计算机嵌入式系统简介

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本文导读目录：

1、计算机嵌入式系统简介

2、什么是嵌入式系统？和单片机有什么区别？

3、嵌入式系统概述及特点

　　计算机嵌入式系统简介 　　社会经济的迅速发展，嵌入式信息技术凭借其独特的优点发展迅速，会得到更多的重视，随着它的技术进步，会带来巨大的社会效益，对加快社会的进步，加强信息交流有着十分重要的作用，它也在影响着人类的生活。下面让我们一起来了解了解计算机嵌入式系统： 　　1 嵌入式系统的架构 　　嵌入式系统通常由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式系统以及用户应用软件等组成。 　　从体系结构上看，嵌入式系统的构架一般包括了嵌入式处理器、支撑硬件、嵌入式软件这三部分。 　　嵌入式处理器和一些外围设备构成硬件平台。嵌入式处理器通常是单片机或微控制器。嵌入式应用程序支撑软件平台。嵌入式软件包括支撑硬件的驱动程序、操作系统、支撑软件等。 　　一般不同的系统需要设计不同的嵌入式应用程序，该程序利用操作系统完成特定功能的嵌入式应用，都运行于操作系统之上。 　　2 嵌入式的系统的分类 　　实时嵌入系统是为执行特定功能而设计的，在实时系统中，如果系统在指定的时间内未能实现某个确定的任务，则系统被称为硬实时系统。而在软实时系统中，虽然响应时间同样重要，但是超时却不会导致致命错误。当前最常用的嵌入式操作系统可分为:商用系统、专用系统、开放系统。 　　(1)商用嵌入式操作系统。 　　商用嵌入式操作系统功能较强大，辅助工具较齐全，可应用的范围较广，系统资源相对有限，应用于许多的领域。例:WircroSoft的WindowsCE、中科院的Hopen等。 　　(2)专用嵌入式操作系统。 　　专用嵌入式操作系统一般对用户不公开，它是一些专业公司针对该公司的产品所特制的嵌入式操作系统。功能相对较弱，但具有较强的针对性，比普通的商用嵌入式操作系统更加安全可靠。 　　(3)开放嵌入式操作系统。 　　开放嵌入式操作系统是近年来迅速发展的一类操作系统。但开放嵌入式操作系统的功能简单、技术支持以及系统的稳定性也相对较差，对实时任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的，因此对应用系统开发者提出了较高的要求。 　　3 嵌入式系统的特点 　　(1)系统内核小。 　　嵌入式系统大多数是应用于小型的电子装置，系统资源是相对有限的，内核要相对小于传统的操作系统。 　　(2)强实时性。 　　系统和硬件的结合非常紧密，就必须使用多任务的操作系统。嵌入式系统可以没有操作系统直接在芯片上运行;一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。 　　(3)专用性强。 　　嵌入式系统的个性化很强，一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，软件系统和硬件的结合非常紧密，即使在同一系列产品中也需要根据系统硬件的变化不断的进行修改。 　　(4)统一的接口。 　　嵌入式应用软件的设计者提供统一的服务接口，就必须约定嵌入式系统提供的接口，软件要求固态存储，以提高速度;要求高质量和高可靠性。 　　(5)操作简便、易学。 　　嵌入式操作系统所提供的GuI图形界面，在这些系统中，计算机用于总体控制和监视，而不是对单个设备直接控制。 　　(6)网络功能强大。 　　嵌入式操作系统对TCP/IP等协议都支持，网络功能很强大为各种移动的计算设备预留接口。 　　(7)强稳定性。 　　嵌入式操作系统运行时就不再要求人进行过多的干预，在这种情况下，对系统管理员提出了很高的要求。嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中。 　　(8)固化代码。 　　在嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，所以EOS的文件管理功能也较容易被拆卸。 　　4 嵌入式系统的发展现状与趋势 　　嵌入式系统的兴起是从1971年以第一个微处理器4004开始的，而今微处理器蓬勃发展，正在逐渐地改善着人们的生活。嵌入式系统正从研究的领域向实际的应用领域的发展，出现了各种嵌入式的数码产品。 　　未来的嵌入式系统需要提供更强大的网络服务。要求配备标准的一种或多种网络通信接口，满足小型化、低成本、低功耗的优点。选用最佳的编程模型和不断的改进算法，如JAVA编程模式、优化编译器性能等。同时可以满足自然的人机交互界面，如手写文字输入、短消息语音发布、语音识别、语音拨号上网等功能。随着Internet技术的成熟、带宽的提高，嵌入式应用的'平台也会更加地完善。 　　5 嵌入式系统的实现 　　(1)主机、目标机的体系结构。 　　主机、目标机体系结构是把开发工具放在主机上，操作系统的核心模块放在目标机上，操作系统支持跟踪调试，在目标机上对操作系统及应用软件进行运行。可扩展的处理器结构，以能最迅速地开发出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。 　　(2)划分模块。 　　在设计嵌入式操作系统时，应该充分的考虑到系统的功能和结构的划分，增加其适用性和灵活性。当前，增强操作系统的模块是嵌入式操作系统发展的一个总趋势。 　　(3)充分利用现有资源。 　　由于软件技术的高度发达，为了减少对操作系统开发的工作量和能源的消耗，可充分利用现有的资源进行设计。嵌入式微处理器必须功耗很低，是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电嵌入式系统。 　　(4)制定API标准。 　　给用户提供标准的、实用的应用程序接口，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。 　　【计算机嵌入式系统简介】相关文章： 　　嵌入式系统简介12-18 　　嵌入式系统开发简介12-18 　　2017嵌入式系统开发工程师知识点：嵌入式系统简介10-17 　　计算机的硬件系统简介06-06 　　嵌入式系统设计的三个层次简介06-05 　　嵌入式培训简介12-04 　　嵌入式系统设计12-10 　　嵌入式系统组成12-18 　　嵌入式系统特点12-18　　概 述 　　嵌入式系统是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统，根据英国电气工程师协会的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，设计人员能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。