代表平台：Cortex-A8 / Cortex-A15 32/64位处理器 **常用芯片：**Raspberry Pi 特点：
- 运行复杂的操作系统，如 Linux、Android。
- 具备丰富的外设接口，适合多任务、多媒体处理等应用。
- 适用于智能终端、机器人、边缘计算等高端应用。 **示例：**树莓派开发版

2. 嵌入式处理器的分类（按功能分类）

**微控制器（MCU）：**集成了CPU、内存、外设等功能，通常用于控制任务，适合低成本、低功耗应用
**微处理器（MPU）：**主要包含CPU，适合需要高处理能力的应用，通常需要外接内存和外设
**数字信号处理器（DSP）：**专门用于高速、实时的信号处理任务，常见于音频、视频等领域
**系统级芯片（SoC）：**处理器、存储、I/O接口、GPU等的高度集成，适用于智能设备、移动终端等领域

3. 嵌入式系统的组成

组成部分
微处理器	中心处理单元，负责执行任务和控制系统
输入通道	用于接收外部输入信号，例如传感器、按钮等
输出通道	用于输出控制信号，例如驱动马达、显示器等
存储器	存储程序和数据，例如闪存、RAM等
通信接口	用于与其他设备或系统进行数据交换，如USB、I2C、SPI等
人机接口	用户与系统交互的界面，例如显示屏、按钮、触摸屏等
操作系统（可选）	管理硬件资源并为应用提供服务的系统
应用软件	实现特定功能的程序，如控制算法、数据处理等

提示

特点：

**一切围绕嵌入式处理器。**它相当于集成了计算机系统当中的运算器、控制器、存储器。

三、初步了解嵌入式系统是如何运作的？

1. 芯片里的核心

注意

**“核心（Core）”包含于芯片，是芯片的重要组成部分。**芯片内部还有内存、总线等。

芯片核心的构造——冯·诺依曼结构

1.1 安排事件处理顺序 —— 核心的重要任务 1

在嵌入式系统中，任务按处理方式可划分为周期性任务（常规任务）和非周期性任务（突发事件）。

提示

在嵌入式系统中，任务通常可以按执行方式分为周期性任务（常规任务）和非周期性任务（突发事件）。

两者的本质区别在于它们的执行频率、触发机制以及对系统资源的影响。

周期性任务
- 定义：周期性任务是指按照固定的时间间隔或特定条件，定期执行的任务，通常与系统的日常维护或监控相关
- 示例：传感器数据采集、LCD显示刷新
- 特点**：**
  - 执行频率：以固定时间间隔或条件触发，定期执行
  - 时间可预测：任务的开始时间和持续时间通常是已知的
  - 优先级较低：可以在资源允许的情况下安排执行，通常不会影响系统的关键功能
  - 实现方式：轮询、定时器触发
非周期性任务
- 定义：非周期性任务是指随机发生、无法提前预测的任务，通常与外部事件或内部故障相关，需要系统实时响应，并优先处理
- 示例：用户按下设备按键、串口收到外部数据需要立即处理
- 特点：
  - 不可预测性：事件发生的时间和频率不固定
  - 实时性要求高：需要系统快速响应，确保正确处
  - 优先级较高：突发事件通常需要打断当前任务来处理
  - 实现方式：硬件或软件中断、事件触发

在嵌入式系统中，任务不仅需要根据紧急程度进行调度，还应根据任务的来源、优先级以及资源的分配情况进行综合安排。对于突发事件，系统通常会采用中断机制来处理。

“突发情况”的优先级处理逻辑：

什么是“突发情况”？ 想象一下，你正在专心做作业。突然，发生了需要你立刻处理的事情，比如有人敲门。这就是一个“突发情况”，在单片机里我们叫它中断。 中断发生了，怎么办？—— NVIC：处理中断的“管家” 在STM32单片机里，有一个叫做 NVIC（嵌套向量中断控制器）的“管家”，专门负责处理这些突发情况。它就像一个指挥中心，告诉单片机：

