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详解嵌入式系统 [复制链接]

目前,在嵌入式系统应用领域中,不少人对什么是嵌入式系统不甚了解。有些人搞了十多年的单片机应用,不知道单片机就是一个最典型的嵌入式系统;也有些人在解释什么是嵌入式系统时,不是从定义出发,而是列举了嵌入式系统的一些特点,往往不知所云。
    什么是嵌入式系统?
    嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
    嵌入式系统一般指非PC系统,它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件(OS)(要求实时和多任务操作)和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行为;而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。  
    嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般就具备以下4个特点:
  1)对实时多任务有很强的支持能力,能完成多任务并且有较短的中断响应时间,从而使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度;
  2)具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化,而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用,需要设计强大的存储区保护功能,同时也有利于软件诊断;
  3)可扩展的处理器结构,以能最迅速地开展出满足应的最高性能的嵌入式微处理器;
  4)嵌入式微处理器必须功耗很低,尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此,如需要功耗只有mW甚至μW级。  
    嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点: 
  1.嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中,它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点,能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化,移动能力大大增强,跟网络的耦合也越来越紧密;
  2.嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统;
  3.嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能,这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力;
  4.嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起,它的升级换代也是和具体产品同步进行,因此嵌入式系统产品一旦进入市场,具有较长的生命周期;
  5.为了提高执行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存贮于磁盘等载体中;
  6.嵌入式系统本身不具备自举开发能力,即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的,必须有一套开发工具和环境才能进行开发。
    嵌入式系统应用前景广阔
    近年来,随着计算机技术及集成电路技术的发展,嵌入式技术日渐普及,在通讯、网络、工控、医疗、电子等领域发挥着越来越重要的作用;我国嵌入式系统市场预计每年将直接创造千亿元的效益,所带动的相关工业产值将超过上万亿元,成为电子信息产业新的经济增长点,甚至有专家表示,嵌入式技术是中国厂商从“中国制造”向“中国创造”转变的最佳契机。
   嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的 IT应用领域之一。像我们平常常见的手机、掌上电脑、电子字典、可视电话、VCD/DVD/M P3播放机、数字相机、数字摄像机、机顶盒、高清电视、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、安全系统、医疗仪器、航天航空设备等等都是典型的嵌入式系统。由于嵌入式系统具有低功耗、体积小、集成度高等特点,因此随着消费家电的智能化和廉价微处理器的出现,嵌入式系统将在工业生产及日常生活里获得更广阔的应用领域。

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