面向二十一世纪的嵌入式系统综述

面向二十一世纪的嵌入式系统综述
面向二十一世纪的嵌入式系统综述

嵌入式系统综述之一

面向二十一世纪的嵌入式系统综述

北京塔斯金软件技术有限公司(BTS)

中国单片机公共实验室(BOL)

吕京建肖海桥

(https://www.360docs.net/doc/c516984879.html,)

摘要:本文根据应用领域,对计算机分类提出了嵌入式计算机和通用计算机的新定义,总结了嵌入式系统工业及其开发的特点,概括了嵌入式处理器的发展及现状。

实时多任务操作系统(RTOS)已成为嵌入式系统的热点,本文对RTOS及其与嵌入式开发的关系进行了详细讨论,提出了当前中国嵌入式系统应用行业面临的困惑和挑战以及建立嵌入式应用产业化的设想。

关键词:嵌入式软件工业,嵌入式系统,实时多任务操作系统(RTOS)

1 计算机工业的分类

以往我们按照计算机的体系结构、运算速度、结构规模、适用领域,将其分为大型计算机、中型机、小型机和微计算机,并以此来组织学科和产业分工,这种分类沿袭了约40年。近10年来随着计算机技术的迅速发展,实际情况产生了根本性的变化,例如70年代末定义的微计算机演变出来的个人计算机(PC),如今已经占据了全球计算机工业的90%市场,其处理速度也超过了当年大、中型计算机的定义。随着计算机技术和产品对其它行业的广泛渗透,以应用为中心的分类方法变得更为切合实际,也就是按计算机的嵌入式应用和非嵌入式应用将其分为嵌入式计算机和通用计算机。

通用计算机具有计算机的标准形态,通过装配不同的应用软件,以类同面目出现并应用在社会的各个方面,其典型产品为PC;而嵌入式计算机则是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中。

2 嵌入式系统(Embedded Systems)

嵌入式系统被定义为:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

嵌入式计算机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、鼠标、软驱、硬盘、显示卡、显示器、Modem、网卡、声卡、打印机、扫描仪、数字相机、USB集线器等均是由嵌入式处理器控制的。在制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域。

嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物,这一点就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。

今天嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元,1997年来自美国嵌入式系统大会(Embedded System Conference)的报告指出,未来5年仅基于嵌入式计算机系统的全数字电视产品,就将在美国产生一个每年1500亿美元的新市场。美国汽车大王福特公司的高级经理也曾宣称,“福特出售的‘计算能力’已超过了IBM”,由此可以想见嵌入式计算机工业的规模和广度。1998年11月在美国加州圣*何塞举行的嵌入式系统大会上,基于RTOS的Embedded Internet成为一个技术新热点。

美国著名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言,4~5年后嵌入式智能(电脑)工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。我国著名嵌入式系统专家沈绪榜院士98年11月在武汉全国第11次微机学术交流会上发表的《计算机的发展与技术》一文中,对未来10年以嵌入式芯片为基础的计算机工业进行了科学的阐述和展望。

3 嵌入式系统工业的特点和要求

(Embedded System Industry, ESI)

3.1 嵌入式系统工业是不可垄断的高度分散的工业

从某种意义上来说,通用计算机行业的技术是垄断的。占整个计算机行业90%的PC产业,80%采用Intel的8x86体系结构,芯片基本上出自Intel,AMD,Cyrix 等几家公司。在几乎每台计算机必备的操作系统和文字处理器方面,Microsoft 的Windows及Word占80-90%,凭借操作系统还可以搭配其它应用程序。因此当代的通用计算机工业的基础被认为是由Wintel(Microsoft和Intel 90年代初建立的联盟)垄断的工业。

嵌入式系统则不同,它是一个分散的工业,充满了竞争、机遇与创新,没有哪一个系列的处理器和操作系统能够垄断全部市场。即便在体系结构上存在着主流,

但各不相同的应用领域决定了不可能有少数公司、少数产品垄断全部市场。因此嵌入式系统领域的产品和技术,必然是高度分散的,留给各个行业的中小规模高技术公司的创新余地很大。另外,社会上的各个应用领域是在不断向前发展的,要求其中的嵌入式处理器核心也同步发展,这也构成了推动嵌入式工业发展的强大动力。

嵌入式系统工业的基础是以应用为中心的“芯片”设计和面向应用的软件产品开发。

3.2 嵌入式系统具有的产品特征

嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的,如果独立于应用自行发展,则会失去市场。嵌入式处理器的功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等方面均受到应用要求的制约,这些也是各个半导体厂商之间竞争的热点。

