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一文看懂嵌入式系統(tǒng)的分類與特點

時間:2019-03-14 18:00:09來源: 珠海運控電機

導語:?在計算機、互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)高速發(fā)展的同時,嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)也取得迅速發(fā)展。這不僅表現(xiàn)在嵌入式技術(shù)應用范圍的急劇擴大,也體現(xiàn)在嵌入式處理器和實時操作系統(tǒng)的性能增強、日臻成熟和產(chǎn)品的升級換代。

一、什么是嵌入式系統(tǒng)呢?

在計算機、互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)高速發(fā)展的同時,嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)也取得迅速發(fā)展。這不僅表現(xiàn)在嵌入式技術(shù)應用范圍的急劇擴大,也體現(xiàn)在嵌入式處理器和實時操作系統(tǒng)的性能增強、日臻成熟和產(chǎn)品的升級換代。

目前,在嵌入式系統(tǒng)應用領(lǐng)域中,不少人對什么是嵌入式系統(tǒng)不甚了解。也有些人在解釋什么是嵌入式系統(tǒng)時,不是從定義出發(fā),而是列舉了嵌入式系統(tǒng)的一些特點,往往不知所云。因此,有必要在此略加澄清。

嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心,以計算機技術(shù)為基礎,并且軟、硬件是可裁減的,適用于應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的嵌入式計算機系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應用程序等四個部分組成,用于實現(xiàn)對設備的控制、監(jiān)視或管理等功能。

由于嵌入式計算機系統(tǒng)要嵌入到應用體系中,實現(xiàn)對應用系統(tǒng)的智能化控制,因此,它有著與通用計算機系統(tǒng)完全不同的技術(shù)要求與技術(shù)發(fā)展方向。通用計算機系統(tǒng)的技術(shù)要求是高速、海量的數(shù)值計算;技術(shù)發(fā)展方向是總線速度的無限提升,存儲容量的無限擴大。而嵌入式計算機系統(tǒng)的技術(shù)要求則是應用對象的智能化控制能力;技術(shù)發(fā)展方向是與應用系統(tǒng)密切相關(guān)的嵌入性能、控制能力與控制的可靠性。因此,現(xiàn)代計算機技術(shù)發(fā)展的兩大分支的里程碑意義在于:它不僅形成了計算機發(fā)展的專業(yè)化分工,而且將發(fā)展計算機技術(shù)的任務擴展到傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)領(lǐng)域,使計算機成為進入人類社會全面智能化時代的有力工具。

今天,嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)無處不在,從汽車、家用微波爐、PDA、電視機,到工控生產(chǎn)現(xiàn)場、包裝、印刷、通訊、儀器、儀表、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產(chǎn)品等方面,都能發(fā)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的蹤影。

二、嵌入式系統(tǒng)的分類與特點

1、嵌入式系統(tǒng)的分類

有些人把單個嵌入式微處理器就當作嵌入式系統(tǒng),這是不對的。因為嵌入式系統(tǒng)實質(zhì)上是一個嵌入式計算機系統(tǒng),因此,只有將嵌入式微處理器構(gòu)成了一個計算機系統(tǒng),并作為嵌入式應用時,這樣的計算機系統(tǒng)才可稱為嵌入式系統(tǒng)。

根據(jù)不同的分類標準嵌入式系統(tǒng)有不同的分類方法,如按其形態(tài)的差異,一般可將嵌入式系統(tǒng)分為:芯片級(MCU、SoC)、板級(單片機、模塊)和設備級(工控機)三級。如按其復雜程度的不同,又可將嵌入式系統(tǒng)分為以下四類:

(1)、主要由微處理器構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng),常常用于小型設備中(如溫度傳感器、煙霧和氣體探測器及斷路器);(2)、不帶計時功能的微處理器裝置,可在過程控制、信號放大器、位置傳感器及閥門傳動器等中找到;(3)、帶計時功能的組件,這類系統(tǒng)多見于開關(guān)裝置、控制器、電話交換機、包裝機、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、醫(yī)藥監(jiān)視系統(tǒng)、診斷及實時控制系統(tǒng)等等;(4)、在制造或過程控制中使用的計算機系統(tǒng),這也就是由工控機級組成的嵌入式計算機系統(tǒng),是這四類中最復雜的一種。也是現(xiàn)代印刷設備中經(jīng)常應用一種。

2、嵌入式系統(tǒng)的特點

(1)、嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術(shù)、半導體技術(shù)和電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點就決定了它必然是一個技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。嵌入式CPU能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務集成在芯片內(nèi)部,從而有利于嵌入式系統(tǒng)設計趨于小型化,移動能力大大增強,跟網(wǎng)絡的耦合也越來越緊密。

(2)、嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設計,量體裁衣、去除冗余,力爭在同樣的硅片面積上實現(xiàn)更高的性能,這樣才能在具體應用中對微處理器的選擇更具有競爭力。

(3)、嵌入式系統(tǒng)和具體應用有機地結(jié)合在一起,它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進行,因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進入市場,具有較長的生命周期。

(4)、為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性,嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本身中,而不是存貯于磁盤等載體中。

(5)、嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力,即使設計完成后用戶通常也不能對其中的程序、功能進行修改。而且還必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)。

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