嵌入式系统的发展历史
2022年嵌入式系统历史及发展趋势
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2022年嵌入式系统历史及发展趋势嵌入式系统是计算机技术、通信技术、半导体技术、微电子技术、语音图像数据传输技术,甚至传感器等先进技术和具体应用对象相结合后的更新换代产品,反映当代最新技术的先进水平。
嵌入式系统是当今非常热门的研究领域,在PC市场已趋于稳定的今天,嵌入式系统市场的发展速度却正在加快。
由于嵌入式系统所依托的软硬件技术得到了快速发展,因此嵌入式系统自身获得了快速发展。
根据美国嵌入式系统专业杂志RTC报道,在21世纪初的10年中,全球嵌入式系统市场需求量具有比PC市场大10~100倍的商机。
嵌入式系统历史及发展趋势事实上,在很早以前,嵌入式这个概念就已经存在了。
在通信方面,嵌入式系统在20世纪60年代就用于对电子机械电话交换的控制,当时被称为“存储式程序控制系统”(Stored Program Control)。
嵌入式计算机的真正发展是在微处理器问世之后。
1971年11月,Intel公司成功地把算术运算器和控制器电路集成在一起,推出了第一款微处理器Intel 4004,其后各厂家陆续推出了许多8位、16位的微处理器,包括Intel 8080/8085、8086,Motorola 的6800、68000,以及Zilog的Z80、Z8000等。
以这些微处理器作为核心所构成的系统广泛地应用于仪器仪表、医疗设备、机器人、家用电器等领域。
微处理器的广泛应用形成了一个广阔的嵌入式应用市场,计算机厂家开始大量地以插件方式向用户提供OEM产品,再由用户根据自己的需要选择一套适合的CPU板、存储器板以及各式I/O插件板,从而构成专用的嵌入式计算机系统,并将其嵌入到自己的系统设备中。
为灵活兼容考虑,出现了系列化、模块化的单板机。
流行的单板计算机有Intel公司的iSBC系列、Zilog公司的MCB等。
后来人们可以不必从选择芯片开始来设计一台专用的嵌入式计算机,而是只要选择各功能模块,就能够组建一台专用计算机系统。
嵌入式系统概述
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软件系统
实时监控程序 专用系统 通用系统
IA & Embedded System
Information Appliance
An appliance specializing in information : Knowledge, facts, graphics, images, video, or sound. An information appliance is designed to perform activity, such as music, photography, or writing. A distinguishing feature of information appliance is the ability to share information among themselves. (Don Norman)
Microcontroller: includes I/O devices, on-board memory.
Digital signal processor (DSP): microprocessor optimized for digital signal processing.
Typical embedded word sizes: 8-bit, 16bit, 32-bit.
Chip Board Circuit
CPU Core Interrupt Controler
Timer DMA
CPU BCU
I/O Port A/D
Connection for Debugging
Connecting SRAM
Connecting DRAM
计算机的发展历史及趋势
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计算机的发展历史及趋势计算机是人类历史上最为重要的发明之一,其发展历程经历了数百年的演化和数十年的飞速发展。
从原始的计算装置,到现代的超级计算机和人工智能系统,计算机的发展历程展现出了人类智慧不断追求科技进步的历史过程。
本文将从计算机的发展历史、计算机技术的分类、计算机应用的领域以及未来的发展趋势等几个方面对计算机的发展历程进行全面地探究和介绍。
一、计算机发展历史计算机可以被追溯到几百年前,其历史可以分为四个时期:力学计算机时代、电子管计算机时代、晶体管计算机时代和集成电路计算机时代。
1.力学计算机时代早在古代,人们就已经使用石骨牌、珠算、算盘等简单的计算工具进行计算。
但第一台“计算机”可以追溯到17世纪的莱布尼兹发明的莱布尼兹轮,它可以用来进行乘法和除法,这是一种纯机械计算器。
此后,Babbage(巴贝奇)发明了差分机和解析机,并提出了“编制程序”的概念,是计算机史上第一次提出这样的思想,成为计算机技术发展的一个重要里程碑。
但由于当时机械水平和工艺技术的限制,这些巨型机器都没有被完全制造出来。
2.电子管计算机时代在20世纪40年代,美国的艾克特和莫奈利发明了第一台可以工作的电子管计算机ENIAC,作为人类历史上第一台电子计算机,它的体积巨大、功耗高、运算速度慢只能执行简单的运算,但开创了数学、物理、经济管理、自然科学等领域进行高效计算的新局面,人们的计算方式开始从力学计算转向电子计算。
3.晶体管计算机时代1950年代中期,晶体管被用于计算机设计中,它取代了电子管,处理速度、准确度和可靠性得到了极大的提高,计算机的大小和功耗也大大减小,这时传统的二进制逻辑设计和冯诺依曼结构成为了计算机的标准配置,并应用到高性能计算机、特种计算机等各种不同方向的计算设备中。
4.集成电路计算机时代在集成电路技术的推动下,1960年代开始研制出集成电路计算机,成为现代计算机发展的基础,最初的集成电路微处理器是由英特尔公司制造,其可以用于计算、控制和存储计算机程序,此后,计算机出现了各种新的设备和软件,如计算机网络、分布式计算、微型计算机等等。
嵌入式系统的发展历史
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嵌入式系统的发展历史嵌入式系统是一种特定应用下的计算机系统,通常被嵌入到一些特定的设备中,包括智能手机、数码相机、汽车电子、医疗设备、电视和家电等等。
简而言之,嵌入式系统是计算机科学与工程的一种应用形式,其发展史又是一幅充满热情和创新的历程。
1. 早期嵌入式系统最初的嵌入式系统开发主要是面向轻量级的应用场景,用于控制单一机器或设备的工作。
这些系统主要采用微控制器和微处理器作为主要的控制单元,包括了科学仪器、嵌入式医疗设备和家电等等。
这些系统通常拥有极低的运算能力和内存容量,并且需要通过硬件而非软件实现其复杂功能。
在电子产品的早期学院中,嵌入式系统的开发主要依赖程序员来手工编写汇编语言程序,进行低级别的硬件控制。
这种手工开发方式存在着许多问题,比如调试难度大、开发效率低下和代码复杂性高等等。
初创企业也很难面对这些问题,因为他们需要使用更少的资源来开发产品。
2. 进入数字时代到了20世纪80年代和90年代,随着数字技术的不断进步,嵌入式系统也出现了重大转折。
在这一时期,基于数字信号处理器和嵌入式C语言实现的远程通讯终端可以接近英特尔x86处理器的性能。
这种进步使得嵌入式系统的开发成为了一种更加可行的方案。
同时,在90年代,嵌入式系统的应用范围也不断拓宽。
从移动设备、交通信号、到航天飞行器,嵌入式系统已经成为了各种行业中关键的一环。
嵌入式系统的研究领域被扩展到了自动化、医药、通信、交通和安全等领域,使得嵌入式系统技术逐渐成为了未来技术的主打之一。
3. 硬件和软件的不断革新2010年前后,随着电子产品的普及和嵌入式技术的急剧发展,以ARM架构为代表的嵌入式系统处理器逐渐增强了其性能和功能。