和通用计算机不同,嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,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,这样才能在具体应用对处理器的选择面前更具有竞争力。嵌入式处理器要针对用户的具体需求,对芯片配置进行裁剪和添加才能达到理想的性能;但同时还受用户订货量的制约。因此不同的处理器面向的用户是不一样的,可能是一般用户,行业用户或单一用户。

嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起,它的升级换代也是和具体产品同步进行,因此嵌入式系统产品一旦进入市场,具有较长的生命周期。嵌入式系统中的软件,一般都固化在只读存储器中,而不是以磁盘为载体,可以随意更换,所以嵌入式系统的应用软件生命周期也和嵌入式产品一样长。另外,各个行业的应用系统和产品,和通用计算机软件不同,很少发生突然性的跳跃,嵌入式系统中的软件也因此更强调可继承性和技术衔接性,发展比较稳定。

嵌入式处理器的发展也体现出稳定性,一个体系一般要存在8-10年的时间。一个体系结构及其相关的片上外设、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。

3.3 嵌入式系统软件的特征

嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键,对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有所不同。

(1) 软件要求固态化存储

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,而不是存贮于磁盘等载体中。

(2) 软件代码高质量、高可靠性

尽管半导体技术的发展使处理器速度不断提高、片上存储器容量不断增加,但在大多数应用中,存储空间仍然是宝贵的,还存在实时性的要求。为此要求程序编写和编译工具的质量要高,以减少程序二进制代码长度、提高执行速度。

(3) 系统软件(OS)的高实时性是基本要求

在多任务嵌入式系统中,对重要性各不相同的任务进行统筹兼顾的合理调度是保证每个任务及时执行的关键,单纯通过提高处理器速度是无法完成和没有效率的,这种任务调度只能由优化编写的系统软件来完成,因此系统软件的高实时性是基本要求。

(4) 多任务操作系统是知识集成的平台和走向工业标准化道路的基础

3.4 嵌入式系统开发需要开发工具和环境

通用计算机具有完善的人机接口界面,在上面增加一些开发应用程序和环境即可进行对自身的开发。而嵌入式系统本身不具备自举开发能力,即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的,必须有一套开发工具和环境才能进行开发,这些工具和环境一般是基于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。

3.5 嵌入式系统软件需要RTOS开发平台

通用计算机具有完善的操作系统和应用程序接口(API),是计算机基本组成不可分离的一部分,应用程序的开发以及完成后的软件都在OS平台上面运行,但一般不是实时的。嵌入式系统则不同,应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行;但是为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口,用户必须自行选配RTOS开发平台,这样才能保证程序执行的实时性、可靠性,并减少开发时间,保障软件质量。

3.6 嵌入式系统开发人员以应用专家为主

通用计算机的开发人员一般是计算机科学或计算机工程方面的专业人士,而嵌入式系统则是要和各个不同行业的应用相结合的,要求更多的计算机以外的专业知识,其开发人员往往是各个应用领域的专家。因此开发工具的易学、易用、可靠、高效是基本要求。

结语

中国的单片机应用和嵌入式系统开发走过了15年的历程,有超过10万名从事单片机开发应用的工程师,但95%以上是3~5个人的小组以孤军奋战的封闭方式开发几乎不可重用的软件。今天面对的是嵌入式系统工业化的潮流,如果我们不能认清嵌入式软件必须以工业化的方式生产开发,不理解在短时间内装配集成“数百人年”嵌入式产品软件库固化于芯片之中的方法,那么我们将失去更多“上

游”产品的市场机遇;反之在我国大力推动和建设“嵌入式软件工厂”,使我国的嵌入式软件库(零件)产品化并溶入国际市场,对加速知识创新和建立面向21世纪的知识经济具有战略意义。我们在此希望通过https://www.360docs.net/doc/c516984879.html, 中文网址与各位长期探索交流。

Comprehensive Survey on MCU & Embedded System Industry

Beijing Open Lab. Lu Jingjian

(P.O.Box 9716 - 401, Beijing, 100101)

[Abstract] The article gives the new definition of embedded computer on basis of computer’s classification according to the application’s fields. It sums up the features of the embedded system industry, generalizes the development and situation of embedded processors. Real Time Operation System (RTOS) has became the hot topic in the field of embedded system. And RTOS and its relationship with embedded development are also discussed in this article. It submits the puzzles and challenges faced by microcontroller application industry of China and how to establish the concepts of embedded application industrialization.