发生了什么事？(有人敲门)
该怎么处理？(去开门)

提示

你（单片机CPU）在写作业（执行正常程序）；

过了一会有人敲门（外部中断），NVIC告诉你：“有人敲门！去执行开门的程序！”；

你接受了指令，去执行开门的程序（中断处理程序）；

这个过程就是中断的基本处理逻辑：发生突发情况，停止当前任务，处理突发情况，然后回到原先的任务。

找到程序才能执行，“开门“程序在哪个位置？—— 中断向量表 NVIC里有一本“中断向量表”，就像一个地址簿，记录了每种突发情况的处理程序在哪里。当敲门（外部中断）发生时，NVIC就会查找这本“地址簿”，找到“开门”程序的地址，然后单片机就会跳过（正在做的事情）去执行这个程序。 正在处理一个中断，此时另一个中断发生了，怎么办？—— 中断嵌套

提示

你（单片机CPU）在写作业（执行正常程序）；

过了一会有人敲门（外部中断），NVIC告诉你：“有人敲门！去执行开门的程序！”；

你接受了指令，去执行开门的程序（中断处理程序）；

【中断处理】

你正在开门，电话突然响了（另一个中断）；

你放下开门的动作去接电话，发现是骚扰电话；

你挂掉电话，继续开门。

这个过程就是中断嵌套：一个中断发生时，可以被另一个更紧急的中断打断。

怎么知道哪个任务更重要？—— 中断优先级

提示

你（单片机CPU）在写作业（执行正常程序）；

过了一会有人敲门（外部中断），NVIC告诉你：“有人敲门！去执行开门的程序！”；

你接受了指令，去执行开门的程序（中断处理程序）；

【中断处理】

你正在开门，电话突然响了（另一个中断）；

你放下开门的动作去接电话，发现是骚扰电话；

你挂掉电话，继续开门；

【中断嵌套】

在你开门的时候，突然番茄钟响了，提醒你该休息了；

但是NVIC告诉你开门更重要，所以你先开门，再休息。

这个过程就是中断优先级：更紧急的，优先级更高，优先处理。

NVIC是如何自动判断优先级的？

注意
**“自动”**不等于”智能“
在STM32等嵌入式系统中，中断优先级是由两个主要部分构成的：
- 抢占优先级：决定是否能够打断当前正在执行的任务：优先级数值越小，抢占优先级越高，抢占优先级高的中断会打断抢占优先级低的中断或任务。 开发者可以通过NVIC_SetPriority()手动设置每个中断的抢占优先级。如果没有手动配置优先级，STM32在启动时会给所有中断分配相同的默认优先级，通常是最低优先级。但这不是“相同优先级”的意思，而是指系统默认配置给所有中断相同的优先级，具体数值可能会有所不同。
- 子优先级：决定在抢占优先级相同的情况下，哪个中断先执行：抢占优先级相同的中断会根据子优先级决定执行顺序，优先级数值越小，子优先级越高。 如果没有手动配置优先级，STM32会按硬件中断号（IRQ）从小到大的顺序执行中断；但是在手动配置优先级后，执行顺序由已配置的抢占优先级和子优先级决定。
  提示
  硬件中断号的特点
  1. 预先定义且固定
  - 每个 STM32 芯片的外设（如定时器、串口、GPIO 等）都有一个固定的硬件中断号，这些编号在芯片设计时就已经决定，用户无法更改
  1. 唯一性
  - 每个中断源都有一个唯一的中断号，确保 NVIC 可以准确识别并执行相应的中断服务程序（ISR）
  1. 存储在芯片的中断向量表中
  - STM32在启动时，会从中断向量表中读取各个中断号对应的服务程序入口地址
  你可以在头文件里找到这些中断号
  总的来说，STM32的中断（或中断嵌套）执行规律是：
  - 先执行已配置的（抢占优先级或子优先级），再执行未配置的（抢占优先级或子优先级）；
  - 先执行编号较小【优先级高】的（抢占优先级或子优先级），再执行编号较大【优先级低】的（抢占优先级或子优先级）；
  - （抢占优先级或子优先级）相同的，先执行中断号较小的，再执行中断号较大的；
  提示
  假设你有以下配置：
  1. EXTI0（外部中断）：抢占优先级 0，子优先级 1，IRQ号 6
  2. USART1（串口中断）：抢占优先级 0，子优先级 0，IRQ号 37
  3. USART2（串口中断）：抢占优先级 1，子优先级 0，IRQ号 29
  4. USART3（串口中断）：抢占优先级 1，子优先级 0，IRQ号 27
  5. TIM2（定时器中断）：抢占优先级 1，未配置子优先级，IRQ号 28
  - 第一步：执行所有抢占优先级 0 的中断，按子优先级排序：
    