同时,新的软件开发平台也逐渐出现。
当时的开发者可以使用Linux、Android、WindowsCE和嵌入式Java等不同的嵌入式操作系统,给软件开发带来了革命性的变化。
此外,嵌入式软件、分布式系统和云计算等技术的出现,催生了嵌入式系统领域里的大规模互联,这为嵌入式系统的发展带来了重要的启示。
嵌入式系统设计师核心讲义概要
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嵌入式系统基础知识1.1嵌入式系统的定义和组成一、嵌入式系统的定义1.IEEE定义2.国内定义二、嵌入式系统的发展概述1.嵌入式系统的发展历史2.嵌入式系统的发展趋势3.知识产权核三、嵌入式系统的组成1.概述2.硬件层3.中间层4.系统软件层5.应用软件层四、实时系统1.实时系统定义2.实时系统特点3.实时系统调度4.实时系统分类5.实时任务分类1.2 嵌入式微处理器体系结构一、冯诺依曼与哈佛结构1.冯诺依曼结构2.哈佛结构二、CISC与RISC1.复杂指令集计算机(CISC)2.精简指令集计算机(RISC)三、流水线技术1.流水线的基本概念2.流水线技术的特点3.流水线结构的分类4.流水线处理机的主要指标四、信息存储的字节顺序1.大端和小端存储法2.可移植性问题3.通信中的存储顺序问题4.数据格式的存储顺序1.3 嵌入式系统的硬件基础一、组合逻辑电路基础1.组合逻辑电路概述2.真值表3.布尔代数4.门电路5.译码器6.数据选择器和数据分配器二、时序逻辑电路1.时钟信号2.触发器3.寄存器与移位器4.计数器三、总线电路及信号驱动1.总线2.三态门3.总线的负载能力4.单向和双向总线驱动器5.总线复用6.总线通信协议7.总线仲裁四、电平转换电路1.数字集成电路的分类2.常用数字集成电路逻辑电平接口技术五、可编程逻辑器件基础1.可编程逻辑器件(PLD)概述2.PLD的电路表示法3.可编程阵列逻辑器件PAL和可编程逻辑阵列PLA4.可编程通用阵列逻辑器件GAL5.门阵列GA6.可编程程序门阵列PGA1.4嵌入式系统中信息表示和运算基础一、进位计数制与转换1.二进制2.十六进制3.数制表示4.数制转换二、计算机中数的表示1.基本概念2.数的定点和浮点表示三、非数值数据编码1.非数值数据定义2.字符和字符串的表示方法3.汉字的表示方法4.统一代码5.语音编码四、差错控制编码1.引入2.基本原理3.差错控制码分类4.常用的差错控制编码1.5嵌入式系统的性能评价一、质量项目1.性能指标2.可靠性与安全性3.可维护性4.可用性5.功耗6.环境适应性7.通用性8.安全性9.保密性10.可扩展性11.其他指标二、评价方法1.测量法2.模型法三、评估嵌入式系统处理器的主要指标1.MIPS测试基准2.Dhrystone3.EEMBC嵌入式微处理器与接口知识2.1嵌入式微处理器的结构和类型一、嵌入式微处理器1.定义2.组成3.分类二、典型8位微处理器结构和特点1.8位微处理器2.8051微处理器三、典型16位微处理器结构和特点1.16位微处理器2.16位微处理器MC68HC912DG128A四、典型32位微处理器结构和特点1.ARM处理器2.MIPS系列3.PowerPC五、DSP处理器结构和特点1.数字信号处理器的特点2.典型的数字信号处理器3.DSP的发展方向六、多核处理器的结构和特点1.多核处理器概述2.典型多核处理器介绍2.2嵌入式系统的存储体系一、存储器系统概述1.存储器系统的层次结构2.高速缓存(cache)3.存储管理单元MMU二、嵌入式系统存储设备分类1.嵌入式系统的存储器2.存储器部件的分类3.存储器的组织和结构的描述三、ROM的种类和选型1.常见ROM的种类2.PROM、EPROM、E2PROM型ROM的各自典型特征和不同点四、Flash Memory的种类和选型1.Flash Memory的种类(NOR和NAND型)2.NOR和NAND型Flash Memory各自的典型特征和不同点五、RAM的种类和选型1.常见RAM的种类(SRAM、DRAM、DDRAM)2.SRAM、DRAM、DDRAM各自的典型特征和不同点六、外部存储器的种类和选型1.外存概述2.硬盘存储器的基本结构与分类3.光盘存储器4.标准存储卡(CF卡)5.安全数据卡(SD卡)2.3嵌入式系统输入输出设备一、嵌入式系统常用输入输出设备1.概述2.键盘、鼠标3.触摸屏4.显示器5.打印机6.图形图像摄影输入设备二、GPIO原理与结构1.原理2.结构三、AD接口的基本原理和结构1.概述2.AD转换方法3.AD转换的重要指标四、DA接口的基本原理和结构1.DA转换的工作原理2.DA转换的主要指标五、键盘接口基本原理与结构1.键盘的分类2.用ARM芯片实现键盘接口六、显示接口的基本原理与结构1.液晶显示器LCD显示接口原理与结构2.电致发光3.LCD种类4.LCD的设计方法5.其他显示接口原理与结构七、显示接口的基本原理与结构1.触摸屏原理2.电阻触摸屏的有关技术3.触摸屏的控制4.触摸屏与显示屏的配合八、音频接口基本原理与结构1.音频数据类型2.IIS音频接口总线2.4嵌入式系统总线接口一、串行接口基本原理与结构1.串行通信的概念2.串行数据传送模式3.RS232串行接口4.RS422串行接口5.RS485串行总线接口二、并行接口基本原理与结构1.并行接口的分类2.并行总线三、PCI总线1.概述2.特点3.32位PCI系统的引脚分类4.PCI总线进行读操作四、USB通用串行总线1.概念2.主要性能特点B系统描述4.物理接口B电压规范6.总线协议7.健壮性B接口工作原理五、SPI串行外围设备接口1.概念2.使用信号3.同外设进行连接以及原理4.工作模式六、IIC总线1.概念2.特点3.操作模式4.通用传输过程及格式5.工作原理七、PCMCIA接口1.内存卡的种类2.16位PCMCIA接口的规范与结构2.5嵌入式系统网络接口一、以太网接口基本原理与结构1.以太网基础知识2.嵌入式以太网接口的实现方法3.在嵌入式系统中主要处理的以太网协议4.网络编程接口二、CAN总线1.概念2.特点3.位时间的组成4.CAN总线的帧数据格式5.在嵌入式处理器上扩展CAN总线接口三、XDSL接口的基本原理和结构1.概念2.XDSL技术的分析3.各类XDSL的特点四、无线以太网基本原理与结构1.概念2.标准3.网络结构4.接口设计和调试五、蓝牙接口基本原理与结构1.蓝牙技术2.蓝牙技术的特点3.蓝牙接口的组成4.链路管理与控制5.蓝牙接口的主要应用六、1394接口基本原理与结构1.发展过程2.应用领域3.IEEE 1394的特点4.IEEE 1394的协议结构2.6嵌入式系统电源一、电源接口技术1.AC电源2.电池3.稳压器二、电源管理技术1.电源管理技术2.降低功耗的设计技术2.7电子电路设计基础一、电路设计1.电路设计原理2.电路设计方法(有效步骤)二、PCB电路设计1.PCB设计原理2.PCB设计方法(有效步骤)3.多层PCB设计的注意事项(布线的原则)4.PCB螯合剂中的可靠性知识三、电子设计1.电子设计原理四、电子电路测试1.电子电路测试原理与方法2.硬件抗干扰测试嵌入式系统软件及操作系统知识3.1嵌入式软件基础一、嵌入式软件概述1.嵌入式软件的定义2.嵌入式软件的特点二、嵌入式软件分类1.系统软件2.应用软件3.支撑软件三、嵌入式软件的体系结构1.无操作系统的情形2.有操作系统的情形四、设备驱动层1.板级支持包2.引导加载程序3.设备驱动程序五、嵌入式中间件1.定义2.基本思想3.分类3.2嵌入式操作系统概述一、嵌入式操作系统的概念1.概述2.功能3.特点4.组件二、嵌入式操作系统的分类1.按系统的类型分类2.按响应时间分类3.按软件结构分类三、常见的嵌入式操作系统1.Vxworks2.嵌入式linux3.Windows CE4.Uc/os-II5.Palm OS3.3任务管理一、单道程序技术和多道程序技术1.定义2.实例二、进程、线程和任务1.进程2.线程3.