嵌入式

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嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及嵌入式用户的应用程序等四个部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。 

嵌入式系统一般指非PC系统,它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件(OS)(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行为;而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。 
 
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嵌入式 系统特点

       


嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点:

1.对实时多任务有很强的支持能力,能完成多任务并且有较短的中断响应时间,从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。
2.具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化,而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用,需要设计强大的存储区保护功能,同时也有利于软件诊断
3.可扩展的处理器结构,以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。
4.入式微处理器必须功耗很低,尤其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的嵌入式系统更是如此,如需要功耗只有mW甚至μW级。

嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点:  

1.嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中,它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点,能

嵌入式嵌入式
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.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。

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.为了提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本身中,而不是存贮于磁盘等载体中。

6.嵌入式系统本身不具备自举开发能力,即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的,必须有一套开发工具和环境才能进行开发。

嵌入式 操作系统

       


所谓嵌入式操作系统(Embedded System)是指以应用为中心、以

嵌入式嵌入式系统开发
计算机技术为基础,软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。举例来说,大到油田的集散控制系统和工厂流水线,小到家用VCD机或手机,甚至组成普通PC终端设备的键盘、鼠标、硬盘、Modem等均是由嵌入式处理器控制的。

嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。嵌入式系统用在一些特定专用设备上,通常这些设备的硬件资源(如处理器、存储器等)非常有限,并且对成本很敏感,有时对实时响应要求很高等。特别是随着消费家电的智能化,嵌入式更显重要。像我们平常常见到的手机PDA、电子字典、可视电话、VCD/DVD/MP3 Player、数字相机(DC)、数字摄像机(DV)、U-Disk、机顶盒(Set Top Box)、高清电视(HDTV)、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等都是典型的嵌入式系统。

嵌入式 开发人选

       


嵌入式开发就是对于除了电脑之外的所有电子设备上操作系统的开发,开发对象有手机掌上电脑,机电系统等。嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

嵌入式系统一般指非PC系统,它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件(OS)(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行为;而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。

嵌入式系统是软硬结合的东西,搞嵌入式开发的人有两类。

一类是学电子工程通信工程等偏硬件专业出身的人,他们主要是搞硬件设计,有时要开发一些与硬件关系最密切的最底层软件,如BootLoader、Board Support Package(像PC的BIOS一样,往下驱动硬件,往上支持操作系统),最初级的硬件驱动程序等。他们的优势是对硬件原理非常清楚,不足是他们更擅长定义各种硬件接口,但对复杂软件系统往往力不从心(例如嵌入式操作系统原理和复杂应用软件等)。

另一类是学软件、计算机专业出身的人,主要从事嵌入式操作系统

嵌入式嵌入式
和应用软件的开发。如果学软件的人对硬件原理和接口有较好的掌握,完全也可写BSP和硬件驱动程序。嵌入式硬件设计完后,各种功能就全靠软件来实现了,嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件,这占了嵌入式系统的最主要工作(目前有很多公司将硬件设计包给了专门的硬件公司,稍复杂的硬件都交给台湾或国外公司设计,国内的硬件设计力量很弱,很多嵌入式公司自己只负责开发软件,因为公司都知道,嵌入式产品的差异很大程度在软件上,在软件方面是最有“花头“可做的),所以搞软件的人完全不用担心我们在嵌入式市场上的用武之地,越是智能设备越是复杂系统,软件越起关键作用,而且这是目前的趋势。

嵌入式 分类对比

       


根据不同的分类标准嵌入式系统有不同的分类方法,这里根据嵌入式系统的复杂程度,可以将嵌入式系统分为以下四类:

1.单个微处理器

这类系统可以在小型设备中(如温度传感器、烟雾和气体探测器及断路器)找到。这类设备是供应商根据设备的用途来设计的。这类设备受Y2K影响的可能性不大。

2.不带计时功能的微处理器装置

这类系统可在过程控制、信号放大器、位置传感器及阀门传动器等中找到。这类设备也不太可能受到Y2K的影响。但是,如果它依赖于一个内部操作时钟,那么这个时钟可能受Y2K问题的影响。

