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嵌入式系統(tǒng)的基本概念
隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展,特別是大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生和發(fā)展,使得現(xiàn)代科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍,而嵌入式微控制器技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的技術(shù)革命。下面yjbys小編為大家準(zhǔn)備了關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的基本概念,歡迎閱讀。
一、嵌入式系統(tǒng)的定義
根據(jù)IEEE9(國(guó)際電氣和電子工師協(xié)會(huì))的定義,嵌入式系統(tǒng)定義為控制監(jiān)視或者輔助設(shè)備機(jī)器和車(chē)間運(yùn)行的裝置。由此可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體,可以涵蓋機(jī)械等附屬裝置?梢詮囊韵聨讉(gè)方面來(lái)理解國(guó)內(nèi)對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義:
1.嵌入式系統(tǒng)是面向用戶,面向產(chǎn)品,面向應(yīng)用的,它必須與具體的應(yīng)用相結(jié)合才有生命力,才會(huì)更有優(yōu)勢(shì)。
2.嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)以及各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。
3.嵌入式系統(tǒng)必須能夠根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)軟件硬件進(jìn)剪裁,滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等需求。所以,如果能建立相對(duì)通用的軟硬件基礎(chǔ),然后在其上開(kāi)發(fā)出適應(yīng)各種需求的系統(tǒng),是一個(gè)較好的發(fā)展模式。
二、嵌入式系統(tǒng)的特征
根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用具備以下特點(diǎn):
1.嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心的芯片設(shè)計(jì)的面向應(yīng)用的軟件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的特征是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的。如果是獨(dú)立的自行發(fā)展則會(huì)失去市場(chǎng),與通用計(jì)算機(jī)不同,嵌入式系統(tǒng)是針對(duì)具體應(yīng)用的專(zhuān)用系統(tǒng)。
2.嵌入式系統(tǒng)軟件的特征
嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用軟件是實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。對(duì)嵌入式系統(tǒng)處理器系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的要求也和通用計(jì)算機(jī)有所不同。嵌入式系統(tǒng)軟件要求固化存儲(chǔ);嵌入式系統(tǒng)軟件代碼高質(zhì)量和可靠性;許多應(yīng)用要求系統(tǒng)軟件具有實(shí)時(shí)處理能力;在嵌入式系統(tǒng)中,多任務(wù)操作系統(tǒng)是知識(shí)集成的平臺(tái),也是走向工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)道路的基礎(chǔ)。
嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要的開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境。通用計(jì)算機(jī)具有完善的人機(jī)交互界面,增加了一些開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序和環(huán)境即可進(jìn)行對(duì)自身的開(kāi)發(fā),而嵌入式系統(tǒng)不具備自身開(kāi)發(fā)的能力,設(shè)計(jì)完成后,用戶通用不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改,嵌入式系統(tǒng)需要EOS(嵌入式系統(tǒng)操作系統(tǒng))的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。這是因?yàn)閷?duì)于嵌入式系統(tǒng),應(yīng)用程序可以沒(méi)有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行,但是為了合理地調(diào)度多任務(wù),利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專(zhuān)家?guī)旌瘮?shù)接口,用戶必須自行配置EOS開(kāi)發(fā)平臺(tái),這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性,并減少開(kāi)發(fā)時(shí)間,保證軟件質(zhì)量。一個(gè)優(yōu)秀的EOS是嵌入式系統(tǒng)成功的關(guān)鍵,EOS是相對(duì)一般操作系統(tǒng)的而言的,它具備了一般操作最基本的功能,如任務(wù)的調(diào)度、同步的調(diào)度、中斷處理、文件功能等,但是嵌入式系統(tǒng)僅具有這些功能是不夠的,為了適應(yīng)不斷發(fā)展的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的要求,EOS需要具有以下特點(diǎn):
1.更好的硬件實(shí)用性,也就是良好的移植性。
2.占有更少的硬件資源
3.高可靠性
4.提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能,支持TCP/IP協(xié)議以及其他協(xié)議
5.友好的GUI用戶交互界面
6.有些應(yīng)用要求EOS還必須具有實(shí)時(shí)性能
三、嵌入式系統(tǒng)的分類(lèi)
根據(jù)不同的應(yīng)用,嵌入式系統(tǒng)有不同的分類(lèi)的方法。這里根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)功能上分類(lèi)分成以下三種:
1.單個(gè)微處理器嵌入式系統(tǒng)。這類(lèi)系統(tǒng)應(yīng)用在小型設(shè)備中,如溫度傳感器、感光傳感器等用途。
2.不帶計(jì)時(shí)功能的微處理器嵌入式系統(tǒng)。這類(lèi)系統(tǒng)在信號(hào)放大器、位置定位器中常見(jiàn)。
3.帶計(jì)時(shí)功能的組件裝置的嵌入式系統(tǒng)。這類(lèi)系統(tǒng)常見(jiàn)于開(kāi)關(guān)裝置、控制器、電話交換機(jī)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、醫(yī)療監(jiān)視診斷系統(tǒng)中常見(jiàn)。
四、嵌入式系統(tǒng)的組成
嵌入式系統(tǒng)作為一類(lèi)特殊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),自底向上包含以下3個(gè)部分:硬件平臺(tái)、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式應(yīng)用程序。
1.硬件環(huán)境是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)和應(yīng)用程序運(yùn)行的硬件平臺(tái),不同的應(yīng)用具有不同的硬件環(huán)境。嵌入式系統(tǒng)主要是由硬件和軟件兩大部分組成。從硬件方面來(lái)講,嵌入式系統(tǒng)的核心部件是嵌入式處理器,一般可以將嵌入式處理器分成4類(lèi):嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP處理器和嵌入式片上系統(tǒng)。
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