任务三、任务的实现1.任务的层次结构2.任务的创建与终止3.任务的状态4.任务控制块TCB5.任务切换6.任务队列四、任务调度1.任务调度概述2.先来先服务算法3.短作业优先算法4.时间片轮转算法5.优先级算法五、实时系统调度1.任务模型2.RMS算法(单调速率调度算法)3.EDF算法(最早期限优先调度算法)六、任务间的同步与互斥1.任务之间的关系2.任务互斥3.任务互斥的解决方案4.信号量5.任务同步6.死锁7.信号七、任务间通信1.概念2.分类3.共享内存4.消息传递5.管道3.4存储管理一、存储管理概述1.存储管理方式2.内存保护3.实时性要求二、存储管理方案的种类1.实模式方案2.保护模式方案三、分区存储管理1.概念2.固定分区存储管理3.可变分区存储管理4.分区存储管理实例四、地址映射1.地址映射概述2.静态地址映射3.动态地址映射五、页式存储管理1.基本原理2.数据结构3.内存的分配与回收4.地址映射5.页式存储管理方案的特点六、虚拟存储管理1.程序局部性原理2.虚拟页式存储管理3.页面置换算法4.工作集模型3.5设备管理一、设备管理基础1.概述2.访问硬件寄存器的方法二、IO控制方式1.程序循环检测方式2.中断驱动方式3.直接内存访问方式(DMA)三、IO软件1.中断处理程序2.设备驱动程序3.设备独立的IO软件4.用户空间的IO软件3.6文件系统一、嵌入式文件系统概述1.基本概念2.嵌入式文件系统同桌面文件系统的区别3.常见的嵌入式文件系统二、文件和目录1.文件的基本概念2.文件的使用3.目录三、文件系统的实现1.数据块2.文件的实现3.目录的实现4.空闲空间管理嵌入式软件程序设计4.1嵌入式软件开发概述一、嵌入式应用开发过程1.步骤2.与桌面系统开发的区别3.示例二、嵌入式软件开发的特点1.需要交叉编译工具2.通过仿真手段调试3.开发板是中间目标机4.可利用的资源有限5.需要与硬件打交道三、嵌入式软件开发的挑战1.软硬件协同设计2.嵌入式操作系统3.代码优化4.有限的IO功能4.2嵌入式程序设计语言一、概述二、程序设计语言概述1.低级语言与高级语言2.汇编程序、编译程序、解释程序3.程序设计语言的定义4.程序语言的发展概述5.嵌入式程序设计语言三、汇编语言1.基本原理2.ARM汇编语言四、面向过程的语言1.基本概念2.数据成分3.运算成分程序语言的运算成分4.控制成分五、面向对象的语言1.面向对象的基本概念2.面向对象的程序设计语言六、汇编、编译与解释程序的基本原理1.汇编程序基本原理2.编译程序基本原理3.解释程序基本原理4.3嵌入式软件开发环境一、要求二、宿主机、目标机1.宿主机2.目标机3.宿主机与目标机的连接三、嵌入式软件开发工具1.软件开发阶段2.编辑器3.编译器4.调试及调试工具5.软件工程工具四、集成开发环境1.IDE的发展2.Tornado3.WindowsCE应用程序开发工具4.Linux环境下的集成开发环境4.4嵌入式软件开发一、嵌入式平台选型1.嵌入式系统设计的阶段2.软硬件平台的选择二、软件设计1.软件设计的任务2.模块结构设计3.结构化软件设计方法4.面向对象软件设计方法三、嵌入式程序设计1.BootLoader设计2.设备驱动程序设计3.网络应用程序设计四、编码1.编码过程2.编码准则3.编码技术五、测试1.软件测试2.测试的任务3.测试的方法和分类4.嵌入式软件测试的步骤5.覆盖测试六、下载和运行1.TFTP2.编程器的固化4.5嵌入式软件移植一、概述1.嵌入式软件的特点2.可移植性和可重用性的考虑3.嵌入式应用软件的开发4.嵌入式软件的移植二、无操作系统的软件移植1.概述2.基于层次化的嵌入式应用软件的设计三、有操作系统的软件移植1.概述2.示例四、应用软件的移植1.应用软件实现涉及的两方面2.移植应用软件是需考虑的因素3.软件开发时需遵守的原则嵌入式系统开发与维护知识5.1系统开发过程及其项目管理一、概述二、系统开发生命周期各阶段的目标和任务的划分方法1.常用开发模型1.1边做边修改模型1.2瀑布模型1.3快速原型模型1.4增量模型1.5螺旋模型1.6演化模型2.需求分析3.设计3.1系统架构设计3.2硬件子系统设计3.3软件子系统设计4.系统集成与测试三、系统开发项目管理基础知识及常用的管理工具1.项目管理概述2.项目范围管理3.项目成本管理4.项目时间管理5.软件配置管理6.软件配置管理的解决方案四、系统开发工具与环境知识1.建模工具2.编程工具3.测试工具5.2系统分析基础知识一、系统分析的目的和任务1.需求工程的概念2.相关术语二、用户需求1.概念2.关于Ada编程环境的需求示例3.编辑软件设计模型的CASE需求文档的示例4.特别的用户需求示例三、系统需求1.概念2.替代自然语言描述的系统分析方法四、系统规格说明书的编写方法1.系统规格说明书2.书写用户需求应遵循的简单原则3.需求文档的可能用户以及使用文档的方式4.Heninger(1980)对软件需求文档提出的要求5.IEEE标准为需求文档提出的结构6.编写系统规格说明书应重点注意的内容5.3系统设计知识一、传统的设计方法1.瀑布模型的组成部分2.瀑布模型法的优缺点3.传统的嵌入式系统的设计4.软硬件协同设计二、实时系统分析与设计1.实时系统分析阶段的主要任务2.实时系统的开发方法三、软硬件协同设计方法1.软硬件协同设计在实际应用中的表现2.软硬件协同设计的流程3.软硬件协同设计的优点4.系统涉及到组成部分5.4系统实施基础一、系统架构设计1.系统架构设计在软件生命周期中的作用2.系统架构设计原则和概念二、系统详细设计1.系统详细设计在软件生命周期中的作用2.系统详细设计阶段用到的设计方法概述三、系统测试1.系统测试在软件生命周期中的作用2.系统测试类型3.系统测试的策略5.5系统维护知识一、系统运行管理1.运行管理制度2.日常运行管理内容3.系统软件及文档管理二、系统维护知识1.系统可维护性概念2.系统维护的内容及类型3.系统维护的管理和步骤三、系统评价知识1.系统评价的目的和任务2.系统评价的指标嵌入式系统设计6.1嵌入式系统设计的特点一、嵌入式系统设计的主要任务二、嵌入式系统的设计方法三、嵌入式系统的特点1.软硬件协调并行开发2.嵌入式系统通常是面向特定应用的系统3.实时嵌入式操作系统的多样性RTOS4.与台式机相比,可利用资源很少5.嵌入式系统设计需要交叉开发环境6.嵌入式系统的程序需要固化7.嵌入式系统的软件开发难度较大8.嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持9.其他方面6.2嵌入式系统的设计流程一、概述1.嵌入式系统的设计和开发要求2.嵌入式系统的设计和开发流程的阶段二、产品定义1.产品功能与产品性能2.产品定义三、嵌入式系统的软硬件划分1.性能原则2.性价比原则3.资源利用率原则四、嵌入式系统硬件设计1.概述2.嵌入式系统硬件的选择3.硬件功能模块划分4.硬件的可靠性五、嵌入式系统的软件设计1.嵌入式开发过程中的角色2.进行嵌入式系统软件设计时需要考虑的方面六、系统集成和测试1.系统集成过程中,可以分阶段运行测试程序2.嵌入式系统集成过程中的调试工具3.嵌入式系统的软件测试的方法6.3设计示例:嵌入式数控系统一、嵌入式系统采用的设计方法1.传统设计方法2.软硬件协同设计方法二、数控系统简介1.概述C系统构成三、需求分析1.功能要求2.非功能要求四、系统体系结构设计1.系统软硬件划分2.硬件系统划分3.系统软件功能划分五、硬件设计1.板级设计2.芯片级硬件设计六、软件设计1.软件接口设计2.系统软件模块划分七、系统集成与测试1.功能干涉测试2.压力测试3.容量测试4.性能测试5.安全测试6.容错测试。
物联网讲义-第3章 物联网设备与标识
![物联网讲义-第3章 物联网设备与标识](https://img.taocdn.com/s3/m/c0febdb6d1f34693daef3e29.png)
