嵌入式系統(tǒng)概述

《嵌入式系統(tǒng)概述》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、1第章嵌入式系統(tǒng)概述1.1嵌入式系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）也稱嵌入式計算機系統(tǒng)。顧名思義，嵌入式系統(tǒng)是計算機的一種特殊形式，是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、半導體技術(shù)、微電子技術(shù)、語音圖像數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，甚至傳感器等先進技術(shù)和具體應(yīng)用對象相結(jié)合后的更新?lián)Q代產(chǎn)品。嵌入式系統(tǒng)不僅和一般的PC機上的應(yīng)用系統(tǒng)不同，而且針對不同的具體應(yīng)用而設(shè)計的嵌入式系統(tǒng)之間的差別也很大。嵌入式系統(tǒng)強調(diào)硬件和軟件的協(xié)同性與整合性，軟件和硬件可剪裁的，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗和應(yīng)用環(huán)境等有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。1.2嵌入式系

2、統(tǒng)的特點嵌入式系統(tǒng)特別強調(diào)“量身定做”的原則，開發(fā)人員往往需要針對某一種特殊用途開發(fā)出一個截然不同的嵌入式系統(tǒng)，其特點如下。（1）嵌入式系統(tǒng)具有應(yīng)用針對性應(yīng)用針對性是嵌入式系統(tǒng)的一個基本特征，體現(xiàn)這種應(yīng)用針對性的首先是軟件，軟件實現(xiàn)特定應(yīng)用所需要的功能，所以嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中必定配置了專用的應(yīng)用程序；其次是硬件，大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的硬件是針對應(yīng)用專門設(shè)計的，但也有一些標準化的嵌入式硬件模塊，采用標準模塊可降低開發(fā)的技術(shù)難度和風險，縮短開發(fā)時間，但靈活性不足。（2）嵌入式系統(tǒng)硬件擴展能力要求不高硬件上，嵌入式系統(tǒng)作為一種專用的計算機系統(tǒng)，其功

3、能、機械結(jié)構(gòu)、安裝要求比較固定，所以一般沒有或僅有較少的擴展能力；軟件上，嵌入式系統(tǒng)往往是一個設(shè)備固定組成部分，其軟件功能由設(shè)備的需求決定，在相對較長的生命周期里，一般不需要對軟件進行改動。但也有一些特例，比如現(xiàn)在的手機，尤其是安裝有嵌入式操作系統(tǒng)的智能手機，軟件安裝、升級比較靈活，但相對于桌面計算機，其軟件擴展能力還是相當弱。（3）嵌入式系統(tǒng)操作系統(tǒng)精簡在現(xiàn)代的通用計算機中，沒有操作系統(tǒng)是無法想象的，而在嵌入式計算機中情況則大不相同。在一個功能簡單的嵌入式系統(tǒng)中，可能根本不需要操作系統(tǒng)，直接在硬件平臺上運行應(yīng)用程序；而一些功能復(fù)雜的嵌

4、入式系統(tǒng)，可能需要支持有線/無線網(wǎng)絡(luò)、文件系統(tǒng)、實現(xiàn)靈活的多媒體功能、支持實時多任務(wù)處理，此時，在硬件平臺和應(yīng)用軟件之間增加一個操作系統(tǒng)層，可使應(yīng)用軟件的設(shè)計變得簡單，而且便于實現(xiàn)更高的可靠性，縮短系統(tǒng)開發(fā)時間，使系統(tǒng)的研發(fā)工作變得可控。目前存在很多種嵌入式操作系統(tǒng)，如VxWorks、pSOS、嵌入式Linux、WinCE等，這些操作系統(tǒng)功能日益完善，以前只在桌面通用操作系統(tǒng)具備的功能，如網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、HTTP服務(wù)器、Word文檔閱讀與編輯等，也可以在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)。但為適應(yīng)嵌入式系統(tǒng)的需要，嵌入式操作系統(tǒng)相對通用操作系統(tǒng)，具有模塊化、

5、結(jié)構(gòu)精練、定制能力強、可靠性高、實時性好、便于寫入非易失性存儲器（固化）等特點。（4）嵌入式系統(tǒng)一般有實時性要求設(shè)備中的嵌入式系統(tǒng)常用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、信息處理、實時控制等功能，而采集、處理、控制往往是一個連續(xù)的過程。一個過程要求必須在一定長的時間內(nèi)完成，這就是系統(tǒng)實時性的要求。在如圖1-1所示的語音處理系統(tǒng)中，可實現(xiàn)實時的數(shù)據(jù)采集、編碼，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓δ埽凑?kHz采樣率、精度8bits的工作模式進行單通道語音采樣，這時系統(tǒng)會以每秒8KB的速率連續(xù)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，計算機需要“及時”地進行語音數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)壓縮編碼、通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)等處理

6、，任何一個環(huán)節(jié)處理不及時，都會導致語音數(shù)據(jù)丟失。圖1-1語音處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖實時性和處理器速度并不相同，速度快的系統(tǒng)不一定實時性好，速度慢的系統(tǒng)實時性未必不能滿足要求。計算機運行速度高，當然更有條件實現(xiàn)實時性，但不是實時性的充要條件。嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計要求精練，因此在運算速度上不會留太多余量，為了保證實時性要求，更需要對硬件、軟件精心設(shè)計。（5）嵌入式系統(tǒng)一般有較高的成本控制要求在滿足需求的前提下，在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，要求高效率的設(shè)計，減少硬件、軟件冗余，恰到好處的設(shè)計可以最大限度地降低系統(tǒng)成本，并有利于提高系統(tǒng)的可靠性。通用計算機則追求更

7、快的計算速度、更大的存儲容量、更豐富的配置、更大的顯示器。強大的硬件平臺才能滿足日益復(fù)雜的桌面操作系統(tǒng)及各種類型軟件的需要，這樣的計算機“通用性”才最強。（6）嵌入式系統(tǒng)軟件一般有固化的要求在現(xiàn)代的通用計算機中，硬盤是操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的載體，對于幾GB，甚至幾十GB、幾百GB的軟件及數(shù)據(jù)，硬盤是最好的記錄媒介。嵌入式系統(tǒng)軟件一般把操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件直接固化在非易失性存儲器（如Flash存儲器）中。首先，嵌入式系統(tǒng)一般沒有硬盤，就算有硬盤或存儲卡之類的外部存儲器，也很少用于存儲系統(tǒng)軟件，多用于存儲數(shù)據(jù)或用戶擴展的軟件；其次，無論是操作系

8、統(tǒng)還是應(yīng)用軟件都很精練，所占容量相對通用計算機要小得多，所以有固化的條件；再次，嵌入式系統(tǒng)不同于通用計算機那么容易安裝和升級軟件，而且也很少需要改動，所以要求軟件存儲可靠性高，因此有必要把軟件固化；最后，軟