    先执行 USART1（子优先级 0）
    
    后执行 EXTI0（子优先级 1）
  - 第二步：执行抢占优先级 1 的中断：
    
    先执行已配置子优先级的中断：
    
    先执行 USART3（IRQ号 27）
    
    后执行 USART2（IRQ号 29）
    
    后执行未配置子优先级的中断：
    
    执行 TIM2

处理完了中断，之后该干什么？—— 末尾连锁机制

提示

打开门，发现是来查煤气表的。

你送走了查煤气表的师傅，邻居又来送鸡蛋。

STM32的末尾连锁机制会等你彻底处理完送鸡蛋的事情，再回到你的作业处。保证了中断处理的完整性。

相较而言，C51不存在像 STM32 那样的“末尾连锁机制”。因此，C51则会回到写作业的地方，再去看门口是否有人送鸡蛋，处理完再回去写作业。这可能导致送鸡蛋的人（突发事件）等待时间变长。

总结： 当发生突发事件（中断）时，NVIC负责：

分配中断优先级：决定哪个中断应该先执行。
中断嵌套管理：如果在处理一个中断时，另一个更紧急的中断发生，NVIC会决定是否暂停当前中断，转去处理更重要的。
中断向量表跳转：找到正确的中断处理程序。

“常规任务“的优先级处理逻辑：

什么是“常规任务”？ 在嵌入式系统中，CPU的执行模式通常分为线程模式和中断模式。当CPU执行常规应用程序时，它运行在线程模式下。线程模式下的程序通常是用户代码，例如刷新LCD屏幕显示内容。 常规任务也分轻重缓急，怎么处理？ 如果安装了操作系统，在线程模式下，任务的优先级通常是由实时操作系统（RTOS）来管理，而不是直接由硬件（如NVIC）决定。RTOS通过任务调度算法（如抢占式调度）来控制多个任务的执行顺序，确保重要任务得到及时执行。如果没安装RTOS，STM32仍然可以使用一些手段来管理和调度任务，但这些方法通常比RTOS提供的调度机制简单。以下是一些常见的管理方式：

简单的任务轮询如果系统任务较少且不需要实时任务调度，可以使用轮询方式在主循环中依次执行任务。虽然这种方式没有优先级的概念，但开发者可以通过分配任务的执行顺序来间接安排它们的优先级。

int main() {
	while (1) {
	task1();  // 执行任务1
	task2();  // 执行任务2
	task3();  // 执行任务3
	}
}

使用定时器和软件定时器 STM32可以利用硬件定时器来模拟某些任务的优先级。例如，使用一个定时器每秒触发一次任务，而另一个定时器每5秒触发一次任务。通过调节定时器的触发频率，间接控制任务的执行频率。

void TIM1_IRQHandler(void) {
    if (TIM1->SR & TIM_SR_UIF) {  // 检查定时器溢出标志
        TIM1->SR &= ~TIM_SR_UIF;  // 清除溢出标志
        task1();  // 每次定时器溢出时执行task1
    }
}

void task1() {
    // 定时任务1
}

使用中断和标志位开发者可以结合中断处理程序与标志位来控制任务的优先级。比如，系统中某些任务会在中断中执行，而其他任务则依赖于主循环中定期检查标志位。这种方式可以实现任务的间接优先级。