DSP处理器是专门用于信号处理方面的处理器,对系 统结构和指令进行了特殊设计,使其适合于执行数字 信号处理(Digital Signal Processing,DSP)算法,编 译效率较高,指令执行速度也较高。在数字滤波、 FFT、谱分析等方面数字信号处理算法正在大量进入 嵌入式领域,DSP应用正从在通用单片机中以普通指 令实现过渡到采用嵌入式DSP处理器来实现。
电源 模块 时钟
外围电路 微处理器
Flash
RAM
MPU
复位 ROM
外设
USB LCD Keyboard Other
嵌入式系统的软件部分
嵌入式系统的软件部分 包括操作系统和应用软 件。应用软件决定了系 统的运作和行为;而操 作系统控制着应用软件 与系统硬件的交互。 多数嵌入式设备的应用 软件和操作系统都是紧 密结合的,这也是嵌入 式系统和通用PC系统的 主要区别之一。
应用软件
嵌入式 操作系统
输入 处理器 存储器 输出
嵌入式 软件
嵌入式 硬件
1.嵌入式处理器
嵌入式系统由软件和硬件两个部分构成,从硬件角度来 说,嵌入式处理器是嵌入式硬件中最核心的部分。
嵌入式处理器
嵌入式处理器与通用型处理器最大的不同是嵌入
式处理器大多工作在为特定用户群设计的系统中,它 通常都具有功耗低、体积小、集成度高等特点,能够
嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。一个手持的 MP3和一个PC104的微型工业控制计算机都可以认为是嵌入 式系统。 嵌入式系统已经有了近30年的发展历史,它是硬件和 软件交替发展的双螺旋式发展。 第一款微处理器是Intel的4004,它出现在1971年, 然后是是Intel公司的8048,它出现在1976年。Motorola 同时推出了68HC05,Zilog公司推出了Z80系列,这些早期 的单片机均含有256字节的RAM、4K的ROM、4个8位并口、1 个全双工串行口、两个16位定 时 器。 之后在80年代初,Intel又进一步完善了8048,在它 的基础上研制成功了8051。
测控技术与仪器专业方向介绍
![测控技术与仪器专业方向介绍](https://img.taocdn.com/s3/m/e837497b67ec102de2bd89bc.png)
试航成功
1765 年 , 珍 妮 纺 纱 机 , 揭开了工业革命的序幕
1785年,瓦特制成了改 良的蒸汽机,人类社会 由此进入“蒸汽时代”
1814年,史 蒂芬孙发明
蒸汽机车
a 4
专业概述——发展历史
第二次科技革命:19世纪中叶,以电机的发明为起点,以电力的广泛应用为 标志,推动了生产技术由机械化到电气化、自动化转变。
超精密仪器技术、自动化测试技术 只有测量出来,才能加工出来
手 表
118
专业内涵——关键技术举例
嵌入式系统发展的三个阶段
嵌入式系统的出现和兴起
(1960-1970)
1962年美国乙烯厂实现了工业装置中的第一个直接数字控制
1965年第一次使用机载数字计算机控制Gemini3号的发射
1968年第一次通过容错来提高阿波罗4号、土星5号的可靠性
嵌入式系统走向繁荣,软件、硬件日臻完善(1971-1989)
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A380上的传感器
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专业内涵——传感器地位
美国 欧盟 日本
美国国家长期安全和经济繁荣至关重要的22项技术中 有6项与传感技术直接相关。早在80年代初就成立了 国家技术小组,帮助政府组织和领导各大公司与国家 企事业部门的传感器技术开发工作。
欧盟已经把传感器技术作为带动各领域技术水平提升 的关键性技术,代表欧洲国家在高新技术领域的整体 研究趋向的计划有29个项目直接与传感技术相关。
仪器的状况:电流测量仪表的发明推动了电磁学的快速发展。
1813年,电磁感应定律 发 电 机 和 电 动 机
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专业概述——发展历史
第三次科技革命:20世纪中叶,以原子能、电子计算机、空间技术和生物工 程的发明和应用为主要标志,变个了工业生产和人类生活的方式
《嵌入式ARM教案》课件
![《嵌入式ARM教案》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/45397f9b2dc58bd63186bceb19e8b8f67c1ceffe.png)
《嵌入式ARM教案》课件第一章:嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统的定义介绍嵌入式系统的概念、特点和应用领域解释嵌入式系统与通用计算机系统的区别1.2 嵌入式系统的历史与发展概述嵌入式系统的发展历程介绍嵌入式系统在不同领域的应用发展情况1.3 嵌入式系统的组成与架构讲解嵌入式系统的常见架构介绍嵌入式系统的主要组成部分及其作用1.4 嵌入式系统的优势与挑战阐述嵌入式系统的优势分析嵌入式系统面临的挑战和发展趋势第二章:ARM处理器简介2.1 ARM处理器的发展历程介绍ARM公司的起源和发展历程讲解ARM处理器的发展阶段和产品系列2.2 ARM处理器的特点与优势阐述ARM处理器的特点分析ARM处理器在嵌入式系统中的应用优势2.3 ARM处理器的架构与工作原理讲解ARM处理器的架构设计介绍ARM处理器的工作原理和指令集2.4 ARM处理器的选型与评估指导如何选择合适的ARM处理器介绍评估ARM处理器性能的方法和指标第三章:嵌入式操作系统基础3.1 嵌入式操作系统的概念与分类解释嵌入式操作系统的定义和分类介绍常见的嵌入式操作系统及其特点3.2 嵌入式操作系统的核心功能与架构讲解嵌入式操作系统的核心功能阐述嵌入式操作系统的常见架构设计3.3 嵌入式操作系统的移植与优化介绍嵌入式操作系统移植的基本步骤讲解嵌入式操作系统的优化方法和技巧3.4 嵌入式操作系统的应用与案例分析分析嵌入式操作系统在实际应用中的案例探讨嵌入式操作系统的发展趋势和挑战第四章:嵌入式系统设计与开发流程4.1 嵌入式系统设计的基本原则介绍嵌入式系统设计的重要原则讲解设计过程中需要考虑的因素4.2 嵌入式系统硬件设计讲解嵌入式系统硬件设计的基本步骤和方法介绍硬件选型和硬件设计中的注意事项4.3 嵌入式系统软件设计阐述嵌入式系统软件设计的基本步骤和方法讲解软件开发工具和编程语言的选择4.4 嵌入式系统开发的流程与实践介绍嵌入式系统开发的典型流程分析实际开发过程中需要注意的问题和实践经验第五章:嵌入式系统编程基础5.1 嵌入式编程语言概述介绍嵌入式编程的常用语言及其特点分析不同编程语言在嵌入式系统中的应用场景5.2 C语言编程基础讲解C语言的基本语法和编程技巧介绍C语言在嵌入式编程中的应用和实践5.3 汇编语言编程基础介绍汇编语言的基本概念和语法讲解汇编语言在嵌入式编程中的应用和实践5.4 嵌入式编程的实践技巧讲解嵌入式编程的常见技巧和注意事项分析实际项目中遇到的问题和解决方法《嵌入式ARM教案》课件第六章:嵌入式系统硬件接口与驱动6.1 嵌入式系统硬件接口概述介绍嵌入式系统中常见的硬件接口类型讲解硬件接口的工作原理和功能6.2 UART接口与驱动编程讲解UART接口的基本概念和功能介绍UART接口的驱动编程方法和实践6.3 I2C接口与驱动编程介绍I2C接口的基本概念和协议讲解I2C接口的驱动编程方法和实践6.4 SPI接口与驱动编程讲解SPI接口的基本概念和协议介绍SPI接口的驱动编程方法和实践第七章:嵌入式系统存储与文件系统7.1 嵌入式系统存储概述介绍嵌入式系统中常见的存储设备和技术讲解存储器接口和存储器控制器的选择7.2 NAND闪存与驱动编程介绍NAND闪存的基本概念和特点讲解NAND闪存的驱动编程方法和实践7.3 NOR闪存与驱动编程讲解NOR闪存的基本概念和特点介绍NOR闪存的驱动编程方法和实践7.4 文件系统的设计与实现讲解嵌入式文件系统的设计原理介绍常见嵌入式文件系统的实现方法和实践第八章:嵌入式系统网络通信8.1 