嵌入式系统构成

一个嵌入式系统包括三个主要组件：

硬件

应用软件

实时操作系统（RTOS）

嵌入式硬件：嵌入式系统的硬件通常包括以下内容：

        电源管理：这包括电源供应和额外的控制，以能够支持各种电源模式，其中一些包括电源门控模式，以提供许多操作模式，从而优化手持设备的功耗。系统甚至可能选择保留一些外围设备，如实时时钟（RTC），如果主电源丢失了RTC的电池。

        嵌入式处理器：这是任何基于微控制器的嵌入式系统的核心。这些都是为通用用途而优化的，为嵌入式产品提供了更小的尺寸和正确的功能。这类处理器大多将包括一些基本的DSP功能，包括一些需要它们的应用程序的硬件乘法器和除法器。

         嵌入式内存：嵌入式系统中的内存单元应该具有低访问时间和高密度。一些嵌入式微控制器包括ROM作为主引导加载程序，由供应商预先编程。ROM的内容为非易失性（电源故障不会删除这些内容）。所有嵌入式微控制器都包括某种系统内存或RAM（易失性），以存储瞬态输入或输出数据。嵌入式系统通常不具有诸如磁盘等二次存储设备。由于嵌入式系统的程序很小，因此不需要使用虚拟存储。一个微控制器将总是包含一个嵌入式闪存，用于程序内存。这对于不包括完整操作系统且可以嵌入微控制器的小型Flash的系统尤其如此。

        外设和I/O：外设是连接到嵌入式系统的串行和并行端口的输入和输出设备。串行端口一次在外围设备和微控制器或微处理器之间传输一位。并行端口在外围设备和微控制器之间同时传输由多个位组成的整个字。微控制器通常使用可编程接口设备与外设进行通信。可编程接口设备提供了灵活性，因为它们可以被编程来在不同的外设上执行I/O。微控制器监控来自外设的输入，并在某些事件发生时执行操作。例如，当传感器指示洗衣机洗涤缸中的水位高于预设水位时，微处理器就开始清洗循环。

        定时器和看门狗：为了能够对事件进行计时，微控制器通常会包括各种定时器，包括在低功耗模式下完全运行的定时器，它可以更快地恢复和退出低功耗模式。
另一个特殊的定时器“看门狗定时器”也是任何嵌入式系统的重要组成部分，用于检测代码失控或从其他故障中恢复。

        传感器和模拟：嵌入式设备的微控制器通常包括许多传感器，如温度传感器和模拟模块，如模拟到数字转换器（ADC），数字到模拟转换器（DAC），用于信号调节和传感的操作放大器。一个很好的例子是，电池电压将被ADC持续监测，并在被完全耗尽之前产生一个中断来指示应用软件。

        中断控制器：由于某些嵌入式应用程序的实时性，嵌入式系统通常需要低延迟和对中断事件的快速响应。这可能是为嵌入式设备选择微处理器的微控制器的重要考虑因素之一。除了中断控制器外，芯片架构、缓存和ram的组织方式在实现低延迟响应方面起着很重要的作用。

        时钟和复位：一个嵌入式系统的微控制器将包括许多时钟选项，包括外部晶体和内部振荡器，提供低功率和快速启动的选择。与一般系统相比，通常的电源复位（POR）电路也将作为微控制器的一部分包含在内。

        特定应用程序：一些嵌入式应用程序还将包括特定应用程序的逻辑作为微控制器或微处理器的一部分。
注意：本文中针对嵌入式系统硬件描述的功能仅涵盖一般趋势和选项，但并不意味着所有嵌入式系统硬件都将包含上述所有选项。

应用软件和实时操作系统（RTOS）：由于嵌入式系统中没有二级存储设备，程序代码驻留在嵌入式闪存或ROM中。 在程序执行期间，变量的存储空间被分配在 RAM 中。 程序应该连续执行并且应该能够处理所有可能的异常情况。 因此程序一般不调用函数出口。
实时嵌入式系统拥有一个 RTOS（实时操作系统）。  RTOS 由一个调度程序组成，该调度程序管理嵌入式系统中多个任务的执行。 与调度截止日期不重要的台式计算机操作系统不同，RTOS 应该调度任务并中断服务例程，以使它们在截止日期内完成。 因此，总而言之，RTOS 在应用程序进程的执行期间设置规则，以使进程能够在指定的时间间隔内以指定的优先级完成。

RTOS提供了可以简化程序员工作的功能。例如，RTOS提供了程序员可以使用的信号量来防止多个任务同时写入共享内存。随着VLSI的最新发展，处理器、内存、外设和与外部世界的接口被集成到一个单个芯片中，从而形成一个微控制器。