提示

假设你在写作业（相当于你的主要任务）。同时，你家有一个门铃，如果有访客按门铃（中断），你需要暂时停下做作业去开门（执行中断任务）。但是，你不想每一秒都去检查门铃是不是响了，而是希望只在有人按门铃时才去开门。

如何做到这一点？

中断（门铃按下）：当有人按下门铃时，它发出声音，通知你有访客来访，这就像中断信号。当门铃响时，它会打断你做作业的任务。
标志位（门铃响了的标记）：当门铃响了，你并不马上去开门，而是把门铃的“响铃状态”记录下来。你可以在做作业时，只是偶尔查看门铃的“响铃状态”。一旦标志位显示门铃响了，你就会去开门（执行中断任务）。
开完门后，你再把这个标志位重新设置为“0”，表示“门铃没有响”，然后继续做作业。

代码示例

volatile int doorbell_flag = 0;  // 声明一个标志位，表示门铃是否响了

void EXTI0_IRQHandler(void) {
    // 中断服务程序：当门铃被按下时，这个函数会被调用
    doorbell_flag = 1;  // 设置标志位为1，表示门铃响了
}

int main() {
    while(1) {
        if (doorbell_flag) {  // 如果门铃响了（标志位为1）
            open_door();  // 去开门
            doorbell_flag = 0;  // 重置标志位，表示已经处理完门铃事件
        }
        do_homework();  // 继续做作业
    }
}

与上面提到的中断有什么区别？ 中断优先级是由硬件控制的，通常通过NVIC来管理。中断优先级决定了系统在多个中断请求发生时，哪个中断应该先被处理。中断优先级在嵌入式系统中是硬件级别的管理，而线程优先级则是软件级别的调度。硬件中断的执行速度更快，且优先级比软件层面高，会尽早抢占系统资源进行处理。

系统在处理任务时需要管理内存访问，以保证任务间的隔离和稳定。内存保护单元（MPU）作为一种硬件机制，通过控制任务的内存访问权限，防止冲突并提高系统安全性。

MPU是怎么控制权限的？

内存区域划分 MPU允许将物理内存划分为多个区域（通常是按一定大小的块，如1KB、4KB等）。每个区域可以单独配置访问权限，并且每个区域的权限是独立的，可以按任务、用户或内核级别进行设置。 权限配置方式 MPU允许为每个内存区域单独配置不同的权限，通常可以设置如下几种模式：

特权模式：**程序可以访问所有内存范围并执行所有指令。**操作系统内核或某些特权任务通常运行在该模式下，有能力配置和管理其他任务的内存权限。
用户模式：**任务只能访问其被授权的内存区域，无法访问操作系统或其他任务的内存区域。**这种权限配置常用于保护用户程序和操作系统内核的隔离。
执行/非执行权限：有些内存区域可能被设置为只能执行代码（例如代码段），而不能读写，这可以防止代码被非法修改。通常，数据区域被设置为不可执行，而代码区域被设置为可执行。

程序尝试访问不允许访问的内存区域，会发生什么？ MPU会触发一个硬件异常，通常是一个中断，操作系统可以通过这个异常来进行错误处理。例如，任务试图写入只读区域时，MPU会立即停止该操作并通知系统。

1.2 从指令到执行 —— 核心的重要任务 2

我写的C语言程序，是如何被转换成指令的？

我们在编程时使用的C语言本质上是对汇编语言的"封装"，目的是减少代码量，让编程逻辑更符合人类思维方式。然而，单片机无法直接理解C语言，它需要经历以下转换过程：

编译器

将C语言代码转换为对应架构的汇编语言。例如，

a = b + c;