嵌入式系统网络通信基础介绍嵌入式系统网络通信的基本概念和技术讲解网络通信协议和网络架构8.2 TCP/IP协议栈与嵌入式网络应用讲解TCP/IP协议栈的基本原理和组成介绍基于TCP/IP协议栈的嵌入式网络应用实践8.3 Wi-Fi通信模块与驱动编程介绍Wi-Fi通信模块的基本概念和功能讲解Wi-Fi通信模块的驱动编程方法和实践8.4 蓝牙通信模块与驱动编程讲解蓝牙通信模块的基本概念和功能介绍蓝牙通信模块的驱动编程方法和实践第九章:嵌入式系统实时性与调度策略9.1 嵌入式系统实时性概述讲解嵌入式系统实时性的概念和重要性介绍实时系统的分类和实时性要求9.2 嵌入式调度策略与算法讲解嵌入式系统的调度策略和算法分析不同调度策略的优缺点和适用场景9.3 实时操作系统(RTOS)简介介绍实时操作系统的基本概念和特点讲解RTOS在嵌入式系统中的应用和实践9.4 实时调度器的实现与优化讲解实时调度器的实现方法和流程介绍调度器的优化技巧和注意事项第十章:嵌入式系统项目管理与实践10.1 嵌入式系统项目管理概述介绍嵌入式系统项目管理的概念和重要性讲解项目管理工具和方法在嵌入式系统中的应用10.2 项目需求分析与规划讲解项目需求分析和规划的方法介绍需求文档编写和项目进度管理的实践经验10.3 嵌入式系统开发的实践技巧讲解嵌入式系统开发中的实践技巧和注意事项分享实际项目开发中的经验和最佳实践10.4 项目验收与维护介绍项目验收的标准和方法讲解项目维护和升级的策略与实践《嵌入式ARM教案》课件第十一章:嵌入式系统安全与加密技术11.1 嵌入式系统安全概述讲解嵌入式系统安全的重要性介绍常见的嵌入式系统安全威胁和攻击手段11.2 加密技术在嵌入式系统中的应用介绍加密技术的基本原理和算法讲解加密技术在嵌入式系统中的应用场景和实践11.3 安全存储与传输讲解如何在嵌入式系统中实现安全存储和传输介绍常见的加密存储和传输技术及其实现方法11.4 安全认证与授权讲解嵌入式系统中的安全认证和授权机制介绍常见的认证和授权方法及其在嵌入式系统中的应用第十二章:物联网与嵌入式系统的融合12.1 物联网概述介绍物联网的概念、架构和应用领域讲解物联网与嵌入式系统的关联和融合趋势12.2 物联网协议与技术讲解物联网中常用的通信协议和技术介绍物联网协议栈和网络架构12.3 物联网在嵌入式系统中的应用案例分析物联网在嵌入式系统中的应用案例探讨物联网技术在嵌入式系统中的实践经验和挑战12.4 物联网安全与隐私保护讲解物联网安全的重要性和挑战介绍物联网中的安全技术和隐私保护措施第十三章:嵌入式系统在智能家居的应用13.1 智能家居系统概述介绍智能家居系统的概念、架构和应用讲解智能家居系统与嵌入式系统的关联和融合13.2 智能家居设备与控制讲解智能家居设备的选择和控制方法介绍智能家居设备的嵌入式系统设计和开发实践13.3 智能家居平台的构建与优化讲解智能家居平台的构建方法和实践介绍智能家居平台的优化技巧和注意事项13.4 智能家居安全与隐私保护讲解智能家居系统中的安全问题和隐私保护需求介绍智能家居系统中的安全技术和隐私保护措施第十四章:嵌入式系统在工业控制的应用14.1 工业控制系统概述介绍工业控制系统的概念、架构和应用领域讲解嵌入式系统在工业控制中的应用和重要性14.2 工业控制设备与接口讲解工业控制设备的选择和接口技术介绍工业控制设备的嵌入式系统设计和开发实践14.3 工业控制协议与通信讲解工业控制中常用的通信协议和技术介绍工业控制协议的实现和通信实践14.4 工业控制系统的安全性与优化讲解工业控制系统中的安全问题和优化需求介绍工业控制系统中的安全技术和优化措施第十五章:嵌入式系统在自动驾驶的应用15.1 自动驾驶系统概述介绍自动驾驶系统的概念、架构和应用前景讲解嵌入式系统在自动驾驶中的应用和挑战15.2 自动驾驶感知与决策讲解自动驾驶系统中的感知技术和决策算法介绍嵌入式系统在自动驾驶感知和决策中的应用15.3 自动驾驶控制与执行讲解自动驾驶系统中的控制技术和执行策略介绍嵌入式系统在自动驾驶控制和执行中的应用15.4 自动驾驶安全与伦理问题讲解自动驾驶系统中的安全问题和伦理挑战介绍自动驾驶系统中的安全技术和伦理指导原则重点和难点解析1. 嵌入式系统的基本概念、特点和应用领域。
信息技术的发展史
![信息技术的发展史](https://img.taocdn.com/s3/m/a0e5571aa4e9856a561252d380eb6294dc882246.png)
信息技术的发展史信息技术的发展史绪论信息技术是指利用电子、计算机、通信等现代科技手段进行信息的处理和传输的一门学科。
本文将从信息技术的起源开始,逐步介绍其发展的各个阶段和重要的里程碑事件。
第一章早期信息技术1.1 早期的信息传递方式1.1.1 口头传统1.1.2 信件传递1.1.3 鸽子传信1.2 早期的机械信息处理工具1.2.1 古代的计算工具1.2.2 早期的打字机1.2.3 Pascaline计算器的诞生第二章电子管时代2.1 电子管的发明2.2 电子管计算机的出现2.2.1 ENIAC2.2.2 EDSAC2.2.3 UNIVAC I2.3 电子管信号传输技术的应用第三章集成电路时代3.1 集成电路的发明3.2 进入微型计算机时代3.2.1 Altr 88003.2.2 IBM PC3.2.3 台式计算机的普及3.3 嵌入式系统的发展第四章计算机网络的兴起4.1 ARPANET的诞生4.2 互联网的发展4.2.1 World Wide Web的出现 4.2.2 互联网的商业化4.3 移动互联网时代的到来 4.3.1 3G技术的普及4.3.2 4G技术的推出第五章信息安全与隐私保护5.1 密码学与加密技术的应用 5.2 网络安全的挑战与应对 5.2.1 防火墙技术5.2.2 入侵检测系统5.2.3 数据安全存储技术第六章与大数据6.1 的兴起与发展6.1.1 机器学习6.1.2 深度学习6.1.3 自然语言处理6.2 大数据的概念与应用6.2.1 数据仓库6.2.2 数据挖掘技术6.2.3 大数据分析与决策支持6.3 在信息技术中的应用结尾1、本文档涉及附件,请参阅附件部分获取更多相关资料和信息。
2、本文所涉及的法律名词及注释:2.1 信息技术:指利用电子、计算机、通信等现代科技手段进行信息的处理和传输的一门学科。
2.2 电子管:一种能控制电流的电子设备,用于放大、开关或调制信号。
2.3 集成电路:将电子元件、电子元器件或功能电路等多种电子器件集成在一块半导体晶片上的技术。
电子技术的发展历史及过程汇总
![电子技术的发展历史及过程汇总](https://img.taocdn.com/s3/m/4447837dad02de80d4d8403f.png)
电子技术的发展历史院系:姓名:学号:摘要:现在人们已经掌握了大量的电子技术方面的知识,而且电子技术还在不断的发展着,这些知识是人们长期劳动的结晶。
本文主要介绍电子技术的发展历史,过去的电子技术从电子管、晶体管到集成电路;现阶段电子技术的发展状况主要为数字信号处理器DSP、嵌入式系统ARM和EDA技术;未来电子技术的发展趋势:微电子技术、纳米技术。
关键字:集成电路数字信号处理器DSP 纳米技术正文:电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术,二十世纪发展最迅速,应用最广泛,成为近代科学技术发展的一个重要标志,下面将介绍电子技术的发展史。
一、电子技术的发展历程(一)电子管(1883年到1904年电子管问世)电子管除应用于电话放大器、海上和空中通讯外,也广泛渗透到家庭娱乐领域,将新闻、教育节目、文艺和音乐播送到千家万户。
就连飞机、雷达、火箭的发明和进一步发展,也有电子管的一臂之力。
固然电子管的产生是必不可少的一步,但是其还是存在很多的缺点:十分笨重,能耗大、寿命短、噪声大,制造工艺也十分复杂。
第二次世界大战中,电子管的缺点更加暴露无遗。
在雷达工作频段上使用的普通的电子管,效果极不稳定。
