初识嵌入式—嵌入式开发概述

姓名：王蔼伶           学号：19020100281     学院：电子工程学院

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【嵌牛导读】嵌入式开发概述

【嵌牛鼻子】嵌入式技术开发的优缺点与方向

【嵌牛提问】如何进行嵌入式开发

【嵌牛正文】

1、什么是嵌入式技术

（1）嵌入式软件与非嵌入式软件的区别？

答：嵌入式软件是结合操作系统之上做的开发；非嵌入式软件是做的裸机开发。（裸机：没有操作系统）

（2）嵌入式开发与单片机开发的区别？

答：区别：是否有操作系统。

拓展：

1）传统开发的缺点：传统开发由两大元素组成：软件和硬件。（软件控制硬件，硬件给软件反馈）。从系统架构上来说，软件移植性差（即适配平台能力差）（移植性：从一个平台切换到另一个平台，代码改的越少或者产品改地越少，移植性越高）。

开发人员能力要求：软硬通吃（开发效率低）。

2）单片机的相关概念：①单片机的特性：单片机是8位的，它的处理速度跟不上。从开发模式上分析，软件和硬件的耦合度非常大（耦合度高导致的问题软件移植性差）。②单片机开发叫做传统开发。③单片机的开发流程/开发步骤：看原理图—看硬件—写程序—下载到开发板上运行。

3）有操作系统的好处：解决了软件的移植性；解决了开发人员的能力的划分问题。操作系统有多任务机制，多任务机制带来的好处：提供了丰富的网络协议；提供了开源软件和库。

（3）嵌入式开发的优缺点？

答：优点：解决了软件的移植性；解决了开发人员的能力的划分问题。提供了丰富的网络协议；提供了开源软件和库。

缺点：需要较为强的硬件支撑。

（4）嵌入式的开发方向

①嵌入式上层应用软件开发

a.精通一门语言

b.熟悉一款操作系统（会看说明书）

c.数据结构/算法

②嵌入式底层系统软件开发

a.精通C语言（所有的操作系统内核都是由C+汇编开发的）

b.理解操作系统的实现（会使用，也会添加/修改功能）

c.熟悉硬件的工作原理（CPU:stm32+64位；SPI，IIC，蓝牙，Wifi，物联网，摄像头）

d.熟悉汇编

拓展：

1）为什么内核开发选择C语言？（即问C语言的特点？）

答：能够直接访问硬件；移植性好；运行效率高。

2）为什么C语言能够直接访问硬件？

答：C语言有指针数据类型，指针可以对地址进行操作。

3）什么时候选择用汇编？什么时候选择用C语言？

答：对硬件初始化的时候采用汇编，对一些硬件的复杂操作（对屏幕的控制，内存的控制，内存分配的策略）的时候用C语言。

a.汇编的特点：低级语言，没有高级语法的支撑；访问硬件的效率大于C语言。

③嵌入式系统工程师

BSP（固件工程师） 内核开发

2、嵌入式系统的组成

（1）软件子系统与硬件子系统的组成？

答：软件子系统由应用程序和操作系统组成；硬件子系统由存储器、处理器、输入接口和输出接口组成。

（2）嵌入式系统CPU的选择？

①CPU体系结构的种类、特点及应用场景？

1）ARM：

特点：体积小、低功耗、低成本、高性能；支持 Thumb （ 16 位） /ARM （ 32 位）双指令集，能很好的兼容 8 位 /16 位器件；采用RISC体系结构，大量使用寄存器，指令执行速度更快；大多数数据操作都在寄存器中完成；寻址方式灵活简单，执行效率高；指令长度固定。

应用场景：工业控制领域、网络应用、消费类电子产品、成像和安全产品。

2）X86/Atom：

特点：速度快；单条指令功能强大,指令数相对较带宽要求低；还是因为指令数相对少,即使高频率运行也不需要很大的带宽传输指令；控制简单。

应用场景：低端电脑。

3）MIPS：

特点：MIPS支持64bit指令和操作,ARM目前只到32bit；MIPS有专门的除法器，可以执行除法指令；MIPS的内核寄存器比ARM多一倍，所以同样的性能下MIPS的功耗会比ARM更低；MIPS开放。

应用场景：游戏机、路由器、激光打印机、掌上电脑等各个方面。

4）PowerPC：

特点：可伸缩性好、方便灵活。

（3）嵌入式操作系统的选择？实时性的划分？

①哪些操作系统可以作为嵌入式操作系统？

答：可以移植（代码开源、提供可移植接口）的操作系统称之为嵌入式操作系统。

②嵌入式操作系统分类

1）按收费模式划分

a.商用型：Vxworks，Nucleux，PlamOS，Symbian，WinCE，QNX，pSOS，VRTX，Lynx OS，Hopen，Delta OS

b. 免费型：Linux，μCLinux，μC/OS-Ⅱ，eCos，uITRON

2）按实时性划分

a.硬实时：Vxworks

b.软实时：WinCE，RTLinux

c.无实时

拓展：

a.实时性（软件、硬件）：在规定的时间内完成规定的动作（软件：通过算法实现的；硬件：通过硬件实现实时性）

b.Vxworks：实时性强 Linux：无实时的 运行效率 稳定 RT-Linux openwrt有实时性

（4）嵌入式系统的应用行业

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