嵌入式系統(tǒng)概述

《嵌入式系統(tǒng)概述》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)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(jiǎn)介嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）也稱嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。顧名思義，嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的一種特殊形式，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、半導(dǎo)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(jìn)技術(shù)和具體應(yīng)用對(duì)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(jī)上的應(yīng)用系統(tǒng)不同，而且針對(duì)不同的具體應(yīng)用而設(shè)計(jì)的嵌入式系統(tǒng)之間的差別也很大。嵌入式系統(tǒng)強(qiáng)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(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗和應(yīng)用環(huán)境等有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。1.2嵌入式系

2、統(tǒng)的特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)特別強(qiáng)調(diào)“量身定做”的原則，開發(fā)人員往往需要針對(duì)某一種特殊用途開發(fā)出一個(gè)截然不同的嵌入式系統(tǒng)，其特點(diǎn)如下。（1）嵌入式系統(tǒng)具有應(yīng)用針對(duì)性應(yīng)用針對(duì)性是嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)基本特征，體現(xiàn)這種應(yīng)用針對(duì)性的首先是軟件，軟件實(shí)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(duì)應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的，但也有一些標(biāo)準(zhǔn)化的嵌入式硬件模塊，采用標(biāo)準(zhǔn)模塊可降低開發(fā)的技術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)，縮短開發(fā)時(shí)間，但靈活性不足。（2）嵌入式系統(tǒng)硬件擴(kuò)展能力要求不高硬件上，嵌入式系統(tǒng)作為一種專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其功

3、能、機(jī)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(kuò)展能力；軟件上，嵌入式系統(tǒng)往往是一個(gè)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(duì)較長(zhǎng)的生命周期里，一般不需要對(duì)軟件進(jìn)行改動(dòng)。但也有一些特例，比如現(xiàn)在的手機(jī)，尤其是安裝有嵌入式操作系統(tǒng)的智能手機(jī)，軟件安裝、升級(jí)比較靈活，但相對(duì)于桌面計(jì)算機(jī)，其軟件擴(kuò)展能力還是相當(dāng)弱。（3）嵌入式系統(tǒng)操作系統(tǒng)精簡(jiǎn)在現(xiàn)代的通用計(jì)算機(jī)中，沒有操作系統(tǒng)是無法想象的，而在嵌入式計(jì)算機(jī)中情況則大不相同。在一個(gè)功能簡(jiǎn)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(tái)上運(yùn)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(shí)現(xiàn)靈活的多媒體功能、支持實(shí)時(shí)多任務(wù)處理，此時(shí)，在硬件平臺(tái)和應(yīng)用軟件之間增加一個(gè)操作系統(tǒng)層，可使應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，而且便于實(shí)現(xiàn)更高的可靠性，縮短系統(tǒng)開發(fā)時(shí)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(shí)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(duì)通用操作系統(tǒng)，具有模塊化、

5、結(jié)構(gòu)精練、定制能力強(qiáng)、可靠性高、實(shí)時(shí)性好、便于寫入非易失性存儲(chǔ)器（固化）等特點(diǎn)。（4）嵌入式系統(tǒng)一般有實(shí)時(shí)性要求設(shè)備中的嵌入式系統(tǒng)常用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、信息處理、實(shí)時(shí)控制等功能，而采集、處理、控制往往是一個(gè)連續(xù)的過程。一個(gè)過程要求必須在一定長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)完成，這就是系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求。在如圖1-1所示的語音處理系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集、編碼，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓δ?，按?kHz采樣率、精度8bits的工作模式進(jìn)行單通道語音采樣，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)以每秒8KB的速率連續(xù)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)需要“及時(shí)”地進(jìn)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(gè)環(huán)節(jié)處理不及時(shí)，都會(huì)導(dǎo)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(shí)時(shí)性和處理器速度并不相同，速度快的系統(tǒng)不一定實(shí)時(shí)性好，速度慢的系統(tǒng)實(shí)時(shí)性未必不能滿足要求。計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度高，當(dāng)然更有條件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性，但不是實(shí)時(shí)性的充要條件。嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求精練，因此在運(yùn)算速度上不會(huì)留太多余量，為了保證實(shí)時(shí)性要求，更需要對(duì)硬件、軟件精心設(shè)計(jì)。（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(jì)，減少硬件、軟件冗余，恰到好處的設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)則追求更

7、快的計(jì)算速度、更大的存儲(chǔ)容量、更豐富的配置、更大的顯示器。強(qiáng)大的硬件平臺(tái)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(jì)算機(jī)“通用性”才最強(qiáng)。（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(jì)算機(jī)中，硬盤是操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的載體，對(duì)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(chǔ)器（如Flash存儲(chǔ)器）中。首先，嵌入式系統(tǒng)一般沒有硬盤，就算有硬盤或存儲(chǔ)卡之類的外部存儲(chǔ)器，也很少用于存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件，多用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或用戶擴(kuò)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(duì)通用計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)那么容易安裝和升級(jí)軟件，而且也很少需要改動(dòng)，所以要求軟件存儲(chǔ)可靠性高，因此有必要把軟件固化；最后，軟