移动式的军用器械和设备上使用的电子管更加笨拙,易出故障。
因此,电子管本身固有的弱点和迫切的战时需要,都促使许多科研单位和广大科学家,集中精力,迅速研制成功能取代电子管的固体元器件。
(二)晶体管产生(1950--)为了解决电子管所存在的问题,科学家们不断的尝试。
在1948年6月30日,贝尔实验室首次在纽约向公众展示了晶体管(肖克利、巴丁和布拉顿。
)1948年11月,肖克利构思出一种新型晶体管,其结构像“三明治”夹心面包那样,把N型半导体夹在两层P型半导体之间。
由于当时技术条件的限制,研究和实验都十分困难。
直到1950年,人们才成功地制造出第一个PN结型晶体管。
同电子管相比,晶体管具有诸多优越性:①晶体管的构件是没有消耗的,晶体管的寿命一般比电子管长100到1000倍,②晶体管消耗电子极少,仅为电子管的十分之一或几十分之一。
嵌入式系统发展历史
![嵌入式系统发展历史](https://img.taocdn.com/s3/m/d6ce161402d8ce2f0066f5335a8102d276a2610c.png)
嵌入式系统发展历史1.嵌入式系统的历史虽然嵌入式系统是近几年才风靡起来的,但是这个概念并非新近才出现。
从20世纪七十年代单片机的出现到今天各式各样的嵌入式微处理器,微控制器的大规模应用,嵌入式系统已经有了近30年的发展历史。
作为一个系统,往往是在硬件和软件交替发展的双螺旋的支撑下逐渐趋于稳定和成熟,嵌入式系统也不例外。
嵌入式系统的出现最初是基于单片机的。
70年代单片机的出现,使得汽车、家电、工业机器、通信装置以及成千上万种产品可以通过内嵌电子装置来获得更佳的使用性能:更容易使用、更快、更便宜。
这些装置已经初步具备了嵌入式的应用特点,但是这时的应用只是使用8位的芯片,执行一些单线程的程序,还谈不上"系统"的概念。
提示:最早的单片机是Intel公司的8048,它出现在1976年。
Motorola同时推出了68HC05,Zilog公司推出了Z80系列,这些早期的单片机均含有256字节的RAM、4K的ROM、4个8位并口、1个全双工串行口、两个16位定时器。
之后在80年代初,Intel又进一步完善了8048,在它的基础上研制成功了8051,这在单片机的历史上是值得纪念的一页,迄今为止,51系列的单片机仍然是最为成功的单片机芯片,在各种产品中有着非常广泛的应用。
从80年代早期开始,嵌入式系统的程序员开始用商业级的"操作系统"编写嵌入式应用软件,这使得可以获取更短的开发周期,更低的开发资金和更高的开发效率,"嵌入式系统"真正出现了。
确切点说,这个时候的操作系统是一个实时核,这个实时核包含了许多传统操作系统的特征,包括任务管理、任务间通讯、同步与相互排斥、中断支持、内存管理等功能。
其中比较著名的有Ready System公司的VRTX、Integrated System Incorporation(ISI)的PSOS和IMG的VxWorks、QNX公司的QNX等。
新疆公需课—考题及答案—考分96—从“制造大国”走向“制造强国“
![新疆公需课—考题及答案—考分96—从“制造大国”走向“制造强国“](https://img.taocdn.com/s3/m/49f5197e25c52cc58bd6bea5.png)
从“制造大国”走向“制造强国”——“两化深度融合”是必然选择答题分数:96分1.M2M涵盖了所有实现在()之间建立通信连接的技术和手段。
(单选题3分)oA.动物、植物 oB.设备、数据 oC.工人、农民D.人、机器、系统2.最早提出服务科学并将其定位为国家创新战略的国家是()。
(单选题3分) oA.日本 oB.法国 oC.中国 oD.美国3.工业软件指专门为工业部门使用的软件,下列软件中属于工业软件的是()。
(单选题3分) oA.计算机操作系统 oB.照相机内的嵌入软件 oC.微软的办公软件 oD.通用数据库系统4.根据世界银行的统计数据,2009年全球制造业第一大国是()。
(单选题3分) oA.美国 oB.德国 oC.日本 oD.中国5.在全球制造业第一次大分工中,中国成为()。
(单选题3分) oA.世界设计中心 oB.世界制造工厂oC.世界维修中心 oD.世界服务中心6.从技术带动角度分,第三次工业革命由()带动的。
(单选题3分) oA.机械技术 oB.信息技术 oC.化学技术 oD.电气技术7.关于我国嵌入式系统的发展,下列说法错误的是()。
(单选题3分)A.高端嵌入式芯片领域的整体技术水平和国外仍有相当大的差距 oB.嵌入式系统在国内处于高速发展的时期 oC.嵌入式系统已经被国外少数几家公司垄断,这给我国中小企业的发展带来挑战 oD.嵌入式系统是提高我国装备、产品自主知识产权,提高技术含量的重要技术手段8.根据2007年对德国200家机床制造企业的统计,在围绕产品的服务所产生的利润中,利润率最大的是()。
(单选题3分) oA.二手设备 oB.备品备件 oC.金融服务D.故障维修9.下列选项中,不属于华盛顿邮报所列的驱动未来经济的颠覆性技术的是()。
(单选题3分) oA.核动力航母 oB.云计算 oC.高级机器人 oD.移动互联网10.()是现代服务业的基础,是企业转型升级的方向之一。
(单选题3分) oA.信息技术 oB.材料技术 oC.生物技术 oD.冶金技术(多选题4分)11.当前,我国的产业结构不合理主要表现为()。
嵌入式产品设计模板
![嵌入式产品设计模板](https://img.taocdn.com/s3/m/106b45c1951ea76e58fafab069dc5022aaea469d.png)
嵌入式产品设计模板1 嵌入式系统的历史20世纪60年代以晶体管、磁芯存储为基础的计算机开始用于航空等军用领域。
20世纪70年代之后,随着单片机出现,再到今天发展成各式各样的嵌入式微处理器。
这使得汽车、民用电器、工业机械器材及各种通信设施,通过内嵌电子设备来获得更好的使用性能,这些内嵌的电子设备已经初步具备了嵌入式的特点。
20世纪80年代,计算机程序编写有了突飞猛进的发展,专业人士开始用更高级更精准的操作系统编程进行实际嵌入式应用,使得他们不但节约开发成本,并且可以获得极高的开发效率和更短的开发周期。
20世纪90年代,随着对实时急迫要求及各种应用软件的出现,导致软件规模数量不断上升,嵌入式操作系统已经开始出现新的变化,实时性变得非常突出,从而导致一场嵌入式系统研发的革命。
2 嵌入式系统的定义国际上通用的嵌入式系统定义是“控制、监视或者辅助机器和设备运行的系统装置,从而完成既定功能的一种软件系统”。
在我们国家嵌入式系统概念一般认为是:嵌入式系统是以计算机实际应用为基础,辅以计算机技术,对实际应用功能、安全可靠性、资本消耗等各种程序为导入要求的专用计算机系统。
嵌入式系统一般由微处理器、嵌入式操作系统、硬件设备及客户应用程序组成。
通常的嵌入式系统有以下几种::Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX 、Rtems 、QNX、INTEGRITY、OSE、C Executive。
3 嵌入式系统的发展现状在网络与通信设备、消费电子、数字家电、汽车电子、医疗设备、工业精准控制方面都是嵌入式系统应用的领域,同时嵌入式系统在办公自动化、金融电子、国防军事及航空航天等领域也有她的身影,嵌入式软件均已得到广泛应用。
在应用深度方面,也由最简单的仅有执行单一功能控制能力的嵌入式系统,发展到几乎与PC具有一样的功能,很多复杂的嵌入式系统,由若干个小型嵌入式系统组成。
嵌入式养老历史
![嵌入式养老历史](https://img.taocdn.com/s3/m/0a5c7f84d4bbfd0a79563c1ec5da50e2524dd1b3.png)
嵌入式养老历史1.引言1.1 概述概述部分的内容可以包括对嵌入式养老的定义和基本概念的介绍。
可以简要描述嵌入式养老是一种结合了物联网、智能硬件和人工智能技术的养老模式,旨在通过各种技术手段提供更加智能、便捷和高效的老年人养老服务。
