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什么是嵌入式系统

什么是嵌入式系统?

嵌入式系统是一种专用计算机系统,是装置或设备的一部分。 通常嵌入式Web技术的嵌入式系统是一个嵌入式处理器控制板,其控制程序存储在ROM中。 下面是小编整理的嵌入式系统介绍。 我希望你明白!

嵌入式系统是什么/

嵌入式的定义过于宽泛。 从字面上理解它甚至会令人困惑。 现在嵌入式系统的概念也有被滥用的嫌疑。 一般文献中对嵌入式系统的定义如下:嵌入式系统以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪。 对计算机系统有严格的要求。 然而,这个定义相对过时。 人们认识到,一个有前途的嵌入式系统应该是:一个硬件基于高性能处理器(通常是32位处理器)、软件基于多任务操作系统的综合系统。 平台。 该平台的处理能力是以前的微控制器无法比拟的。 它涵盖了软件和硬件两个方面,因此可以称为嵌入式系统。

什么是嵌入式系统:

请注意,这里的重点是“系统”而不是“嵌入式”。 在明确嵌入式系统基本定义的基础上,可以从以下几个方面来理解嵌入式系统。

1、嵌入式系统面向用户、面向产品、面向应用。 嵌入式系统与应用程序紧密结合。 它们具有很强的专用性,必须根据实际系统需求合理减少和利用。 嵌入式系统与具体应用有机结合,其升级与具体产品同步进行。 因此,嵌入式系统产品进入市场后也具有较长的生命周期。

2、嵌入式系统是先进的计算机技术、半导体技术、电子技术和各行业技术的具体应用相结合的产品。 这就决定了它一定是一个技术密集、资本密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。

3.嵌入式系统必须根据应用需求定制其软件和硬件,以满足应用系统的功能、可靠性、成本和体积要求。 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芯片或微处理器本身中,而不是存储在磁盘等载体中。

4、嵌入式系统本身不具备独立开发能力。 即使设计完成后,用户通常也无法修改程序功能。 开发时必须有一套相应的开发工具和环境。

事实上,凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特性的控制系统都可以称为嵌入式系统。 现在人们谈论嵌入式系统时,某种程度上指的是近年来流行的带有操作系统的嵌入式系统。

系统组成

嵌入式系统设备一般由嵌入式计算机系统和执行设备组成。 嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心,由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。 执行装置也称为受控对象。 它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令并执行指定的操作或任务。 执行装置可以很简单,比如手机上的一个微型电机,当手机处于振动接收状态时电机就会启动; 它也可以非常复杂,比如索尼的智能机器狗,它集成了多个微控电机和各种传感器。 这允许您执行各种复杂的操作并体验各种状态信息。

1)硬件层

硬件层包括嵌入式微处理器、存储器(SDRAM、ROM、Flash等)、通用设备接口和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)。 在嵌入式处理器上加上电源电路、时钟电路和存储电路就形成了嵌入式核心控制模块。 操作系统和应用程序可以固化在ROM中。

(1)嵌入式微处理器

嵌入式系统硬件层的核心是嵌入式微处理器。 嵌入式微处理器与通用CPU最大的区别在于,嵌入式微处理器大多工作在专门为特定用户群设计的系统中。 它将许多通用 CPU 与主板结合在一起。 所完成的任务都集成在芯片内部,有助于嵌入式系统在设计上小型化,同时还具有高效率和可靠性。

嵌入式微处理器的体系结构可以采用冯诺依曼体系或哈佛体系结构; 指令系统可以选择精简指令系统(ReducedInstruction SetComputer,RISC)和复杂指令系统CISC(ComplexInstructionSetComputer,CISC)。 RISC计算机只包含通道中最有用的指令,保证数据通道快速执行每条指令,从而提高执行效率,使CPU硬件结构设计更简单。

