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1、第20卷 第10期甘肃科技Vol.20No.102004年10月GansuScienceandTechnologyOct.2004嵌入式系统及其实时软件的开发令晓明,范多旺(兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室,甘肃兰州730070)摘 要:阐述了嵌入式系统的概念、特点及应用,并对其软硬件系统、实时软件开发技术进行了详细叙述,对嵌入式CPU各种类型及代表产片的进行了比较说明;提出了嵌入式系统的模型、嵌入式实时软件的开发过程和方法;针对目前嵌入式系统的发展现状,论述了嵌入式系统的发展动向。关键词:嵌入式系统;嵌入式CPU;嵌入式实时
2、软件开发;嵌入式发展趋势中图分类号:TP393.4 随着现代信息技术和Internet技术的飞速发1.2 嵌入式软件展,各种各样的数字化产品得到普及;嵌入式系统已嵌入式软件(EmbeddedSoftware)包括指嵌入经渗透于现代生活的各个角落———手机、微波炉、取式操作系统和嵌入式应用软件。因嵌入式软件一般款机、智能玩具、电子商务、工控设备、通信设备、医对实时性的要求较高,也称其为嵌入式实时软件疗器械、航天航空、军事装备等等。嵌入式系统有着(EmbeddedReal-TimeSoftware)。它是实现嵌入广泛的应用前景和发展潜力,嵌入
3、式系统技术已经式系统功能的关键。在简单的应用场合下,嵌入式成了最热门的技术之一。应用软件不需要专门的操作系统,但有些需要嵌入式实时操作系统的支持。当前,常用实时操作系统1 嵌入式系统具有代表性的产品主要是VxWorks,pSOS,Palm嵌入式系统(EmbeddedSystem),一般是指嵌入OS,WindowsCE及嵌入式Linux等。嵌入式应用到对象体系中执行专用功能的计算机系统。嵌入式软件是针对特定的实际专业领域的,基于相应的嵌系统诞生于微型机时代,其嵌入性的本质是将一个入式硬件平台的,并能完成用户预期任务的计算机计算机嵌入到一个对象
4、体系中去;对象系统则是指软件。它与普通的计算机应用软件有一定的区别。嵌入式系统所嵌入的宿主系统。为了区别于原有的用户的任务一般有时间和精度的严格要求,这就使通用计算机系统,把嵌入到对象体系中,实现对象体得嵌入式应用软件必须保证高实时性、准确性、安全系智能化控制的计算机,称作嵌入式计算机系统。性、稳定性和抗干扰性,而且还要尽可能地优化。嵌入式系统通常由嵌入式硬件和软件两部分组成。1.3 嵌入式硬件及其开发一个简单的嵌入式系统可以由微控制器或单片机及嵌入式硬件(EmbeddedHardware)主要包括嵌嵌入式软件组成。入式处理器及其外围设备。
5、1.1 嵌入式系统的特点嵌入式硬件系统的核心部件是各种类型的嵌入通过嵌入式系统的定义,可知一个嵌入式系统,式处理器。当前嵌入式系统处理器的发展趋势主要应该满足的三个基本要素,即“嵌入性”、“专用性”与是采用32位嵌入式CPU,其主流系列有ARM(包“计算机系统”。它与通用计算机系统相比,一般具括Intel公司的strongARM和XScale)、MIPS和有以下的特点。SH三大系列。⑴实时性要求。许多嵌入式系统对系统响应嵌入式系统CPU的另一类型为嵌入式微控制时间有要求,其软件和硬件设计必须满足实时性,以器(MCU,Microcontrol
6、lerUnit)和嵌入式DSP处理保证系统在允许的时间内完成任务;器。与嵌入式微处理器相比,MCU的最大特点是⑵系统体积小型化、功能专业化。单片化,体积大大减小,功耗和成本下降、可靠性提⑶软件的固化特性。高。嵌入式微控制器目前的品种和数量最多,比较有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS- 甘 肃 科 技 第6220卷251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/2.1 嵌入式实时系统的模型11/12/16、68300等。嵌入式DSP处理
7、器的一类是嵌入式实时软件(ERS)的主要特点是其必须在经过单片化、EMC改造、增加片上外设成为嵌入式规定的时间内完成相应的控制功能。嵌入式实时系DSP处理器,如TI公司的TMS320系列和Motoro2统的模型如图1所示。该系统由4个部分组成:被la的DSP56000系列;一类是在通用单片机或SOC控制对象,传感部件,控制部件和嵌入式实时软件。中增加DSP协处理器,例如Intel的MCS-296和传感部件从被控制对象中获取被监测的信息,并将Infineon(Siemens)的TriCore。嵌入式系统的智能这些信息作为输入传送给嵌入式实时软
8、件,该软件化是推动嵌入式DSP处理器发展的其中一个因素,根据输入进行相应的处理,并将处理结果作为控制这类智能化算法一般都是运算量较大,特别是向量信息传送给控制部件,控制部件发出控