随着社会老龄化问题的加剧,传统的养老模式已经难以满足老年人多样化的需求。
而嵌入式养老作为一种创新的养老方式,通过将各种智能设备和传感器嵌入到日常生活中,实现对老年人生活和健康状况的全面监测和管理,从而提供更加个性化、安全和舒适的养老服务。
文章在接下来的部分将对嵌入式养老的起源、发展历程以及其优势和未来展望进行详细探讨。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要分为三个部分,即引言、正文和结论。
在引言部分,将对嵌入式养老进行概述,介绍其背景和现状,并阐明文章的目的。
通过概述嵌入式养老的整体情况,读者能够对该主题有一个初步的了解。
在正文部分,将对嵌入式养老的起源和发展历程进行详细阐述。
2.1小节将回顾嵌入式养老的起源,包括起初的理念和初步的应用。
这一小节将探讨嵌入式养老是如何从概念逐渐发展成实际应用的。
而2.2小节则将重点讨论嵌入式养老的发展历程。
这一部分将介绍各个历史阶段嵌入式养老的发展情况,包括技术的进步、政策的支持以及相关产业的崛起等。
读者将能够了解到嵌入式养老在不同时期的变化和演进。
最后,在结论部分,将总结嵌入式养老的优势,并展望其未来的发展。
3.1小节将回顾嵌入式养老的优势,包括提高生活质量、提供便利和增强安全保障等方面。
而3.2小节将对嵌入式养老的未来进行展望,探讨可能的发展趋势和应用场景,以及可能面临的挑战和解决方案。
通过以上结构的布置,读者将能够全面了解嵌入式养老的历史背景、发展历程以及其优势和未来发展的前景。
同时,文章结构的安排也使得内容更加有条理,读者能够清晰地掌握每个部分的内容,加强对嵌入式养老的理解和认识。
1.3 目的目的:本文旨在介绍和探讨嵌入式养老的历史发展以及其在老年人生活中的重要性和优势。
嵌入式计算机
![嵌入式计算机](https://img.taocdn.com/s3/m/e2ed5bfc9e314332396893a3.png)
撰 文/ 全 春
说 起 嵌 入 式 计 算 机 ,有 很 多 人 都 对 它 感 觉 到 非 常 陌 生 。 有 一 位 搞 了几 十 年 单 片 机 研 制 工 作 的 老 专 家 ,
也 曾 经 就 这 一 名 词 四 处 打 探 。 其 实
控 制 能 力 ;技 术 发 展 方 向 是 与 对 象
历 史 进 程 中 , 计 算 机 始 终 是 供 养 在 特 殊 的 机 房 中 ,进 行 数 值 计 算 的 大 型 昂 贵 设 备 。转 眼 间 ,时 光 来 到 了 2 世 纪 7 年 代 ,能 进 一 步 满 足 人 们 0 0 需 求 的 微 处 理 器 出 现 了 。 这 时 , 计 算 机 才 出 现 了 历 史 性 的 变 化 以 微 处 理 器 为 核 心 的 微 型 计 算 机 以 其 小 型 、 价 廉 、 高 可 靠 性 特 点 , 迅 速 走 出机 房 ,走 进 了 普 通 老 百 姓 的 生 活 。 随 后 , 基 于 高 速 数 值 解 算 能 力
的 微 型 机 ,表 现 出 的 智 能 化 水 平 引
的片上 外设 、开 发工 具 、库 函数 、
嵌入 式 应 用产 品是 一 套 复 杂 的知 识
系 统 , 用 户 和 半 导 体 厂 商 都 不 会 轻 易 地 放 弃 一 种 处 理 器 具 体 来 说 有 如 下 几 点 ◇ 随 着传感 器技 术 的不 断 发 展 ,
的。
嵌入 式计 算机 的优 势
总 的 来 说 , 嵌 入 式 计 算 机 具 有
功 耗 低 、 可 靠 性 高 、功 能 强大 、性
起 了控 制 专 业 人 士 的 兴 趣 ,他 们 要 求 将 微 型 计 算 机 机 嵌 入 到 一 个 对 象
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嵌入式计算机系统起源于微型机时代,但很快就进入到独立发展的单片机时代。在单片机时代,嵌入式系统以器件形态迅速进入到传统电子技术领域中,以电子技术应用工程师为主体,实现传统电子系统的智能化,而计算机专业队伍并没有真正进入单片机应用领域。因此,电子技术应用工程师以自己习惯性的电子技术应用模式,从事单片机的应用开发。这种应用模式最重要的特点是:软、硬件的底层性和随意性;对象系统专业技术的密切相关性;缺少计算机工程设计方法。
(2)现代计算机技术的两大分支
由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中,实现的是对象的智能化控制,因此,它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。
通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算;技术发展方向是总线速度的无限提升,存储容量的无限扩大。而嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力;技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。
早期,人们勉为其难地将通用计算机系统进行改装,在大型设备中实现嵌入式应用。然而,对于众多的对象系统(如家用电器、仪器仪表、工控单元……),无法嵌入通用计算机系统,况且嵌入式系统与通用计算机系统的技术发展方向完全不同,因此,必须独立地发展通用计算机系统与嵌入式计算机系统,这就形成了现代计算机技术发展的两大分支。
如果说微型机的出现,使计算机进入到现代计算机发展阶段,那么嵌入式计算机系统的诞生,则标志了计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展时代,从而导致20世纪末,计算机的高速发展时期。
(3) 两大分支发展的里程碑事件
通用计算机系统与嵌入式计算机系统的专业化分工发展,导致20世纪末、21世纪初,计算机技术的飞速发展。计算机专业领域集中精力发展通用计算机系统的软、硬件技术,不必兼顾嵌入式应用要求,通用微处理器迅速从286、386、486到奔腾系列;操作系统则迅速扩张计算机基于高速海量的数据文件处理能力
(3) 嵌入式系统应用的高低端
由于嵌入式系统有过很长的一段单片机的独立发展道路,大多是基于8位单片机,实现最底层的嵌入式系统应用,带有明显的电子系统设计模式特点。大多数从事单片机应用开发人员,都是对象系统领域中的电子系统工程师,加之单片机的出现,立即脱离了计算机专业领域,以“智能化”器件身份进入电子系统领域,没有带入“嵌入式系统”概念。因此,不少从事单片机应用的人,不了解单片机与嵌入式系统的关系,在谈到“嵌入式系统”领域时,往往理解成计算机专业领域的,基于32位嵌入式处理器,从事网络、通信、多媒体等的应用。这样,“单片机”与“嵌入式系统”形成了嵌入式系统中常见的两个独立的名词。但由于“单片机”是典型的、独立发展起来的嵌入式系统,从学科建设的角度出发,应该把它统一成“嵌入式系统”。考虑到原来单片机的电子系统底层应用特点,可以把嵌入式系统应用分成高端与低端,把原来的单片机应用理解成嵌入式系统的低端应用,含义为它的底层性以及与对象系统的紧耦合。
虽然在单片机时代,计算机专业淡出了嵌入式系统领域,但随着后PC时代的到来,网络、通信技术得以发展;同时,嵌入式系统软、硬件技术有了很大的提升,为计算机专业人士介入嵌入式系统应用开辟了广阔天地。计算机专业人士的介入,形成的计算机应用模式带有明显的计算机的工程应用特点,即基于嵌入式系统软、硬件平台,以网络、通信为主的非嵌入式底层应用。
因此,现代计算机技术发展的两大分支的里程碑意义在于:它不仅形成了计算机发展的专业化分工,而且将发展计算机技术的任务扩展到传统的电子系统领域,使计算机成为进入人类社会全面智能化时代的有力工具。
2 嵌入式系统的定义与特点
