嵌入式系统 - 嵌入式系统概述

本文是学习笔记

计算机应用领域的划分

(1)桌面通用型
(2)高端服务型
(3)小型专用型
嵌入式系统 - 嵌入式系统概述_第1张图片

嵌入式系统定义

IEEE(电气电子工程师学会)的定义:嵌入式系统是“用于控制,监视或者辅助操作机器和设备的装置”。

(1) 含义

通俗的说,嵌入式系统就是将计算机的硬件或软件嵌入其他机,电设备或应用系统中去,所构成了一种新的系统,及嵌入式系统

(2) 构成原则

嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,采用可裁剪软硬件,适用于对功能,可靠性,成本,体积,功耗等有严格要求的专用计算机系统,用于实现对其他设备的控制,监视或管理等功能

(3)嵌入式系统适用场合

(1)检测,控制 —— 数控机床,单机电,仪表
(2)小型化,微型化器件,设备——通讯,医疗,移动办公
(3)大吞吐量信号管理——视频流管理
(4)移动媒体信号处理——DC,MP3,MP4
(5)多机电协同工作——汽车电子,航空电子

(4)嵌入式系统和桌面通用系统的区别

a. 嵌入式系统中运行的任务是专用而确定的

(1)心脏监视器只需运行信号输入,信号处理,心电图显示任务
(2)如要更改任务,需要对整个系统进行重新设计或在线维护

b. 桌面通用系统需要支持大量的需求多样的应用程序:

(1)对系统中运行的程序不做假设
(2)程序升级,更新等方便

c. 嵌入式系统往往对实时性提出较高的要求
d. 实时系统:指系统能够在限定的响应时间内提供所需水平的服务(国际标准POSIX 1003.b)
e. 嵌入式实时系统可分为:
  • 强实时型:响应时间μs ~ ms级
  • 一般实时:响应时间ms ~ s级
  • 弱实时型:响应时间s级以上
f. 嵌入式系统中使用的操作系统一般是实时操作系统
h. 嵌入式实时操作系统数量众多,如:
  • VxWorks
  • Windows CE
  • pSOS
  • QNX
i. 国产嵌入式实时操作系统,如:
  • HOPEN
  • DeltaOS
  • SmartOS
j. 嵌入式系统运行需要高可靠性保障,比桌面系统的故障容忍能力弱很多
k. 嵌入式系统需要忍受长时间,无人值守条件下的运行
l. 嵌入式系统运行的环境恶劣
m. 嵌入式系统大都有功耗约束
  • 如:珍贵文物微气象环境监测
  • 要求1分钟采样一次,每个采样节点采用电池供电,一年更新一次。采用常规的方法,能量只能持续工作5天
  • 引入间歇工作方式,从而降低功耗,节省能量
o. 嵌入式系统比桌面通用系统可用资源少得多
  • 为降低系统成本,减低功耗,嵌入式系统的资源配置遵循够用就行!
p. 嵌入式系统的开发需要专用工具和特殊方法
  • 开发:交叉编译,交叉链接
  • 调试:仿真器,虚拟机
  • 更新:在线升级等
q. 嵌入式系统开发是一项综合的计算机应用技术
  • 系统结构:状态控制器,中断控制器处理
  • 汇编语言:操纵外围设备,端口
  • 操作系统:设置运行任务,通讯,互斥
  • 编译原理:交叉编译,bootloader加载

嵌入式系统发展历程

嵌入式系统出现于20世纪60年代,40多年来随着计算机技术,电子信息技术的发展,嵌入式系统的各项技术蓬勃发展,市场迅猛扩大,已深入生产和生活的各个角落
嵌入式系统发展的三个阶段

  • 嵌入式系统的出现和兴起(1960 - 1970 )
    • 第一代电子管计算机(1946 - 1957),无法满足嵌入式计算所要求的体积小,重量轻,耗电小,可靠性高,实时性强等一系列要求
    • 60年代,第二代晶体管计算机系统开始应用:
      • 第一台机载专用数字计算机是美国海军舰载轰炸机“民团团员”号研制的多功能数字分析器
      • 1962年美国乙烯厂实现了工业装置中的第一个直接数字控制
  • 1965 - 1970,第三代集成电路化计算机系统应用:
    • 第一次使用机载数字计算机控制:1965年发射的Gemini3号
    • 第一次通过容错来提高可靠性:11968年阿波罗4号,土星5号
  • 嵌入式系统走向繁荣,软件,硬件日臻完善(1971 - 1989)
    • 嵌入式系统的大发展是在微处理问世之后:
      • 1971年111月,Intel公司推出了第一片微处理器Intel4004,人们再也不必为设计一台专用机而研制专用的电路,专用的运算器了,只需以微处理器为基础进行设计
      • 1976年,第一个单片机Intel 8048出现
      • 1982年,第一个DSP出现,比同期的CPU快10 ~ 50倍
      • 80年代后期,第三代DSP芯片出现
    • 软件技术的进步使嵌入式系统日臻完善:
      • 早期嵌入式系统:采用汇编语言,基本不采用操作系统
      • 硬件的提升
      • 软件技术的发展
  • 嵌入式系统应用走向纵深化发展(1990 - 至今)
    • 应用充分普及:工业控制,数字化通讯,数字化家电
      • 汽车:50个以上嵌入式微处理器
      • 飞机:70个以上嵌入式系统
    • 嵌入式微处理器32位,64位
    • 嵌入式实时操作系统使用比例越来越高
      • 早期:10%;90年代初:30%;目前:80 ~ 90%
    • 嵌入式系统开发工具越来越丰富
    • 嵌入式系统产业链形成

你可能感兴趣的:(嵌入式系统)