嵌入式微处理器出现在不同的系统中,甚至在同一系统中,它们也可能具有不同的时钟频率和数据总线宽度,或者集成不同的外设和接口。 据不完全统计,目前全球有1000多种嵌入式微处理器,架构超过30个系列,其中主流系统包括ARM、MIPS、PowerPC、X86、SH等。 但与全球个人电脑市场不同的是,没有嵌入式微处理器能够主导市场。 仅就32位产品而言,嵌入式微处理器就有100多种类型。 嵌入式微处理器的选择取决于具体的应用。

(2)内存

嵌入式系统需要内存来存储和执行代码。 嵌入式系统的存储器包括Cache、主存和辅助存储器。

高速缓存是位于主存储器和嵌入式微处理器核心之间的小容量、高速存储器阵列。 它存储着近段时间微处理器最常用的程序代码和数据。 当需要进行数据读取操作时,微处理器会尽可能从Cache中读取数据,而不是从主存中读取。 这大大提高了系统的性能,并改善了微处理器和主存储器之间的通信。 数据传输率。 Cache的主要目标是减少内存(如主存和辅助内存)对微处理器核心造成的内存访问瓶颈,使处理更快、更实时。

在嵌入式系统中,Cache全部集成在嵌入式微处理器中,可分为数据Cache、指令Cache或混合Cache。 Cache的大小取决于不同的处理器。 一般只有中高端嵌入式微处理器才会集成Cache。

主存储器是嵌入式微处理器可以直接访问的寄存器,用于存储系统和用户程序和数据。 它可以位于微处理器内部或外部,其容量为256KB~1GB,取决于具体应用。 一般而言,片内存储器容量小、速度快,片外存储器容量大。

常用为主存储器的存储器包括:

ROM类型 NOR Flash、EPROM和PROM等

RAM类型SRAM、DRAM和SDRAM等

其中,NOR Flash凭借其可重写性高、存储速度快、存储容量大、价格低廉等优点,在嵌入式领域得到了广泛的应用。

3>辅助存储器

辅助存储器用于存储大量的程序代码或信息。 它的容量很大,但读取速度比主存慢很多。 用于长期保存用户信息。

嵌入式系统中常用的外部存储器有:硬盘、NAND Flash、CF卡、MMC和SD卡等。

(3) 通用设备接口和I/O接口

嵌入式系统需要一定形式的通用设备接口来与外界交互,如A/D、D/A、I/O等。外设通过连接其他片外设备或传感器。 功能。 每个外设通常具有单一功能,并且可以位于芯片外部或内置于芯片内。 外围设备的类型有很多种,从简单的串行通信设备到非常复杂的 802.11 无线设备。

目前,嵌入式系统中常用的设备接口有A/D(模/数转换接口)和D/A(数/模转换接口)。 I/O接口包括RS-232接口(串行通信接口)和以太网。 (以太网接口)、USB(通用串行总线接口)、音频接口、VGA视频输出接口、I2C(现场总线)、SPI(串行外设接口)和IrDA(红外接口)等。

2)中间层

硬件层和软件层之间是中间层,也称为硬件抽象层(HAL)或板级支持包(BSP),它将系统的上层软件与底层硬件分开,以便底层驱动程序系统的功能与硬件无关。 上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况,可以根据BSP层提供的接口进行开发。 该层一般包括相关底层硬件的初始化、数据输入/输出操作以及硬件设备的配置功能。 BSP有以下两个特点。

硬件依赖性:由于嵌入式系统的硬件环境具有应用依赖性,并且BSP作为上层软件与硬件平台之间的接口,需要向操作系统提供操作和控制特定硬件的方法。 [1]

操作系统依赖性:不同的操作系统有自己的软件层次结构,因此不同的操作系统有特定形式的硬件接口。

实际上,BSP是介于操作系统和底层硬件之间的软件层,包括系统中大部分与硬件密切相关的软件模块。 设计一个完整的BSP需要完成两部分工作:嵌入式系统和BSP功能的硬件初始化,以及设计硬件相关的设备驱动程序。

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