嵌入式系統是什么

時間：2024-09-17 06:38:48 嵌入式培訓我要投稿

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嵌入式系統是什么

　　嵌入式系統是一種專用的計算機系統，作為裝置或設備的一部分。通常嵌入式Web技術嵌入式系統是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。下面是小編整理的嵌入式系統簡介，希望大家理解!

　　嵌入式它的定義實在是太廣泛了.從字面意義理解起來甚至容易讓人糊涂，現在嵌入式系統的概念也有被濫用的嫌疑。在一般的文獻中嵌入式系統是這樣定義的：嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁減，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積和功耗有嚴格要求的計算機系統。但是這種定義較為古板，大家公認的比較有前途的嵌入式系統應該是：硬件以一個高性能的處理器(通常是32位處理器)為基礎，軟件以一個多任務操作系統為基礎的綜合平臺。這個平臺的處理能力是以往單片機所無法比擬的，它涵蓋了軟件和硬件兩個方面，因此可稱之為嵌入式系統。

　　什么叫嵌入式系統：

　　注意，這里的重點是“系統”而不是“嵌入式”。在明確了嵌入式系統基本定義的基礎上.可從以下幾方面來理解嵌入式系統。

　　1、嵌入式系統是面向用戶、面向產品、面向應用的。嵌入式系統是與應用緊密結合的，它具有很強的專用性，必須結合實際系統需求進行合理的裁減利用。嵌入式系統和具體應用有機地結合在一起，它的升級換代也是和具體產品同步進行，因此嵌人式系統產品進入市場后也具有較長的生命周期。

　　2、嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術、電子技術和各個行業技術的具體應用相結合的產物。這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統。

　　3、嵌入式系統必須根據應用需求對軟硬件進行裁減.滿足應用系統的功能、可靠性、成本和體積等要求。為了提高執行速度和系統可靠性，嵌入式系統中的軟件一般都固化在存儲器芯片或微處理器機本身中，而不是存儲于磁盤等載體中。

　　4、嵌入式系統本身不具備自主開發能力，即使設計完成以后用戶通常也是不能對其中的程序功能進行修改的，必須有一套相應的開發工具和環境才能進行開發。

　　實際上.凡是與產品結合在一起的具有嵌入式特點的控制系統都可以叫嵌入式系統。現在人們講嵌入式系統時，某種程度上指的是近些年比較熱的具有操作系統的嵌入式系統。

　　系統組成

　　一個嵌入式系統裝置一般都由嵌入式計算機系統和執行裝置組成，嵌入式計算機系統是整個嵌入式系統的核心，由硬件層、中間層、系統軟件層和應用軟件層組成。執行裝置也稱為被控對象，它可以接受嵌入式計算機系統發出的控制命令，執行所規定的操作或任務。執行裝置可以很簡單，如手機上的一個微小型的電機，當手機處于震動接收狀態時打開;也可以很復雜，如SONY智能機器狗，上面集成了多個微小型控制電機和多種傳感器，從而可以執行各種復雜的動作和感受各種狀態信息。

　　1)硬件層

　　硬件層中包含嵌入式微處理器、存儲器(SDRAM、ROM、Flash等)、通用設備接口和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)。在一片嵌入式處理器基礎上添加電源電路、時鐘電路和存儲器電路，就構成了一個嵌入式核心控制模塊。其中操作系統和應用程序都可以固化在ROM中。

　　(1)嵌入式微處理器

　　嵌入式系統硬件層的核心是嵌入式微處理器，嵌入式微處理器與通用CPU最大的不同在于嵌入式微處理器大多工作在為特定用戶群所專用設計的系統中，它將通用CPU許多由板卡完成的任務集成在芯片內部，從而有利于嵌入式系統在設計時趨于小型化，同時還具有很高的效率和可靠性。

　　嵌入式微處理器的體系結構可以采用馮·諾依曼體系或哈佛體系結構;指令系統可以選用精簡指令系統(Reduced Instruction Set Computer，RISC)和復雜指令系統CISC(Complex Instruction Set Computer，CISC)。RISC計算機在通道中只包含最有用的指令，確保數據通道快速執行每一條指令，從而提高了執行效率并使CPU硬件結構設計變得更為簡單。