嵌入式系统通常进行大量生产，所以单个的成本节约，能够随着产量进行成百上千的放大。 　　以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。 　　嵌入式系统的核心是由一个或几个预先编程好以用来执行少数几项任务的微处理器或者单片机组成。与通用计算机能够运行用户选择的软件不同，嵌入式系统上的软件通常是暂时不变的；所以经常称为“固件”。 　　分 类 　　（1）、主要由微处理器构成的嵌入式系统，常常用于小型设备中（如温度传感器、烟雾和气体探测器及断路器）； 　　（2）、带计时功能的组件，这类系统多见于开关装置、控制器、电话交换机、包装机、数据采集系统、医药监视系统、诊断及实时控制系统等等； 　　（3）、在制造或过程控制中使用的计算机系统，这也就是由工控机级组成的嵌入式计算机系统，是这四类中最复杂的一种。也是现代印刷设备中经常应用一种。 　　（4）、不带计时功能的微处理器装置，可在过程控制、信号放大器、位置传感器及阀门传动器等中找到； 　　特 点 　　（1）、嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。嵌入式CPU能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化，移动能力大大增强，跟网络的耦合也越来越紧密。（2）、高实时性的系统软件（OS）是嵌入式软件的基本要求。而且软件要求固态存储，以提高速度；软件代码要求高质量和高可靠性。 　　（3）、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对微处理器的选择更具有竞争力。 　　（4）、嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。 　　（5）、嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成后用户通常也不能对其中的程序、功能进行修改。而且还必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 　　和单片机的区别 　　为实现规定功能以达到某一目标而构成的相互关联的一个集合体或装置(部件)。系统泛指由一群有关连的个体组成，根据预先编排好的规则工作，能完成个别元件不能单独完成的工作的群体。嵌入式的意思是指，这个系统具有小型化的特征，可以较为容易的部署在其他的系统中。所以，单片机只是一种集成电路芯片，单个的单片机不能称之为嵌入式系统；具有程序的单片机也不能称之为嵌入式系统。嵌入式系统的一般构成包括：核心器件（单片机或CPLD或FPGA等）+外围电路（前端+后端）+程序。 　　相 关 图 片　　文章目录 　　什么是嵌入式系统？ 　　嵌入式系统（Embedded Systems）是指：“嵌入到对象体系中的、用于执行独立功能的专用计算机系统”。定义为以应用为中心，以微电子技术、控制技术、计算机技术和通讯技术为基础，强调硬件软件的协同性与整合性，软件硬件可剪裁的，适应应用系统对功能、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。 　　嵌入式系统的嵌入式本质就是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去。 　　从广义上讲，凡是带有微处理器的专用硬件系统都可以称为嵌入式系统，如各类单片机和DSP系统。这些系统在完成较为单一的专业功能时具有简洁高效的特点。但他们的软件的能力有限。 　　复杂的嵌入式系统采用嵌入式微处理器，具有自己的操作系统，具有特定功能，用于特定的场合。嵌入式系统的历史与发展 　　1.始于微型机时代的嵌入式系统 　　（1）单片机开创了嵌入式系统独立发展之路 　　（2）单片机的技术发展史 　　单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM(Smart Controller Module )、MCU、SoC三大阶段。 　　2.现代计算机技术的两大分支嵌入式系统的分类 　　根据不同的标准，嵌入式系统有不同的分类方法。 　　（1）嵌入式系统按形态可分为 　　因此，有些人把嵌入式处理器当作嵌入式系统，但由于嵌入式系统是一个嵌入式计算机系统，因此，只有将嵌入式处理器构成一个计算机系统，并作为嵌入式应 用时，这样的计算机系统才可称作嵌入式系统。 　　（2）按嵌入式微处理器的位数分类 　　其中，4位、8位、16位嵌入式系统已经获得了大量应用，32位嵌入式系统正成为主流发展趋势。而一些高度负责和要求高速处理的嵌入式系统已经开始使用64位嵌入式微处理器。 　　（3）按软件实时性需求分类 　　实时系统是一个能够在指定时间内完成系统功能并对外部或内部事件做出响应的系统； 　　实时逻辑的正确性不仅依赖于计算结果的正确性还取决于输出结果的时间。 　　实时系统分类 　　根据实时时间的确定性的强弱，可将嵌入式系统分为硬实时、软实时系统： 　　实时系统的特性： 　　（3）按嵌入式系统的复杂程度分类 　　嵌入式系统特别强调“量身定做”的原则，开发人员往往需要针对某一种特殊用途开发出一个截然不同的嵌入式系统来，所以我们很难不经过“大量”修改而直接将一个嵌入式系统全套用到其他的嵌入式产品上去。 　　“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。嵌入式系统的特点是由三个基本要素衍生出来的。不同的嵌入式系统其特点会有所差异。 　　嵌入式系统的硬件组成如下： 　　嵌入式处理器种类有1000多种，流行的体系结构有30多个系列，数据总线宽度从8位到32位，处理速度为0.1——2000MIPS（MIPS——每秒百万条指令） 　　与通用的计算机系统化相比，嵌入式系统具有以下显著特点。 　　参考文献： 　　孟祥莲．嵌入式系统原理及应用教程（第2版）[M]．北京：清华大学出版社，2017.

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