嵌入式应用基础

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1、嵌入式应用基础第1章第1章嵌入式应用基础随着数字信息技术和网络技术的高速发展，我们已经进入后PC时代。所谓后PC时代是指：计算机无所不在，它渗透到我们工作和生活的方方面面。后PC时代的绝大多数计算机是以非计算机的电子设备形式出现的。这些设备的核心部分都有计算机，但大多是以嵌入式系统的形式存在，而不是以整机的形式出现。我们能够想象有人可能从来没有接触过计算机，但却无法想象他从来没有接触过嵌入式系统。因为嵌入式系统无处不在，从家庭的洗衣机、电冰箱、自行车、小汽车，到办公室里的远程会议系统等，这些都属于可以使用嵌入式

2、技术进行开发和改造的产品。嵌入式系统是计算机的一种应用形式，通常指嵌入在宿主设备中的微处理机系统。在嵌入式系统中，操作系统和应用软件常被集成于计算机硬件系统之中，使系统的应用软件与硬件一体化。这样，嵌入式系统的硬件与软件需要高效率地协同设计，以做到量体裁衣、去除冗余，在同样的系统配置上实现更高的性能。1.1嵌入式系统的特点与分类1.1.1嵌入式系统的定义 嵌入式系统(Embedded23嵌入式应用基础第1章System，ES)是计算机技术、通信技术、半导体技术、微电子技术、语音图像数据传输技术，甚至传感器等先进

3、技术和具体应用对象相结合后的更新换代产品。因此它往往是技术密集、投资强度大、高度分散、不断创新的知识密集型系统，能反映当代最先进的技术水平。嵌入式系统不仅和一般的PC机上的应用系统不同，就是针对不同的具体应用而设计的嵌入式系统之间差别也很大。嵌入式系统一般功能单一、简单，并且在兼容性方面要求不高，但是在大小、成本方面限制较多。嵌入式计算机基本上不能算是嵌入式系统。它仍然属计算机一类，不过是工作条件有所不同而已，因为它还保留了计算机的基本内容。根据IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义：嵌入式系统是“用于控制

4、、监视或辅助操作机器和设备的装置”(devicesusedtocontrol，monitor，orassisttheoperationofequipment，machineryorplants)。可以看出，此定义是从应用角度考虑的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置。嵌入式系统还可以定义为“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统。”1.1.2嵌入式系统的特点1.系统内核小由于嵌入式系统一般都是应用于小型电子装置，系统资源相对

5、有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。比如ENEA公司的OSE分布式系统，内核只有5KB，而Windows的内核则要大得多。2.专用性强嵌入式系统的专用性很强，通常是面向用户、面向产品、面向特定应用的。其中软件系统和硬件结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。嵌入式系统中的CPU与通用CPU的最大不同就是，前者大多工作在为特定用户群设计的系统中。通常，嵌入式系统CPU都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于整个系统设计趋于小型化。在对嵌入式系

6、统的硬件和软件进行设计时必须重视效率，去除冗余，针对用户的具体需求，对系统进行合理配置，才能达到理想性能。与此同时，系统设计还受市场供求关系的影响。嵌入式处理器的发展也体现出稳定性，一个体系一般要存在8～10年的时间。一个体系结构及相关的片上外设、开发工具、库函数、嵌入式应用产品结合在一起，可以构成一套复杂的知识系统。3.系统精简嵌入式系统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，这样既有利于控制系统成本，同时也有利于实现系统安全。23嵌入式应用基础第1章4.高实时性操作系统为了提

7、高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中，而不是存储于磁盘等载体中。由于嵌入式系统的运算速度和存储容量仍然存在一定程度的限制，并且还由于大部分嵌入式系统都必须具有较高的实时性，因此对程序的质量，特别是可靠性，有着较高的要求。5.嵌入式软件开发走向标准化嵌入式系统的应用程序可以直接在没有操作系统的芯片上运行。通用计算机的开发人员通常是计算机科学或计算机工程方面的专业人士，而嵌入式系统开发人员却往往是各个应用领域中的专家，这就要求嵌入式系统支持的开发工具走向标准化、易学、易用、可靠

8、、高效。1.1.3嵌入式系统的分类因为嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，所以其分类也可以从硬件和软件两方面进行划分。按表现形式(硬件范畴)分类，嵌入式系统分为芯片级嵌入(含程序或算法的处理器)、模块级嵌入(系统中的某个核心模块)和系统级嵌入SoC(SystemonChip)。按实时性要求(软件范畴)分类，嵌入式系统分为非实时系统(如PDA，PersonalDigitalAssista