浅谈对嵌入式系统的理解

浅谈对嵌入式系统的理解信息学院16级计算机应用技术研究生陶金洪学号：1623100005摘要：嵌入式系统在日常生活中已得到广泛的应用，本文从嵌入式系统的概念、嵌入式微处理器以及嵌入式系统的操作系统等方面浅谈对嵌入式系的理解。关键词：嵌入式系统操作系统嵌入式微处理器引言：随着社会的迅速进步，电子技术、计算机技术和网络技术的飞速发展，极大地改变了人们的生活模式。人们到处可以见到电子设备的存在，而几乎所有的电子设备中都包含着嵌入式系统。嵌入式应用给人们的生活带来了极大的便利。经过本学期对嵌入式系统的学习加深了我对它的了解。一、嵌入式系统的概念：国际电气与电子工程师协会将嵌入式系统定义为：嵌入式是用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置。而国内通常将它定义为：嵌入式系统是以应用为中心，以电子技术和计算机技术为基础，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。从两种定义中我们不难看出国内的定义直接的体现了嵌入式系统的嵌入性、专用性、计算机特性的基本要素和特征。从定义中可以知道嵌入式系统它一般是由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序等部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。嵌入式系统不同于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。由于嵌入式系统是针对特定用途、应用于特定环境下，所以它不同于通用计算机系统。同样是计算机系统，嵌入式系统是针对特定应用而设计的“专用系统“它的硬件和软件都必须高效率的设计，量体裁衣，去除冗余，力争在较少的资源上实现更高的性能。二、嵌入式微处理器嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。它具有32位以上的处理器，具有较高的性能。但与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、PowerPC、MIPS、ARM系列等。其中X86系列由于和PC体系软硬件兼容，基于传统，很多工业控制场合都广泛使用；而ARM系列，由于其成熟可靠的体系结构、日益低廉的成本和广泛配套的软件体系，在近年来被广泛的用于移动设备上。嵌入式微处理器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，从而减少内部的代码和实时内核心的执行时间，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，而为了避免在模块之间出现错误，需要设计强大的存储区保护功能。嵌入式微处理器的功耗很低，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。三、嵌入式操作系统嵌入式操作系统EOS(EmbeddcdOperatingSystem)是一种与我们平时使用的Windows很类似的多用途软件。嵌入式操作系统实现分配其软、硬件资源，完成调度工作并协调控制并行处理，处理中断、调度工作任务，同步机制、文件处理等功能。嵌入式操作系统最突出的特点在于多任务处理、实时高效性、专用性、强实时性、稳定性、环境适应性、软件固态化等特点。常用的嵌入式操作系统有：源码开放的Linux、微软的WinCE、Palm公司的PalmOS和uCJinux。其中嵌入式Linux操作系统是Linux工作小组组织开发的一种开放源码、内核可裁剪、功能强大的最具有潜力的嵌入式操作系统。Linux操作系统是目前功能强大、设计完善的操作系统之一，对标准Linux经过小型化裁剪处理之后形成的嵌入式Linux操作系统，只有几KB或者几MB大，非常容易固化在单片机或处理器的存储芯片中，适合于特定嵌入式应用场合，同时它还具备模块化程度高、源码公开、支持广泛的硬件并且安全性可靠性好等特点。四、总结目前嵌入式系统的应用已经渗入到生活中的各个方面，对人们的生活起着越来越重要的作用。相信随着科技的进步，生产工艺以及人们科技素养的进一步提高，嵌入式产品必将在人们生产生活中扮演越来越重要的角色。通过一学期的学习，我了解了嵌入式系统的概念以及基本的设计过程。但在实践性上非常的欠缺，如果能够做个比较有意义的嵌入式小系统，我想这会对想学好这门课的人有个更深刻的理解。参考文献[1]魏忠,蔡勇,雷红卫.嵌入式开发详解[M].北京:电子工业出版社,2013[2]李中奇,张冬波,罗文俊.嵌入式Linux系统中触摸屏控制的研究与实现[J].工业控制计算机.2005(02)[3]陈长顺,管希萌,洪伟,朱凌,王刚.嵌入式技术研究进展[J].扬州教育学院学报.2009(03)[4]王莉,周伟.基于ARM的嵌入式Web服务器设计[J].计算机工程与应用.2012(14)[5]路后兵.XilinxFPGA的嵌入式系统开发过程[J].单片机与嵌入式系统应用.2012(11)[6]宁宝军,张勇.嵌入式系统关键技术分析与开发应用研究[J].信息系统工程.2015(05)[7]荣国平,刘天宇,谢明娟,陈婕妤,张贺,陈道蓄.嵌入式系统开发中敏捷方法的应用研究综述[J].软件学报.2014(02)