第1章 嵌入式系统概论

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1、—嵌入式系统概述信息工程系王飞2009年2月嵌入式系统1第一章嵌入式系统概述1.1引言1.2嵌入式系统概述1.3嵌入式系统的特点1.4嵌入式系统体系结构1.5嵌入式发展趋势1.6嵌入式系统特性分析21.1引言嵌入式系统应用非常广泛，其发展势头之迅猛，让人惊叹，正成为当前发展最快的一个应用领域。学习嵌入式系统有着非常重要的现实意义本章主要介绍嵌入式系统的定义和体系结构，分析嵌入式系统的现状，展望该领域发展的趋势。31.2嵌入式系统概述定义将计算机嵌入到一个更大、更专用的对象中去，形成“嵌入式计算机系统”，简称为“嵌入式系统（EmbeddedSystem）”。IEEE（国际

2、电气和电子工程师协会）对嵌入式系统的定义是：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”。41.2.1嵌入式系统概述国内普遍认可的嵌入式系统的定义是：“嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，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、功耗等有严格要求的专用计算机系统。”51.2.1嵌入式系统概述从应用角度定义，嵌入式系统是软件和硬件的结合体，并且执行某种特定功能。从技术角度定义，它是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪。61.2.1嵌入式系统概述嵌入式系统的两个重要特点：（1）以应用为中心：嵌入式系统不应该独立于应用。（2

3、）以计算机技术为基础：计算机系统由软件和硬件构成，嵌入式系统也不例外。技术要求和技术发展方向完全不同于通用计算机系统71.2.2嵌入式系统的主流应用嵌入式产品市场份额的大致分布如下图:消费电子通信电信其他医疗81.2.2嵌入式系统的主流应用消费电子：如游戏机、洗衣机、微波炉、数字电视和掌上电脑等通信：如手机、寻呼机、个人数字助理（PDA）、GPRS等。交通：如运输（航空、铁路、公路）系统、燃料服务、航空管理等工业控制：如各种智能测量仪表、数控装置等医疗：如CT、磁共振、X射线等政府行业：如复印机、打印机、传真机等军事电子：如各种武器控制（火炮控制、导弹控制、智能炸弹制导

4、引爆装置）等计算机外设：如打印机、扫描仪、终端等91.3嵌入式系统的特点多样性嵌入式系统的应用多种多样，已经广泛应用到社会的各个领域。嵌入式设备的类型也日趋多样化，有多种处理器和外围设备的支持。专用紧凑嵌入式系统很多是面向特定应用的，用途比较固定，功耗和软硬件配置也有明显的约束，并且通常情况下需要注意系统的成本。101.3嵌入式系统的特点实时响应大部分实时系统都属于嵌入式系统，系统依靠其硬件设备和实时操作系统RTOS的紧密结合，能够在有限的时间内对外部事件作出快速响应；其次，在嵌入式应用领域中，大部分系统都具有较好的实时性，因而嵌入式系统大都具有快速启动的特点。111.

5、3嵌入式系统的特点健壮可靠目前主要有两种机制来保证系统的可靠性，一是硬件机制，如硬件中的看门狗定时器，它可以在软件失去控制后使系统重新开始正常运行；二是软件机制，如内存保护和重启机制等。为了提高系统的可靠性，嵌入式系统中往往采用固态化存储，软件一般都固化在存储器芯片中，而不是存贮于磁盘等载体中。121.3嵌入式系统的特点嵌入式操作系统支持与通用计算机操作系统相比，嵌入式操作系统具有体积小、实时可靠、可裁剪、可固化和多种处理器支持的特点，并且这样的操作系统一般都是实时操作系统。嵌入式实时操作系统的引入，提高了系统的可靠性和应用开发效率。131.3嵌入式系统的特点需要专门的

6、开发工具和环境：交叉开发141.3嵌入式系统的特点价格敏感嵌入式产品价格是市场竞争的焦点，嵌入式系统对价格具有很高的敏感性，谁能用更低的价格提供高性能的产品，谁将最终赢得市场151.3嵌入式系统的特点资源受限由于价格的敏感而导致嵌入式系统对资源配置的选择上受到相关限制161.3嵌入式系统的特点低功耗由于人们对产品的便携性的要求越来越高，产品的功耗只能随之不断降低。171.4嵌入式系统体系结构嵌入式系统由硬件和软件两个部分组成:181.4.1嵌入式系统硬件硬件：主要指嵌入式微处理器和外围设备嵌入式处理器是嵌入式系统的核心。只保留与用户需求紧密相关的功能部件，因此具有体积小

7、、重量轻、成本低、可靠性高等特点。191.4.1嵌入式系统硬件2.外围设备根据外围设备的功能可分为以下三类：存储器类型：动态存储器(DRAM)、静态易失型存储器(RAM,SRAM)以及非易失型存储器(ROM，EPROM，EEPROM，FLASH)。接口类型：RS232接口、IrDA接口、I2C总线接口、USB接口和以太网接口等I/O设备:包括了键盘、鼠标、阴极射线管CRT、LCD和触摸屏等负责人机交互的输入输出设备。201.4.2嵌入式系统软件软件：包括嵌入式操作系统及应用软件嵌入式操作系统嵌入式操作系统是嵌入式系统中最基本的软件，它负责