自选一个典型的嵌入式系统,从处理器、功能、功耗、开发流程等方面与PC机相对比,给出相同点和不同点。

(一)Linux嵌入式系统和PC机的不同之处:

1.处理器:

Linux系统采用的处理器是ARM体系,ARM开发了各种Cortex-M处理器,拥有不同级别的指令集,特性,性能,系统和调试特性。目前PC机的CPU主要是inter和超微的处理器。inter的处理器包括 奔腾、i3、i5、i7.E系列等,特点是性能高,发热量低,价格高。超微又叫AMD,处理器包括:速龙、APU、FX系列,特点是性能偏低,发热量高,价格低。

2.功能:

Linux嵌入式系统的功能

①Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统,是一个基于POSIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。

②使用者不仅可以直观地获取该操作系统的实现机制,而且可以根据自身的需要来修改完善Linux,使其最大化地适应用户的需要。

③Linux支持多用户,各个用户对于自己的文件设备有自己特殊的权利,保证了各用户之间互不影响。

④多任务是现代电脑最主要的一个特点,Linux嵌入式系统可以使多个程序同时并独立地运行。

⑤Linux同时具有字符界面和图形界面。在字符界面用户可以通过键盘输入相应的指令来进行操作。它同时也提供了类似Windows图形界面的X-Window系统,用户可以使用鼠标对其进行操作。

⑥Linux继承了Unix的特性,具有非常强大的网络功能,其支持所有的因特网协议,包括TCP/IPv4、TCP/IPv6和链路层拓扑程序等,且可以利用Unix的网络特性开发出新的协议栈;.

⑦Linux系统工具链完整,简单操作就可以配置出合适的开发环境,可以简化开发过程,减少开发中仿真工具的障碍,使系统具有较强的移植性;


(2)PC机的功能

①运算速度快、精度高。现代计算机每秒钟可运行几百万条指令,数据处理的速度相当快,是其他任何工具无法比拟的。

②具有存储与记忆能力。计算机的存储器类似于人的大脑,可以“记忆“(存储)大量的数据和计算机程序。

③具有逻辑判断能力。具有可靠逻辑判断能力是计算机能实现信息处理自动化的重要原因。能进行逻辑判断,使计算机不仅能对数值数据进行计算,也能对非数值数据进行处理,使计算机能广泛应用于非数值数据处理领域,如信息检索、图形识别以及各种多媒体应用等。

3.功耗:

ARM体系的各种Cortex-M处理器满足了各种产品来满足不同的功耗需求。例如Cortex-M7,针对高端微控制器和数据处理密集的应用开发的高性能处理器,支持M4所有指令功能;再比如Cortex-M23,面向超低功耗,低成本应用的小尺寸处理器,和M0相似,但是支持各种增强的指令集和系统层面的功能特性。

X86PC机采用的处理器一般是英特尔公司的intel酷睿系列。CPU作为处理器一般功耗较大,双核处理器的频率能到2.5Hz或以上。

4.开发流程:

(1)Linux系统的开发流程:

Linux系统的开发需要专门工具和特殊方法,其开发过程一般分为几个阶段:产品定义—软件与硬件的设计与实现—软件与硬件集成—产品测试与分布—维护与升级。

①需求分析阶段:首先要分析判断系统的应用需求,也就是系统的设计目标。其中嵌入式系统应用需求中最为突出的是注重应用的时效性。

②设计阶段: 系统的设计阶段包括系统总体设计、任务设计和详细实现。DARTS是一种实时软件分析设计方法,它给出划分任务的方法,并提供定义任务间接口的机制。DARTS设计方法的设计步骤如下:数据流分析,划分任务,定义任务间的接口。

③生成代码阶段:生成代码阶段需要完成的工作包括代码编程、交叉编译和链接、交叉调试和测试等。交叉编译是在一个平台(x86)上生成另一个平台(ARM或 MIPS)上的可执行代码。同一个体系结构可以运行不同的操作系统;同样,同一个操作系统也可以在不同的体系结构上运行。

④固化阶段:嵌入式系统的应用软件是针对特定的实际专业领域的,基于相应的嵌入式硬件平台,并能完成用户预期任务的计算机软件,软件要求固态化存储。

(2)PC机的开发流程;

①制定开发计划:根据用户对系统功能的要求和业务管理的需要,在充分分析当前省级界线信息管理系统开发和设计的技术与平台的基础上,确定本系统的技术方案和开发计划,为系统的建设和实施提供一个基本的概要方案。

②系统调研与需求分析:调研考察与用户需求分析是系统设计成功的关键,这个过程就是客户将系统要完成的工作描述给系统设计者;另外,客户的业务流程要描述给系统设计者。从技术角度为客户提高系统的档次。总之,客户与系统设计者要充分交流思想,最后要达成一致。

③功能设计:在系统需求调研分析的基础上,对系统的功能进行设计、组织和安排,确定系统中各项业务功能的具体实施情况,以及每项功能需要实现的具体内容。

④系统设计:系统设计的主要任务包括系统组织结构设计、系统数据库设计、系统功能和实现方式的设计、系统用户界面设计等,也包括系统应用中的软硬件结构组织设计。

⑤系统编码与实现:系统的设计书是一种可操作性描述,接下来就是根据该设计书的数据结构及软件流程进行程序编码;同时要对系统软件进行采购以便建立起相应的开发环境。完成系统服务器的配置和应用服务的启动,保证系统的正常运行。

⑥集成阶段:当各子系统样机已实现并经测试后,这些样机必须组合到一起成为一个完整的可运行的系统。

(二)Linux嵌入式系统和PC机的相同之处:

1.支持多种网络协议

Linux和PC机都支持多种网络协议。网络协议是为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。如果网络协议都不同,那么相互之间就无法正常通信了。现在,常见的协议有:TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。Linux和PC机都支持多种类型的网络适配器。而且两者都具备通过网络共享资源的能力,比如共享文件和打印,都可以提供网络服务能力,比如DHCP和DNS。

2.支持物理设备端口

Linux和PC机都支持各种物理设备端口,比如并口、串口和USB接口。支持各种控制器,比如IDE和SCSI控制器等。

3.多用户操作系统

Linux和PC机都是多用户操作系统。这样的设计,可以集成挂历多用户和组,让多个服务器共享相同的用户和身份验证数据。Linux和PC机可以为每个用户提供单独的环境和资源,都可以以组成员的方式来控制资源的访问权限,当用户数目较大时不必为每一个帐号设置权限,通过组策略就可以完成操作。

4.安装模式

Linux和PC机在安装方面都采用图形化安装模式,按照提示即可完成安装。

5.文件基本操作

Linux和PC机对文件及文件夹的基本操作基本上是一致的,没有大的区别。

6.软件管理

Linux和PC机在软件管理方面是相同的,都采用文件及文件夹的管理方式。

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