嵌入式软件与中间件介绍

iMac
嵌入式系统的概念
概念（IEEE）
devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants.（嵌入式系统是控制、监
视或者辅助某个设备、机器甚至工厂运行的设备。） ➢ 用来执行特定功能 ➢ 以微电脑与周边构成核心 ➢ 需要严格的时序与稳定度 ➢ 全自动操作循环
中间件
中间件(middleware)是基础软件的一大类，属于可复用软件的 范畴。顾名思义，中间件在操作系统、网络和数据库之上，应用 软件的下层，总的作用是为处于自己上层的应用软件提供运行与 开发的环境，帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件。
嵌入式应用软件
固态化存储：为了提高执行速度和系统可靠性， 嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或 单片机本身中，而不存储在硬盘等载体中。
高质量、高可靠性：嵌入式系统资源的稀缺性和 执行的实时性要求软件代码应该尽可能的短小、 高效、快速，为此对编程以及编译器的设计提出 了更高的要求。
高实时性：在多任务嵌入式系统中，存在重要性 不同的多个任务，如何对多任务请求合理的响应 是系统设计的关键这个环节处理不当很可能导致 灾难性结果。
uC/OS II操作系统
目前很多大学都以uC/OS II 为教学使用 的实时操作系统，这主要是由于uC/OS II 较简单，源码公开，非常适合入门者学习实 时操作系统原理。uC/OS II 的缺点是功 能有限，实际使用较少。
Windows CE操作系统
Windows CE是微软公司推出的嵌入式操 作系统，在短短几年间占据了很大的市场份 额，特别是在PDA、手机、显示仪等界面 要求较高或者要求快速的场合。Windows CE 的 开 发 平 台 主 要 为 Windows CE Platform Builder，有时也用EVC环境 开发一些较上层的应用
其他硬件逻辑电路：AD转换电路、电机驱动 电路、时钟日期生成电路等等。
嵌入式系统的组成（续）
软件组成
操作系统 应用程序
处理器
嵌入式操作系统分类
顺序系统 分时系统 实时系统
强实时：vxworks 弱实时：嵌入式linux、wince
开源：linux、uClinux、uC/OS II
嵌入式Linux操作系统
Linux是一个成功的服务器操作系统，此外 由于其开源、免费、可移植性好的特点，在 嵌入式系统中也有广泛应用。嵌入式Linux 可分为两类，一类经过修改，专门在设有内 存管理单元的硬件上运行，例如uCLinux; 另一类具有完全的Linux特性，运行于有内 存管理单元的硬件平台，例如mini Linux.
系统硬件组成
嵌入式处理器 外围电路 接口 外设
MPU
嵌入式处理器分类
嵌入式微处理器（MPU）：运算器、控制器 嵌入式微控制器（MCU）：片内ROM、RAM、总
线、I/O口、计数器、看门狗、AD、DA、Flash 数字信号处理器（DSP）：哈佛结构，适用于FFT
变换、谱分析、数字滤波等操作，用于音频、视频 处理 片上系统（SOC）：USB、GPRS、GPS、 IEEE1394、蓝牙，可靠性强、开发时间短
外围硬件设备
电源部分：交流电、电池供电 输入部分：键盘、鼠标、触摸屏、拨码开关
等。 输出部分：发光二极管、lED显示器、LCD
显示器、蜂鸣器等。 存储部分：ROM、EPROM、EEPROM、
FLASH、RAM。
外围硬件设备（续）
接口电路：USB接口、PS/2接口、串口、 IDE接口、红外接口、1394接口、CF卡接 口、网络接口、CAN总线接口、RS422接 口、RS485接口等等，每一种接口一般都对 应一个专用的控制芯片，例如串口一般是由 8250芯片来控制。
数字信号处理器
DSP处理器对系统结构和指令进行特殊设 计，使其适合于执行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 DSP 算 法 正 在 大 量 进 入嵌入式领域。
片上系统
片上系统是采用硬件描述语言来设计各种处 理器内核以及各种外设，把设计好的单元存 储在器件库中，用户只需根据系统要求选用 这些器件，仿真通过后就可以将设计图交给 半导体工厂制作样品。
嵌入式系统的概念（续）
国内普遍接受的概念 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机
技术为基础，软件硬件可裁减，适于应用系 统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格 要求的专用计算机系统。
嵌入式系统的组成
嵌入式系统组成
系统硬件
嵌入式处理器 外围硬件设备
软件源自文库
嵌入式操作系统 用户应用程序
嵌入式系统的组成（续）
Vxworks操作系统
Vxworks操作系统是一个非常优秀的嵌入 式操作系统，它的实时性强，内核可裁剪到 很小，可靠性高。在北美，Vxworks占据 了嵌入式操作系统的多半市场，特别是在通 信设备等实时性要求较高的系统中， Vxworks占据了绝大部分市场份额。但是 Vxworks及其相关开发工具的价格很高， 小公司难以承受。
嵌入式软件与中间件
ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)，电子数值积分计算机， 也可称埃尼阿克)是世界上第一台通用电子计算机，于1946年2月14日建造完成并 公布。
体积庞大， 18000个 真空管， 45吨
晶体管计算机
1954年，美国贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的计算机，取名 “催迪克”（ＴＲＡＤＩＣ），装有800个晶体管。
嵌入式处理器分类（续）
嵌入式微处理器（MPU）：Am186/88、386EX 嵌入式微控制器（MCU）：8051、P51XA 数字信号处理器（DSP）：TMS320系列、DSP56200系列 片上系统（SOC）：M-core、CC2430
嵌入式微控制器
嵌入式微控制器又称单片机，它以某种微处 理器内核为核心，将计算机系统的各个部分 集 成 在 一 块 芯 片 中 ， 包 括 ROM/EPROM 、 RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看 门 狗 、 I/O 、 串 行 口 、 脉 宽 调 制 输 出 、 A/D、Flash RAM、EEPROM等。