簡析嵌入式系統(tǒng)

　　摘要：在當前數(shù)字信息技術和網(wǎng)絡技術高速發(fā)展的后PC(Post—PC)時代，嵌入式系統(tǒng)已經廣泛地滲透到科學研究、工程設計、軍事技術、各類產業(yè)和商業(yè)文化藝術以及人們的日常生活等方方面面中。隨著國內外各種嵌入式產品的進一步開發(fā)和推廣，嵌入式技術越來越和人們的生活緊密結合。本文基于集成電路微型計算機的發(fā)展，對嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展、 定義、特征、組成等方面展開闡述。

　　關鍵詞：嵌入式系統(tǒng);嵌入式處理器;嵌入式DSP處理器

　　隨著電子技術的快速發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路的產生和發(fā)展，使得現(xiàn)代科學研究得到了質的飛躍，而嵌入式微控制器技術的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制領域帶來了一次新的技術革命。我們已經進入了網(wǎng)絡時代，不僅可以用PC上網(wǎng)，還可以用各種各樣的嵌入式設備上網(wǎng)。后PC時代出現(xiàn)了許多信息電器，我們周圍的嵌入式系統(tǒng)設備有很多，如掌上電腦、可視電話、傳真機、手機、個人數(shù)字助理(PDA)、電視會議、TV機頂盒、數(shù)碼相機等，嵌入式設備如果要上網(wǎng)就必需加上TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議，由于8/16位的單片機的速度還不夠快，內存也不夠大，不容易滿足嵌入式設備上網(wǎng)的要求。隨著集成電路的發(fā)展，32位的RISC處理器更是能得到青睞，領先的是ARM處理器位內核的生產芯片的公司居多。

　　電子數(shù)字計算機誕生于1946年，在其后漫長的歷史進程中，計算機始終是供養(yǎng)在特殊機房里，實現(xiàn)數(shù)據(jù)計算的大型昂貴設備。直到20世紀70年代，微處理器的出現(xiàn)，計算機才出現(xiàn)了歷史性的變化。以微處理器為核心的微處理器計算機以及小型、廉價、高可靠性特點，迅速走出機房;基于高速數(shù)據(jù)值解算能力的微型機，表現(xiàn)出的智能化水平引起了控制專業(yè)人士的興趣，要求將微型機嵌入到一個對象系統(tǒng)中，實現(xiàn)對象體系的智能化控制。因此，嵌入式系統(tǒng)誕生于微型機時代，嵌入式系統(tǒng)的嵌入性本質是將一個計算機嵌入到一個對象體系中去，這些是理解嵌入式系統(tǒng)的基本出發(fā)點。

　　一、嵌入式系統(tǒng)的定義

　　根據(jù)IEEE9(國際電氣和電子工師協(xié)會)的定義，嵌入式系統(tǒng)定義為控制監(jiān)視或者輔助設備機器和車間運行的裝置。由此可以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，可以涵蓋機械等附屬裝置�？梢詮囊韵聨讉�方面來理解國內對嵌入式系統(tǒng)的定義：

　　1.嵌入式系統(tǒng)是面向用戶，面向產品，面向應用的，它必須與具體的應用相結合才有生命力，才會更有優(yōu)勢。

　　2.嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術以及各個行業(yè)的具體應用相結合的產物。這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。

　　3.嵌入式系統(tǒng)必須能夠根據(jù)應用需求對軟件硬件進剪裁，滿足應用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等需求。所以，如果能建立相對通用的軟硬件基礎，然后在其上開發(fā)出適應各種需求的系統(tǒng)，是一個較好的發(fā)展模式。

　　二、嵌入式系統(tǒng)的特征

　　根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的應用具備以下特點：

　　1.嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合的產物。嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心的芯片設計的面向應用的軟件產品開發(fā)。嵌入式系統(tǒng)產品的特征是面向用戶、面向產品、面向應用的。如果是獨立的自行發(fā)展則會失去市場，與通用計算機不同，嵌入式系統(tǒng)是針對具體應用的專用系統(tǒng)。

　　2.嵌入式系統(tǒng)軟件的特征

　　嵌入式系統(tǒng)的應用軟件是實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)功能的關鍵。對嵌入式系統(tǒng)處理器系統(tǒng)軟件和應用軟件的要求也和通用計算機有所不同。嵌入式系統(tǒng)軟件要求固化存儲;嵌入式系統(tǒng)軟件代碼高質量和可靠性;許多應用要求系統(tǒng)軟件具有實時處理能力;在嵌入式系統(tǒng)中，多任務操作系統(tǒng)是知識集成的平臺，也是走向工業(yè)化標準道路的基礎。

　　嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要的開發(fā)工具和環(huán)境。通用計算機具有完善的人機交互界面，增加了一些開發(fā)應用程序和環(huán)境即可進行對自身的開發(fā)，而嵌入式系統(tǒng)不具備自身開發(fā)的能力，設計完成后，用戶通用不能對其中的程序功能進行修改，嵌入式系統(tǒng)需要EOS(嵌入式系統(tǒng)操作系統(tǒng))的開發(fā)平臺。這是因為對于嵌入式系統(tǒng)，應用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運行，但是為了合理地調度多任務，利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行配置EOS開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性，并減少開發(fā)時間，保證軟件質量。一個優(yōu)秀的EOS是嵌入式系統(tǒng)成功的關鍵，EOS是相對一般操作系統(tǒng)的而言的，它具備了一般操作最基本的功能，如任務的調度、同步的調度、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，為了適應不斷發(fā)展的嵌入式系統(tǒng)產品的要求，EOS需要具有以下特點：

　　1.更好的硬件實用性，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.提供強大的網(wǎng)絡功能，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.有些應用要求EOS還必須具有實時性能

　　三、嵌入式系統(tǒng)的分類

　　根據(jù)不同的應用，嵌入式系統(tǒng)有不同的分類的方法。這里根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的應用和結構功能上分類分成以下三種：

　　1.單個微處理器嵌入式系統(tǒng)。這類系統(tǒng)應用在小型設備中，如溫度傳感器、感光傳感器等用途。

　　2.不帶計時功能的微處理器嵌入式系統(tǒng)。這類系統(tǒng)在信號放大器、位置定位器中常見。

　　3.帶計時功能的組件裝置的嵌入式系統(tǒng)。這類系統(tǒng)常見于開關裝置、控制器、電話交換機、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、醫(yī)療監(jiān)視診斷系統(tǒng)中常見。

　　四、嵌入式系統(tǒng)的組成

　　嵌入式系統(tǒng)作為一類特殊的計算機系統(tǒng)，自底向上包含以下3個部分：硬件平臺、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式應用程序。

　　1.硬件環(huán)境是整個嵌入式系統(tǒng)和應用程序運行的硬件平臺，不同的應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：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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