第一章 嵌入式系統(tǒng)概述

1、1第一章第一章嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)概述1.1嵌入式系統(tǒng)概念嵌入式系統(tǒng)概念嵌入式計算技術(shù)是集微電子技術(shù)和計算機軟集微電子技術(shù)和計算機軟硬件技術(shù)相結(jié)合硬件技術(shù)相結(jié)合的一門新興的計算機科學(xué)技術(shù)，它的產(chǎn)生大大提高了電子產(chǎn)品的智能化水平及科技含量，因此，一直處于國際高科技發(fā)展的前沿。嵌入式計算技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)通信、智能化儀表、消費電網(wǎng)絡(luò)通信、智能化儀表、消費電子、自動化控制乃至國防軍事子、自動化控制乃至國防軍事等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。利用嵌入式計算技術(shù)

2、設(shè)計、制造出的電子裝置為嵌入式系統(tǒng)，它通常是指面向特定應(yīng)用的、技術(shù)密集的知識集成指面向特定應(yīng)用的、技術(shù)密集的知識集成系統(tǒng)系統(tǒng)，然而嵌入式系統(tǒng)本身不僅與一般PC上的應(yīng)用系統(tǒng)不同，而且針對不同的具體應(yīng)用環(huán)境設(shè)計的嵌入式系統(tǒng)之間的差別也很大。因此，建立嵌入式系統(tǒng)的概念對從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的軟硬件技術(shù)人員是十分必要的。1.1.1什么是嵌入式系統(tǒng)什么是嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是以嵌入式以嵌入式CPUCPU為核心嵌入到對象體系中的電子裝置為核心嵌入

3、到對象體系中的電子裝置，嵌入式嵌入式CPU是指安裝在不是計算機的路由器、手機、電視機、汽車等設(shè)備上的CPU芯片，而裝在PC機、筆記本電腦、工作站上的CPU一般稱為通用CPU，因為它能執(zhí)行各種各樣的程序，嵌入式CPU一般只要求運行某種確定程序。1、從應(yīng)用對象的角度根據(jù)根據(jù)IEEEIEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義：（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義：嵌入式系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設(shè)備的裝置用于控制、監(jiān)視

4、或者輔助操作機器和設(shè)備的裝置”（原文為（原文為devicesdevicesusedusedtotocontrolcontrolmonitmonitassistassistthetheoperationoperationofofequipmentequipmentmachinerymachineryplantsplants）。2、從計算機技術(shù)應(yīng)用的角度嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為

5、基礎(chǔ)軟硬件可減裁，適應(yīng)應(yīng)軟硬件可減裁，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。這是目前國內(nèi)普遍認同的定義，它體現(xiàn)了“嵌入、專用性、計算機”的基本要素和特征。1.1.2嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)既有相似之處（運算器，控制器，存儲器，輸入輸出設(shè)備），也有明顯區(qū)別。通常，嵌入式系統(tǒng)中的系統(tǒng)程序（包括操作系統(tǒng)）和應(yīng)用

6、程序是渾然一體的。嵌入式系統(tǒng)本身是一個外延性極廣的名詞，目前指的是能夠運行操作系統(tǒng)的軟硬件綜合體?？傮w上，嵌入式系統(tǒng)可以劃分成硬件部分和軟件部分硬件部分和軟件部分。硬件部分一般由高性能的嵌入式處理器、存儲器和外圍的接口電路組成，軟件部分由嵌入式實時操作系統(tǒng)3的支持，如Win_CE、Linux、Vxwks、μCOS等。PowerPC系列系列（架構(gòu)）的嵌入式處理器是基于RISC體系結(jié)構(gòu)的，其特點是可伸縮性好，方便靈活。PowerPC架構(gòu)處理

7、器的主頻25～700MHZ不等，在能量消耗，整合程度，價格差異懸殊，主要用于通信產(chǎn)品。IBM_PowerPC：PowerPC:405GP，主頻最高為266MHz，內(nèi)部集成了10100MbpsEther網(wǎng)絡(luò)控制器，串口，并口，內(nèi)存控制器等，用于通信領(lǐng)域。Motola_PowerPCMPC823e是高度綜合的片上（SOC），在電信、金融具有廣泛的應(yīng)用。X86系列系列嵌入式處理器基于Intel架構(gòu)（CISC體系結(jié)構(gòu)）的8080，286，386

8、處理器等Motola68000采用CISC體系結(jié)構(gòu)。68KColdfire是基于RISC體系結(jié)構(gòu)，高性能的嵌入式處理器。外圍接口電路外圍接口電路包括I2C總線，定時器計數(shù)器，看門狗，串行，LCD觸摸屏接口等。存儲器存儲器包括ROMEPROM，SDRAM，F(xiàn)lash等2、軟件部分、軟件部分嵌入式應(yīng)用軟件嵌入式應(yīng)用軟件是建立在系統(tǒng)的主任務(wù)（MainTask）基礎(chǔ)之上，針對特定的實際專業(yè)領(lǐng)域，基于相關(guān)嵌入式硬件應(yīng)用平臺的并能完成用戶預(yù)期任務(wù)的

9、計算機軟件。嵌入式操作系統(tǒng)（嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）是具有存儲器管理、分配，中斷處理，任務(wù)調(diào)度與任務(wù)通信，定時器響應(yīng)，并提供多任務(wù)處理等功能的穩(wěn)定的、安全的軟件模塊集合。操作系統(tǒng)中提供的API(ApplicationProgrammingInterface)是一系列的復(fù)雜函數(shù)、消息和結(jié)構(gòu)的集合，軟件軟件開發(fā)人員通過使用API函數(shù)，可以加快應(yīng)用程序的開發(fā)，統(tǒng)一應(yīng)用程序的開發(fā)標準。目前常見的嵌入式操作系統(tǒng)有Vxwks，PSOS，Window