会被编译成类似以下汇编指令：

LDR R0, [b]    ; 将变量b的值加载到寄存器R0
LDR R1, [c]    ; 将变量c的值加载到寄存器R1
ADD R2, R0, R1 ; R2 = R0 + R1
STR R2, [a]    ; 将R2的值存储到变量a

汇编器

将汇编语言转换为机器指令（二进制码）。例如上面的ADD R2, R0, R1可能会被翻译为0xE0802001（Thumb-2指令的具体编码）。

提示

指令集是CPU能理解和执行的所有指令的集合，就像一本字典。用于帮助汇编器将汇编语言转换为机器指令。不同架构的CPU支持不同的指令集：

x86：PC和服务器常用（如Intel、AMD）。
ARM：移动设备和嵌入式系统主流架构。
Thumb-2：ARM的精简指令集（Cortex-M系列专用），兼顾代码密度和执行效率。

链接器

将多个编译后的目标文件合并，分配内存地址，最终生成单片机能直接执行的二进制文件（.hex或.bin）。

1.3 **实时响应与外设协作 —— 核心的重要任务 3

为什么嵌入式系统要强调“实时性”？

嵌入式系统往往需要在严格的时间限制内响应事件。例如：

汽车安全气囊必须在碰撞后10ms内弹出
呼吸机的压力传感器数据必须每5ms处理一次
无人机陀螺仪数据需要实时更新以保持平衡

若响应超时，轻则功能异常，重则引发安全事故。

实时性的两大核心保障

硬件级快速响应 —— 中断与DMA

中断机制 立即暂停当前任务，优先处理紧急事件。
直接内存访问(DMA)

DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种硬件技术，允许外设（如传感器、存储设备等）与内存之间直接传输数据，无需CPU全程参与。传统数据传输需要CPU逐字节处理数据，而DMA接管了这一传输任务，使CPU能并行执行其他计算任务。例如，当摄像头采集图像时，DMA直接将数据存入内存，CPU此时可以处理图像识别算法。这样，DMA不仅解放了CPU资源，还提升了系统运行效率并降低了功耗。

提示

DMA的工作流程可分为四个阶段，类似快递员送货的过程：

请求阶段（快递员接到订单）外设或软件触发DMA请求。例如，当UART接收缓冲区满时，硬件自动发送请求信号给DMA控制器。
接管总线（快递员拿到车钥匙） DMA控制器向CPU申请总线控制权。CPU暂停当前操作（仅需几个时钟周期），将总线控制权交给DMA控制器。
数据传输（快递员运输货物） DMA控制器根据预设的源地址（如外设寄存器）、目标地址（如内存区域）和传输长度，直接操作总线完成数据搬运。
释放总线（快递员归还车钥匙）传输完成后，DMA控制器通知CPU并交还总线控制权。CPU继续执行原有任务，同时可收到完成中断以处理数据。

软件级时间管理 —— 实时操作系统（点击跳转）

2. 核心**之外，芯片之内 —— 片上资源

片上资源是什么？具体有哪些？

片上资源，也称片上外设，是集成在微控制器（MCU）或处理器芯片内部的专用硬件模块，用于扩展核心处理器的功能。这些资源能独立执行硬件级操作（如数据采集、信号生成和协议通信），从而减轻CPU的负担。同时，它们也能与CPU协同工作，触发事件通知内核，共同完成复杂任务，构成完整的嵌入式系统。

