嵌入式系统的现状分析.docVIP

嵌入式系统的现状分析 ?电子数字计算机诞生于19?46?年，在其后漫长的历史进程中，计算机始终是供养在特殊的机房中，实现数值计算的大型昂贵设备。直到20?世纪70?年代，微处理的出现，计算机才出现了历史性的变化。以微处理为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点，迅速走出机房;基于高速数值解算能力的微型机，表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣，要求将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制，例如，将微型计算机经电气加固、机械加固，并配置各种外围接口电路，安装到大型舰船中构成自动驾驶仪或轮机状态监测系统。这样一来，计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能。为了区别于原有的通用计算机系统，把嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的计算机，称作嵌入式计算机系统。因此，嵌入式系统诞生于微型机时代，嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去，这些是理解嵌入式系统的基本出发点。 2、现代计算机技术的两大分支 由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。 通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算;技术发展方向则是： ? 总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。 而嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力;技术发展方向则是： ? ?与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。 早期，人们勉为其难地，将通用计算机系统进行改装，在大型设备中实现嵌入式应用。然而，对于众多的对象系统嵌入式系统的定性 按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为： ? ?嵌入到对象体系中的专用计算机系统 。 嵌入性 、 专用性 与 计算机系统 是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。 嵌入式系统的特点 嵌入式系统的特点与定义不同，它是由定义中的三个基本要素衍生出来的。不同的嵌入式系统其特点会有所差异。 与 嵌入性 的相关特点： ? 由于是嵌入到对象系统中，必须满足对象系统的环境要求，如物理环境、电气气氛环境、成本等要求的特点。 与 专用性 的相关特点： ? ?软、硬件的裁剪性。满足对象要求的最小软、硬件配置等。 与 计算机系统 的相关特点： ? 嵌入式系统必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统。与上两个特点相呼应，这样的计算机必须配置有与对象系统相适应的接口电路。 另外，在理解嵌入式系统定义时，不要与嵌入式设备相混淆。嵌入式设备是指内部有嵌入式系统的产品、设备，例如，内含单片机的家用电器、仪器仪表、工控单元、机器人、手机、PDA?等。 嵌入式系统的种类与发展 按照上述嵌入式系统的定义，只要满足定义中三要素的计算机系统，都可称为嵌入式系统。嵌入式系统按形态可分为设备级、板级、芯片级。 2、嵌入式系统的组成 嵌入式系通常由嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统和应用软件等几大部分组成。 1?、嵌入式处理器 嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件。嵌入式处理器与通用处理器的最大不同点在于其大多工作在为特定用户群设计的系统中。它通常把通用计算机中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有有利于嵌入式系统设计趋于小型化，并具有高效率、高可靠性等特征。大的硬件厂商会推出自己的嵌入式处理器，因而现今市面上有10?00?多种嵌入式处理器芯片，其中使用最为广泛的有ARM? 、MI?PS?、Poe?rP?C、MC?68?00?等。 2?、外围设备 外围设备是指在一个嵌入式系统中，除了嵌入式处理器以外用于完成存储、通信、调试、显示等辅助功能的其它部件。根据外围设备的功能可以分为存储器、接口和人机交互。 3、嵌入式操作系统 在大型嵌入式应用系统中，为了使嵌入式开发更方便、快捷，需要具备一种稳定、安全的软件模块集合，用以管理存储器分配、中断处理、任务间通信和定时器响应，以及提供多任务处理等，即嵌入式操作系统。嵌入式操作系统的引入大大的提高了嵌入式系统的功能，方便了应用软件的设计，但同时占用了宝贵的嵌入式系统资源。一般在比较大型或需要多任务的应用场合才考虑使用嵌入式系统。嵌入式系统常常需要有实时要求，所以嵌入式操作系统往往又是 实时操作系统 。早期的嵌入式系统几乎都用于控制目的，从而或多或少都有些实时要求，所以从前 嵌入式操作系统 实际上是 实时操作系统 的代名词。今年来由于手持式计算机和掌上电脑等设备的出现，也有了不带实时要求的嵌入式系统。另外一方面，由于CPU?速度的提高，一些原先认为是 实时 的反应速度现在已经很普遍了。这样，一些原先需要在 实时 操作系统上才能实现的应用，现在已不难在常的操作系统上实现。在这样的背景下， 嵌入式操作系统 和 实时操作系统 就成了不同的概念名词。 4