3.带计时功能的组件

这类系统可见于开关装置、控制器、电话交换机电梯、数据采集系统、

嵌入式嵌入式
医药监视系统、诊断及实时控制系统等。它们是一个大系统的局部组件,由它们的传感器收集数据并传递给该系统。这种组体可同PC机一起操作,并可包括某种数据库(如事件数据库)。

4.在制造或过程控制中使用的计算机系统

对于这类系统,计算机与仪器、机械及设备相连来控制这些装置的工作。这类系统包括自动仓储系统和自动发货系统。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。过程控制系统可与业务系统连接(如根据销售额和库存量来决定定单或产品量)。

嵌入式系统的特点

嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点:

1.嵌入式系统通常是面向特定应用的

嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中,它通常都具有低功耗、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.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。

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.为了提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本身中,而不是存贮于磁盘等载体中。

6.嵌入式系统本身不具备自举开发能力,即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的,必须有一套开发工具和环境才能进行开发。

嵌入式 主流系统

       


Windows CE

Windows CE是微软开发的一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统。CE中的C代表袖珍(Compact)、消费(Consumer)、通信能力(Connectivity)、伴侣(Companion);而E则代表电子产品(Electronics)。    
            
VxWorks

VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一

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种嵌入式实时操作系统(RTOS),它适用方面广、适用性强且可靠性高,具有多达1800个功能强大的应用程序接口(API),可以用于所有的流行的CPU平台。 美国火星探测器所使用的嵌入式实时操作系统就是VxWorks。
                                                          
嵌入式Linux

Linux是一个类似于Unix的操作系统。它起源于芬兰一个名为Linus Torvalds的业余爱好者,是目前最为流行的一款开放源代码的操作系统。目前正在开发的嵌入式系统中,有近一半的项目的项目选择Linux作为嵌入式 操作系统。Linux现已成为嵌入式操作的理想选择。
                                                           
μC/OS-II

μC/OS-II 是Jean J. Labrosse 开发的一个高度可移植的实时操作系统。世界上已有数千人在各个领域使用μC/OS,例如,照相机行业、医疗器械、音响设施、发动机控制、网络设备、高速公路电话系统、自动提款机、工业机器人等等。很多高等院校将μC/OS用于实时系统教学。
                                                                                               
Symbian

Symbian公司是由摩托罗拉西门子诺基亚等几家大型移动通讯设备商共同出资组建的一个合资公司,专门研发手机操作系统。目前,有70%以上的智能手机的操作系统为Symbian操作系统。 

Enea OSE Systems

OSE是具有性能高、代码小和可确定性实时操作系统(RTOS)。OSE专门针对移动计算应用进行了优化,支持从基于DSP的基带处理到RISC的应用处 理,覆盖了所有成本低、功能丰富的3G手机设计的各个方面。2006年,全球主要移动手持设备制造商推出的手机中,超过 2亿部安装了 Enea 的 OSE实时操作系统软件。

国产嵌入式操作系统
 
道系统(DeltaSystem)中国完全自主研发的最成熟的嵌入式强实时多任务操作系统, 该操作系统已应用于飞机导航、核动力控制、雷达终端录取平台等军用与民用领域 。该操作系统已应用于飞机导航、核动力控制、雷达终端录取平台等军用与民用领域。

Hopen操作系统为凯思集团自主研制开发的嵌入式操作系统, 是中国第一个实现手机自主软件产业化的操作系统。它由一个体积很小的内核及一些可以根据需要进行定制的系统模块组成。其核心Hopen Kernel一般为10KB左右大小,具有实时、多任务、多线程的系统特征。该系统可广泛应用于: 移动计算平台(PDA)、 家庭信息环境(机顶盒,数字电视)、 通讯计算平台(多媒体手机)等领域。

嵌入式 参考资料

       


http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-SDYQ200611006.htm

http://www.mcuol.com/



 

附图

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