如果我们了解了嵌入式(计算机)系统的由来与发展,对嵌入式系统就不会产生过多的误解,而能历史地、本质地、普遍适用地定义嵌入式系统。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此,当我们回顾嵌入式系统发展道路时,不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
单片机是嵌入式系统的独立发展之路,向MCU阶段发展的重要因素,就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决;因此,专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
在探索单片机的发展道路时,有过两种模式,即“Σ模式”与“创新模式”。“Σ模式”本质上是通用计算机直接芯片化的模式,它将通用计算机系统中的基本单元进行裁剪后,集成在一个芯片上,构成单片微型计算机;“创新模式”则完全按嵌入式应用要求设计全新的,满足嵌入式应用要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等。Intel公司的MCS-48、MCS-51就是按照创新模式发展起来的单片形态的嵌入式系统(单片微型计算机)。MCS-51是在MCS-48探索基础上,进行全面完善的嵌入式系统。历史证明,“创新模式”是嵌入式系统独立发展的正确道路,MCS-51的体系结构也因此成为单片嵌入式系统的典型结构体系。
4 嵌入式系统的两种应用模式
嵌入式系统的嵌入式应用特点,决定了它的多学科交叉特点。作为计算机的内含,要求计算机领域人员介入其体系结构、软件技术、工程应用方面的研究。然而,了解对象系统的控制要求,实现系统控制模式必须具备对象领域的专业知识。因此,从嵌入式系统发展的历史过程,以及嵌入式应用的多样性中,可以了解到客观上形成的两种应用模式。
有些人把嵌入式处理器当作嵌入式系统,但由于嵌入式系统是一个嵌入式计算机系统,因此,只有将嵌入式处理器构成一个计算机系统,并作为嵌入式应用时,这样的计算机系统才可称作嵌入式系统。
嵌入式系统与对象系统密切相关,其主要技术发展方向是满足嵌入式应用要求,不断扩展对象系统要求的外围电路(如ADC、DAC、PWM、日历时钟、电源监测、程序运行监测电路等),形成满足对象系统要求的应用系统。因此,嵌入式系统作为一个专用计算机系统,要不断向计算机应用系统发展。因此,可以把定义中的专用计算机系统引伸成,满足对象系统要求的计算机应用系统。
目前,在嵌入式系统应用领域中,不少人对什么是嵌入式系统不甚了解。有些人搞了十多年的单片机应用,不知道单片机就是一个最典型的嵌入式系统;也有些人在解释什么是嵌入式系统时,不是从定义出发,而是列举了嵌入式系统的一些特点,往往不知所云。因此,有必要从现代计算的发展历史,了解嵌入式系统的由来,从学科建设的角度来探讨嵌入式系统较为准确的定义。
(2)单片机的技术发展史
单片机诞生于20世纪70年代末,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
SCM即单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)阶段,主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功,奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel公司功不可没。
1 现代计算机的技术发展史
(1)始于微型机时代的嵌入式应用
电子数字计算机诞生于1946年,在其后漫长的历史进程中,计算机始终是供养在特殊的机房中,实现数值计算的大型昂贵设备。直到20世纪70年代,微处理器的出现,计算机才出现了历史性的变化。以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点,迅速走出机房;基于高速数值解算能力的微型机,表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣,要求将微型机嵌入到一个对象体系中,实现对象体系的智能化控制。例如,将微型计算机经电气加固、机械加固,并配置各种外围接口电路,安装到大型舰船中构成自动驾驶仪或轮机状态监测系统。这样一来,计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能。为了区别于原有的通用计算机系统,把嵌入到对象体系中,实现对象体系智能化控制的计算机,称作嵌入式计算机系统。因此,嵌入式系统诞生于微型机时代,嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去,这些是理解嵌入式系统的基本出发点。
与“嵌入性”的相关特点:由于是嵌入到对象系统中,必须满足对象系统的环境要求,如物理环境(小型)、电气/气氛环境(可靠)、成本(价廉)等要求。
与“专用性”的相关特点:软、硬件的裁剪性;满足对象要求的最小软、硬件配置等。
与“计算机系统”的相关特点:嵌入式系统必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统。与上两个特点相呼应,这样的计算机必须配置有与对象系统相适应的接口电路。
,使通用计算机系统进入到尽善尽美阶段。
嵌入式计算机系统则走上了一条完全不同的道路,这条独立发展的道路就是单芯片化道路。它动员了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士,接过起源于计算机领域的嵌入式系统,承担起发展与普及嵌入式系统的历史任务,迅速地将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。
3 嵌入式系统的独立发展道路
(1)单片机开创了嵌入式系统独立发展道路
嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代,然而,微型计算机的体积、价位、可靠性都无法满足广大对象系统的嵌入式应用要求,因此,嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上,从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。
MCU即微控制器(Micro Controller Unit)阶段,主要的技术发展方向是:不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求的各种外围电路与接口电路,突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关,因此,发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看,Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面,最著名的厂家当数Philips公司。
(2)两种应用模式的并存与互补
由于嵌入式系统最大、最广、最底层的应用是传统电子技术领域的智能化改造,因此,以通晓对象专业的电子技术队伍为主,用最少的嵌入式系统软、硬件开销,以8位机为主,带有浓重的电子系统设计色彩的电子系统应用模式会长期存在下去。另外,计算机专业人士会愈来愈多地介入嵌入式系统应用,但囿于对象专业知识的隔阂,其应用领域会集中在网络、通信、多媒体、商务电子等方面,不可能替代原来电子工程师在控制、仪器仪表、机械电子等方面的嵌入式应用。因此,客观存在的两种应用模式会长期并存下去,在不同的领域中相互补充。电子系统设计模式应从计算机应用设计模式中,学习计算机工程方法和嵌入式系统软件技术;计算机应用设计模式应从电子系统设计模式中,了解嵌入式系统应用的电路系统特性、基本的外围电路设计方法和对象系统的基本要求等。