　　嵌入式微處理器有各種不同的體系，即使在同一體系中也可能具有不同的時鐘頻率和數據總線寬度，或集成了不同的外設和接口。據不完全統計，目前全世界嵌入式微處理器已經超過1000多種，體系結構有30多個系列，其中主流的體系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但與全球PC市場不同的是，沒有一種嵌入式微處理器可以主導市場，僅以32位的產品而言，就有100種以上的嵌入式微處理器。嵌入式微處理器的選擇是根據具體的應用而決定的。

　　(2)存儲器

　　嵌入式系統需要存儲器來存放和執行代碼。嵌入式系統的存儲器包含Cache、主存和輔助存儲器。

　　Cache是一種容量小、速度快的存儲器陣列它位于主存和嵌入式微處理器內核之間，存放的是最近一段時間微處理器使用最多的程序代碼和數據。在需要進行數據讀取操作時，微處理器盡可能的從Cache中讀取數據，而不是從主存中讀取，這樣就大大改善了系統的性能，提高了微處理器和主存之間的數據傳輸速率。Cache的主要目標就是：減小存儲器(如主存和輔助存儲器)給微處理器內核造成的存儲器訪問瓶頸，使處理速度更快，實時性更強。

　　在嵌入式系統中Cache全部集成在嵌入式微處理器內，可分為數據Cache、指令Cache或混合Cache，Cache的大小依不同處理器而定。一般中高檔的嵌入式微處理器才會把Cache集成進去。

　　主存是嵌入式微處理器能直接訪問的寄存器，用來存放系統和用戶的程序及數據。它可以位于微處理器的內部或外部，其容量為256KB~1GB，根據具體的應用而定，一般片內存儲器容量小，速度快，片外存儲器容量大。

　　常用作主存的存儲器有：

　　ROM類 NOR Flash、EPROM和PROM等。

　　RAM類 SRAM、DRAM和SDRAM等。

　　其中NOR Flash 憑借其可擦寫次數多、存儲速度快、存儲容量大、價格便宜等優點，在嵌入式領域內得到了廣泛應用。

　　3>輔助存儲器

　　輔助存儲器用來存放大數據量的程序代碼或信息，它的容量大、但讀取速度與主存相比就慢的很多，用來長期保存用戶的信息。

　　嵌入式系統中常用的外存有：硬盤、NAND Flash、CF卡、MMC和SD卡等。

　　(3)通用設備接口和I/O接口

　　嵌入式系統和外界交互需要一定形式的通用設備接口，如A/D、D/A、I/O等，外設通過和片外其他設備的或傳感器的連接來實現微處理器的輸入/輸出功能。每個外設通常都只有單一的功能，它可以在芯片外也可以內置芯片中。外設的種類很多，可從一個簡單的串行通信設備到非常復雜的802.11無線設備。

　　目前嵌入式系統中常用的通用設備接口有A/D(模/數轉換接口)、D/A(數/模轉換接口)，I/O接口有RS-232接口(串行通信接口)、Ethernet(以太網接口)、USB(通用串行總線接口)、音頻接口、VGA視頻輸出接口、I2C(現場總線)、SPI(串行外圍設備接口)和IrDA(紅外線接口)等。

　　2)中間層

　　硬件層與軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層(Hardware Abstract Layer，HAL)或板級支持包(Board Support Package，BSP)，它將系統上層軟件與底層硬件分離開來，使系統的底層驅動程序與硬件無關，上層軟件開發人員無需關心底層硬件的具體情況，根據BSP 層提供的接口即可進行開發。該層一般包含相關底層硬件的初始化、數據的輸入/輸出操作和硬件設備的配置功能。BSP具有以下兩個特點。

　　硬件相關性：因為嵌入式系統的硬件環境具有應用相關性，而作為上層軟件與硬件平臺之間的接口，BSP需要為操作系統提供操作和控制具體硬件的方法。[1]

　　操作系統相關性：不同的操作系統具有各自的軟件層次結構，因此，不同的操作系統具有特定的硬件接口形式。

　　實際上，BSP是一個介于操作系統和底層硬件之間的軟件層次，包括了系統中大部分與硬件聯系緊密的軟件模塊。設計一個完整的BSP需要完成兩部分工作：嵌入式系統的硬件初始化以及BSP功能，設計硬件相關的設備驅動。

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