嵌入式论文总结

嵌入式论文总结

所谓嵌入式系统( Embedded Systems)．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、带在

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

和防抱死刹车系统(ABS)．以及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。

嵌入式系统无处不在，从家庭中的洗衣机、电冰箱、小汽车，到办公室中的远程

会议系统等，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，一个手持的MP3和一个P(:104的微型工业控制计算机都可以认

为是嵌入式系统。根据英国电气工程师协会(IEE)的定义：嵌入式系统是用来控制或监

视机器、装置或工厂等大规模系统的设备。可以看出此定义是扶应用上考虑的，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。国内对嵌入式系统的一

般定义是：以应用为中心．以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，从而能够适应实际

应用中对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。

嵌入式系统在应用数量上远远超过了各种通用计算机。一台通用计算机的外部设

备中就包含了5～10个嵌入式微处理器，键盘、硬盘、显示器、Modem、网卡、声卡、

打印机、扫描仪、数码相机、集线器等均是由嵌入式处理器进行控制的。在制造工业、过程控制、通信、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等

方面，嵌入式系统都有用武之地。在大型嵌入式应用系统中，为了使嵌入式开发更方便、快捷，需要具备一种稳定、安全的软件模块集合，用来管理存储器分配、中断处理、任务间通信和定时器响应，以及提供多任务处理等，这样的软件模块集合就是嵌

入式操作系统。嵌入式操作系统的引入大大扩展了嵌入式系的功能，方便了应用软件

的设计，但同时也占用了嵌入式系统的宝贵资源。一般在比较大型或多任务的应用场合．才考虑使用嵌入式操作系统。

早期的嵌入式系统几乎都用于控制，或多或少都有些实时要求，所以从前“嵌入

式操作系统”实际上是“实时操作系统”的代名词。近年来，由于手持式计算机和掌

上电脑等设备的出现，也有了许多不带实时要求的嵌入式系统。另一方面，由于C:PU

速度的提高，一些原先被认为是“实时”的反应速度现在已经很普遍了，以前需要在“实时操作系统”上才能实现的应用，现在己不难在常规的操作系统上实现。在这样

的背景下，“嵌入式操作系统”和“实时操作系统”就成了不同的概念和名词嵌入式系统是应用于特定环境下、面对专业领域的应用系统，不同于通用计算机

系统的多样化和适用性。它与通用计算机系统相比具有以下特点：

(l)嵌入式系统通常是面向特定应用的，一般都有实时要求。嵌入式处理器大多工作

在为特定用户群所设计的系统中，通常具有功耗低、体积小、集成度高、成本低等特点，从而使嵌入式系统的设计趋于小型化、专业化，同时移动能力大大增强，与网络

的耦合也越来越紧密。

(2)嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体工艺、电子技术和通信网络技术与各

领域的具体应用相结合的产物。这一特点决定了它必然是一个技术密集、资金密集、

高度分散、不断创新的知识集成系统。

(3)嵌入式系统与具体应用有机地结合在一起，其升级换代也与具体产品同步进行。因此，嵌入式系统产品一旦进入市场，一般具有较长的生命周期。

(4)嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，在保证稳定、安全、可靠的基

础上，量体裁衣，去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。这样，才能

最大限度地降低应用成本。在县体应用中，对处理器的选择决定了产品的市场竞争力。

(5)嵌入式系统常常还有减小功耗的要求。这一方面是为了省电，因为嵌入式系

统往往以电池供电；另一方面是要减少发热量，因为嵌入式系统中常常没有风扇等排

热手段。

(6)可靠性与稳定性对于嵌入式系统有着特别重要的意义，所以即使逻辑上的系统

结构相同，在物理组成上也会有所不同。由于对所用元器件（包括接插件、电源等等）的质量和可靠性要求都比较高，所以元器件的平均无故障时间MTBF-( Mean Time Between F-ailure)成为关键性的参数。此外，环境温度也是需要重点考虑的参数。

嵌入式系统以应用为中心，强调体积和功能的可裁剪性，是以完成控制、监视等

功能为目标的专用系统。在嵌入式应用系统中．执行任务的软硬件都嵌入在实际的设

备环境中，通过专门的I/()接口和外界交换信息。它们执行的任务程序一般不由用户

编制。

嵌入式系统主要用于各种信号处理与控制，目前己在国防、国民经济及社会生活

各领域普遍应用操作系统OS(Operation Systems)是一组计算机程序的集合，用来有效地控制和管理计算机的硬件和软件资源，即合理地对资源进行调度，并为用户提供方

便的应用接口。它为应用ARM9嵌入式系统设支持软件提供运行环境，即为程序开发者

提供功能强、使用方便的开发环境。

从资源管理的角度，操作系统主要包含如下功能。

1．处理器管理

对处理器进行分配，并对其运行进行有效的控制和管理。在多任务环境下，合

理分配由任务共享的处理器，使CPU能满足各程序运行的需要，提高处理器的利用率，并能在恰当的时候收回分配给某任务的处理器。处理器的分配和运行都是以进程为基

本单位进行的，因此对处理器的管理可以归结为对进程的管理，包括进程控制、进程

同步、进程通信、作业调度和进程调度等。

2．存储器管理

存储器管理的主要任务，是为多道程序的运行提供良好的环境，包括内存分配、内存保护、地址映射、内存扩充等。例如，为每道程序分配必要的内存空间，使它们

各得其所，且不致因互相重叠而丢失信息；不因某道程序出现异常情况而破坏其他程

序的运行；方便用户使用存储器；提高存储器的利用率；能从逻辑上来扩充内存等。

3．设备管理

完成用户提出的设备请求，为用户分配l/()设备；提高C.PU和l／()的利用率；提高l／()速度．方便用户使用l/()设备。设备管理包括缓冲管理、设备分配、设备

处理、形成虚拟逻辑设备等。

4．文件管理

在计算机中，大量的程序和毅据是以文件的形式存放的。文件管理的主要任务

就是对系统文件和用户文件进行管理，方便用户的使用，保证文件的安全性。文件管

理包括对文件存储空间的管理、目录管理、文件的读／写管理以及文件的共享与保护等。

5．用户接口

用户与操作系统的接口是用户能方便地使用操作系统的关键所在。用户通常只需

以命令形式和系统调用即程序接口形式与系统打交道。使用图形用户接口(GUI)．可以

将文字、图形和图像集成在一起，用非常容易识别的图标将系统的各种功能、应用程

序和文件直观地表示出来，用户可以通过鼠标来获取操作系统的服务。

随着l_inux的迅速发展，嵌入式Linux现在已经有许多版本，包括强实时的嵌

入式Linux（如新墨西哥工学院的RT-I_inux和堪萨斯大学的KURT-I_inux）和一般的

嵌入式Linux(如riClinux和Pocket I。lnux等)。其中．RT-Iinux通过把通常的

Iinux任务优先级设为最低，而所有的实时任务的优先级都高于它，以达到既兼容通常的I。Inux任务又保证强实时性能的目的。另一种常用的嵌入式Linux是

riClinux．它是针对没有MMU的处理器而设计的。它不能使用处理器的虚拟内存管理