1 嵌入式系统概论 - 副本

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1、1嵌入式系统概论1.1嵌入式系统的基本概念1.1.1嵌入式系统的定义如果说PC机的出现构建了信息产业的框架，推动了整个信息产业和人类文明的发展和前进，那么嵌入式系统的发展将会更加完善这个框架，并成为信息产业发展的加速器。我国拥有世界上最大的电子产品消费市场，手机、彩电、VCD、家用电器等的拥有量都居世界第一。随着经济水平的提高和消费结构的改变，人们对电子产品的要求越来越高，如产品的灵活性、可控性、耐用性、高性价比等，这些都可以通过合理、有效的嵌入式系统设计和优化来实现。另外，在现代化的医疗、测控仪器和机电产品中对系统的可靠性、实时性要求较高，更需要有

2、专用的嵌入式系统的支持，这些需求都极大地刺激了嵌入式系统的发展和产业化的进程。所谓嵌入式系统(EmbeddedSystem)，实际上是“嵌入式计算机系统”的简称，它是相对于通用计算机系统而言的。在有些系统里也有计算机，但是计算机只是作为某个专用系统中的一个部件而存在的。像这样“嵌入”到更大、专用的系统中的计算机系统，称之为“嵌入式计算机”、“嵌入式计算机系统”或“嵌入式系统”。在日常生活中，早已存在许多嵌入式系统的应用，如天天必用的移动电话、戴在手腕上的电子表、烹调用的微波炉、办公室里的打印机、汽车里的供油喷射控制系统、防锁死刹车系统(ABS)，以及

3、现在流行的个人数字助理(PDA)、数码相机、数码摄像机等等，它们内部都有一个中央处理器(CPU)。可以说嵌入式系统无处不在，从家庭的洗衣机、电冰箱、小汽车，到办公室里的远程会议系统等等，都属于可以使用嵌入式技术进行开发和改造的产品。嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。目前比较流行的嵌入式系统定义有三种。1.IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置（原文为Devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryo

4、rplants）。可以看出，此定义是从应用上考虑的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置。2.微机学会的定义：嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机系统，可分为系统级、板级、片级。系统级为各种类型的工控机、PC104等模块；板级为各种类型的带CPU的主板及OEM产品；片级为各种以单片机、DSP、微处理器为核心的产品。3.一般定义：嵌入式系统（EmbeddedSystem）是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统。一般定义给出了嵌入式系统作为专用计算机系统包含的4个

5、要素。l以应用为中心嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，嵌入的目的是为了提高产品的功能性能、降低成本和体积等，如果独立于应用而自行发展则会失去市场。l以计算机技术为基础嵌入式系统“以计算机技术为基础”和“以应用为中心”这两个要素对从事嵌入式技术的开发人员提出了较高要求，一方面他们应具备扎实的计算机科学或计算机工程方面的专业知识，同时他们还需要掌握相关应用行业的领域知识，也就是说，从事嵌入式技术的开发员往往是跨专业的综合性人才。l软件硬件可裁剪26嵌入式系统的硬件和软件需要针对用户的具体需求进行高效率的设计。一方面，需要选择嵌入式处理器的种类型

6、号，对其芯片的配置进行裁减或扩展，实现理想的资源组合和较低的成本；另一方面，嵌入式软件的各组件或模块设计需量体裁衣，去除冗余，力求在有限硬件资源环境下实现更高的性能。l对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格例如，嵌入式处理器在功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、EMC(电磁兼性)等方面均受到应用要求的制约，这些也是各个半导体厂商之间竞争的热点。由以上各种定义可以看出，嵌入式系统是设计完成特定功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的专用计算机系统，该专用计算机系统对软件和硬件可裁剪性、功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面提出了严格的要求。1.1

7、.2嵌入式系统的特点由于嵌入式系统是一种特殊形式的计算机系统，因此它同计算机系统一样由硬件和软件构成。嵌入式系统与以PC为代表的通用计算机系统相比，嵌入式系统是由定义中的3个基本要素衍生出来的，不同的嵌入式系统其特点会有所差异，其主要特点概括如下。1.嵌入式系统是专用的计算机系统嵌入式系统的硬、软件均是面向特定应用对象和任务设计的，具有很强的专用性和多样性。嵌入式系统提供的功能以及面对的应用和过程都是预知的，相对固定的，而不像通用计算机那样有很大的随意性。嵌入式系统的软硬件可裁剪性，要满足对象要求的最小软硬件配置。2.嵌入式系统须满足环境的要求由于嵌

8、入式系统要嵌入到对象系统中，因此它必须满足对象系统的环境要求，如物理环境(集成度高、体积小)、电气环境(可靠