RCC－复位和时钟控制：对系统的时钟进行配置，使能各模块的时钟（其他外设在上电时默认没有时钟，不给时钟时操作外设将无效，外设不会工作，这样做是为了降低功耗。因此，在操作外设之前，必须先使能它的时钟，这一过程通过RCC完成）。
GPIO—通用IO口：可用于点灯、读取按键等（最基本的功能）。
AFIO－复用IO口：完成复用功能端口的重定义，还有中断端口的配置。
EXTI－外部中断：配置好外部中断后，当引脚检测到电平变化时，会立即触发中断，使CPU暂停当前任务来处理指定的中断服务程序。
ADC－模数转换器：STM32配置了12位的AD转换器，可以直接读取IO口的模拟电压值，无需外部连接AD芯片。
DMA—直接内存访问：可帮助CPU完成搬运大量数据这样的繁杂任务。
USART—同步/异步串口通信：平时用的UART是异步串口的意思；此处USART既支持异步串口，也支持同步串口。
I2C—I2C通信：常用的通信协议。STM32中配置了它们的控制器，可以用硬件来输出时序波形，使用起来高效（也可以用通用IO口来模拟时序波形）
SPI－SPI通信：同样常用的通信协议。
CAN－CAN通信：通信协议，一般用于汽车领域和工业控制领域。
USB—USB通信：通信协议，可做模拟鼠标、模拟U盘等设备。
RTC－实时时钟：在STM32内部完成年月日、时分秒的计时功能，可接外部备用电池，计时掉电也能正常运行。
CRC—CRC校验：一种数据的校验方式，用于判断数据的正确性。
PWR－电源控制：可以让芯片进入睡眠模式等状态，达到省电的目的。
BKP－备份寄存器：存储器，当系统掉电时仍可由备用电池保持数据（这个根据需要可以完成一些特殊功能）。
IWDG－独立看门狗：当单片机因为电磁干扰死机或者程序设计不合理出现死循环时，看门狗可以及时复位芯片，保证系统稳定性。
WWDG－窗口看门狗：同上。
DAC－数模转换器：可以在IO口直接输出模拟电压，是ADC模数转换的逆过程。
SDIO－SD卡接口：可以用来读取SD卡。
FSMC－可变静态存储控制器：可以用于扩展内存，或配制成其他总线协议，用于某些硬件的操作。
USB OTG－USB主机接口：可以让STM32作为USB主机去读取其他USB设备。

一、什么是嵌入式系统？​

1. 定义是什么？​

2. 与我们常见的计算机系统有什么区别？​

二、初步了解嵌入式系统​

1. 嵌入式系统的分类（按性能分类）​

2. 嵌入式处理器的分类（按功能分类）​

3. 嵌入式系统的组成​

三、初步了解嵌入式系统是如何运作的？​

1. 芯片里的核心​

1.1 安排事件处理顺序 —— 核心的重要任务 1​

在嵌入式系统中，任务按处理方式可划分为周期性任务（常规任务）和非周期性任务（突发事件）。​

“突发情况”的优先级处理逻辑：​

NVIC是如何自动判断优先级的？​

“常规任务“的优先级处理逻辑：​

MPU是怎么控制权限的？​

1.2 从指令到执行 —— 核心的重要任务 2​

1.3 **实时响应与外设协作 —— 核心的重要任务 3​

2. 核心**之外，芯片之内 —— 片上资源​

一、什么是嵌入式系统？

1. 定义是什么？

2. 与我们常见的计算机系统有什么区别？

二、初步了解嵌入式系统

1. 嵌入式系统的分类（按性能分类）

2. 嵌入式处理器的分类（按功能分类）

3. 嵌入式系统的组成

三、初步了解嵌入式系统是如何运作的？

1. 芯片里的核心

1.1 安排事件处理顺序 —— 核心的重要任务 1

在嵌入式系统中，任务按处理方式可划分为周期性任务（常规任务）和非周期性任务（突发事件）。

“突发情况”的优先级处理逻辑：

NVIC是如何自动判断优先级的？

“常规任务“的优先级处理逻辑：

MPU是怎么控制权限的？

1.2 从指令到执行 —— 核心的重要任务 2

1.3 **实时响应与外设协作 —— 核心的重要任务 3

2. 核心**之外，芯片之内 —— 片上资源