嵌入式系統(tǒng)概述10957

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1、第1章嵌入式系統(tǒng)概述第1章嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)是把計算機直接嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中，它融合了計算機軟/硬件技術(shù)、通信技術(shù)和微電子技術(shù)。隨著微電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的高速發(fā)展，超大規(guī)模集成電路技術(shù)和深亞微米制造工藝已十分成熟，從而使高性能系統(tǒng)芯片的集成成為可能，并推動著嵌入式系統(tǒng)向最高級構(gòu)建形式，即片上系統(tǒng)SOC（SystemonaChip）的水平發(fā)展，進而促使嵌入式系統(tǒng)得到更深入、更廣闊的應(yīng)用。嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展不僅使其成為當(dāng)今計算機技術(shù)和電子技術(shù)的一個重要分支，同時也使計算機的分類從以前的巨型機/大型機/小型機/微型機變?yōu)橥?/p>

2、用計算機/嵌入式計算機（即嵌入式系統(tǒng)）。1.1嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)是集成電路發(fā)展過程中的一個標(biāo)志性成果，它把計算機直接嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中，融合了計算機軟/硬件技術(shù)、通信技術(shù)和微電子技術(shù)，是一種微電子產(chǎn)業(yè)和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的最終產(chǎn)品。微電子產(chǎn)業(yè)是許多國家優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。以超深亞微米工藝和IP核復(fù)用技術(shù)為支撐的系統(tǒng)芯片技術(shù)是國際超大規(guī)模集成電路發(fā)展的趨勢和21世紀集成技術(shù)的主流。1.1.1概述通常，計算機連同一些常規(guī)的外設(shè)是作為獨立的系統(tǒng)而存在的，而并非為某一方面的專門應(yīng)用而存在。例如一臺PC機就是一個計算機系統(tǒng)，整個系統(tǒng)存在的目

3、的就是為人們提供一臺可編程、會計算、能處理數(shù)據(jù)的機器?？梢杂盟鳛榭茖W(xué)計算的工具，也可以用它作為企業(yè)管理的工具。所以，人們把這樣的計算機系統(tǒng)稱為“通用”計算機系統(tǒng)。但是有些系統(tǒng)卻不是這樣。例如，醫(yī)用的CT掃描儀也是一個系統(tǒng)，里面有計算機，但是這種計算機（或處理器）是作為某個專用系統(tǒng)中的一個部件而存在的，其本身的存在并非目的而只是手段。像這樣“嵌入”到更大的、專用的系統(tǒng)中的計算機系統(tǒng)，就稱之為“嵌入式計算機”、“嵌入式計算機系統(tǒng)”或“嵌入式系統(tǒng)”·19·第1章嵌入式系統(tǒng)概述。從字面上講，后者似乎比前者更為廣義，因為系統(tǒng)中常常還

4、包括一些機電、光電、熱電或者電化的執(zhí)行部件，但是實際上卻往往不作嚴格的區(qū)分。在不致引起混淆的情況下，一般把這三者用作同義詞，并且一般總是指系統(tǒng)中的核心部分，即嵌入在系統(tǒng)中的計算機。不過，雖然計算機在整個大系統(tǒng)中只是一個部件，卻通常起著相當(dāng)于“大腦”的作用。所以事實上所嵌入的計算機就是整個系統(tǒng)的核心，而系統(tǒng)中的其他部件則是其外部設(shè)備。只不過這些外部設(shè)備不同于常規(guī)的計算機外部設(shè)備，而所嵌入的計算機的作用和目的又只限于對這些外部設(shè)備的控制和管理而已。所以也可以說，常規(guī)的計算機系統(tǒng)是面向計算（包括數(shù)值和非數(shù)值）和處理的，而嵌入式計算

5、機則一般是面向控制的。所謂將計算機“嵌入”到系統(tǒng)中，一般并不是指直接把一臺通用計算機原封不動地安裝到目標(biāo)系統(tǒng)中，也不只是簡單地把原有的機殼拆掉并安裝到機殼中，而是指為目標(biāo)系統(tǒng)構(gòu)筑起合適的計算機系統(tǒng)，再把它有機地植入、甚至融入目標(biāo)系統(tǒng)。雖然嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)、服務(wù)業(yè)、消費電子等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷擴大，且已滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫且廊缓茈y給它下一個明確的定義。嵌入式系統(tǒng)本身是一個外延很廣的名詞，凡是與產(chǎn)品結(jié)合在一起的、具有嵌入式特點的控制系統(tǒng)都可以叫做嵌入式系統(tǒng)。國際電工與電子工程師協(xié)會（即IEEE）曾經(jīng)把嵌入式系統(tǒng)定義

6、為“控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機器和車間運行的裝置”。顯然該定義具有突出的應(yīng)用色彩，不過現(xiàn)在看來，似乎并未充分體現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)今的學(xué)術(shù)內(nèi)涵。目前國內(nèi)普遍認同的嵌入式系統(tǒng)的定義是“嵌入式系統(tǒng)是將計算機嵌入到某個應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)的一種計算機體系結(jié)構(gòu)形式”。換言之，嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件能靈活變化以適應(yīng)所嵌入的應(yīng)用系統(tǒng)，對功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。簡言之，嵌入式系統(tǒng)就是嵌入式計算機系統(tǒng)的簡稱。從20世紀80年代初，嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)開始用商業(yè)級“操作系統(tǒng)”編寫嵌入式應(yīng)用軟件，結(jié)

7、果使嵌入式應(yīng)用的開發(fā)周期縮短、成本降低。這些嵌入式操作系統(tǒng)均具有嵌入式技術(shù)的典型特點：采用占先式的調(diào)度，響應(yīng)的時間很短，任務(wù)執(zhí)行的時間可以確定；系統(tǒng)內(nèi)核很小，且具有可剪裁性、可擴充性和可移植性，可以移植到各種型號的微處理器（單片機）上；具有較強的實時性和可靠性，適合于嵌入式應(yīng)用。20世紀90年代以后，隨著諸多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)η度胧较到y(tǒng)實時性要求的提高，各種應(yīng)用軟件的規(guī)模不斷擴大，又促使嵌入式系統(tǒng)的實時內(nèi)核逐漸發(fā)展為實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS），并作為一種軟件平臺逐步演變?yōu)槟壳皣H上流行的嵌入式操作系統(tǒng)。在嵌入式操作系統(tǒng)迅速發(fā)展的

8、同時，系統(tǒng)芯片的制造與設(shè)計技術(shù)也在不斷進步。系統(tǒng)芯片就是把一個完整的最終產(chǎn)品的主要功能單元集成到一塊或一組大規(guī)模集成電路芯片上，這是現(xiàn)代集成電路工藝技術(shù)——深亞微米技術(shù)迅速發(fā)展的必然結(jié)果。系統(tǒng)芯片制造技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在硅圓片的尺寸逐漸增大，硅晶片的特征線寬逐步減小，同時芯片的集成度不斷提高