[Key Words] Embedded Software Industry, Embedded System, RTOS

嵌入式系统综述之二

嵌入式处理器分类与现状

北京塔斯金软件技术有限公司(BTS)

中国单片机公共实验室(BOL)

吕京建肖海桥

(https://www.360docs.net/doc/c516984879.html,)

嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器,目前据不完全统计,全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种,流行体系结构有30几个系列,其中8051体系的占有多半。生产8051单片机的半导体厂家有20多个,共350多种衍生产品,仅Philips就有近100种。现在几乎每个半导体制造商都生产嵌入式处理器,越来越多的公司有自己的处理器设计部门。嵌入式处理器的寻址空间一般从64kB到16MB,处理速度从0.1 MIPS到2000 MIPS,常用封装从8个引脚到144个引脚。根据其现状,嵌入式计算机可以分成下面几类。

嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)

嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中,将微处理器装配在专门设计的电路板上,只保留和嵌入式应用有关的母板功能,这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求,嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的,但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。

和工业控制计算机相比,嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点,但是在电路板上必须包括ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件,从而降低了系统的可靠性,技术保密性也较差。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上,称为单板计算机。如STD-BUS、PC104等。近年来,德国、日本的一些公司又开发出了类似“火柴盒”式名片大小的嵌入式计算机系列OEM产品。

嵌入式处理器目前主要有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。

嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)

嵌入式微控制器又称单片机,顾名思义,就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心,芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。为适应不同的应用需求,一般一个系列的单片机具有多种衍生产品,每种衍生产品的处理器内核都是一样的,不同的是存储器和外设的配置及封装。这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配,功能不多不少,从而减少功耗和成本。

和嵌入式微处理器相比,微控制器的最大特点是单片化,体积大大减小,从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富,适合于控制,因此称微控制器。

嵌入式微控制器目前的品种和数量最多,比较有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。另外还有许多半通用系列如:支持USB接口的MCU 8XC930/931、C540、C541;支持I2C、CAN-Bus、LCD及众多专用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系统约70%的市场份额。

特别值得注意的是近年来提供X86微处理器的著名厂商AMD公司,将Am186CC/CH/CU等嵌入式处理器称之为Microcontroller, MOTOROLA公司把以Power PC为基础的PPC505和PPC555亦列入单片机行列。TI公司亦将其

TMS320C2XXX系列DSP做为MCU进行推广。

嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)

DSP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,DSP应用正从在通用单片机中以普通指令实现

DSP功能,过渡到采用嵌入式DSP处理器。嵌入式DSP处理器有两个发展来源,

一是DSP处理器经过单片化、EMC改造、增加片上外设成为嵌入式DSP处理器,

TI的TMS320C2000/C5000等属于此范畴;二是在通用单片机或SOC中增加DSP

协处理器,例如Intel的MCS-296和Infineon(Siemens)的TriCore。

推动嵌入式DSP处理器发展的另一个因素是嵌入式系统的智能化,例如各种带有智能逻辑的消费类产品,生物信息识别终端,带有加解密算法的键盘,

ADSL接入、实时语音压解系统,虚拟现实显示等。这类智能化算法一般都是运

算量较大,特别是向量运算、指针线性寻址等较多,而这些正是DSP处理器的长

处所在。

嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是Texas Instruments的 TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。TMS320系列处理器包括用于控制的C2000

系列,移动通信的C5000系列,以及性能更高的C6000和C8000系列。DSP56000

目前已经发展成为DSP56000,DSP56100,DSP56200和DSP56300等几个不同系列

的处理器。另外PHILIPS公司今年也推出了基于可重置嵌入式DSP结构低成本、

低功耗技术上制造的R. E. A. L DSP处理器,特点是具备双Harvard结构和双

乘/累加单元,应用目标是大批量消费类产品。

嵌入式片上系统(System On Chip)

随着EDI的推广和VLSI设计的普及化,及半导体工艺的迅速发展,在一个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代已来临,这就是System On Chip(SOC)。

各种通用处理器内核将作为SOC设计公司的标准库,和许多其它嵌入式系统外设

一样,成为VLSI设计中一种标准的器件,用标准的VHDL等语言描述,存储在器

件库中。用户只需定义出其整个应用系统,仿真通过后就可以将设计图交给半导

体工厂制作样品。这样除个别无法集成的器件以外,整个嵌入式系统大部分均可

集成到一块或几块芯片中去,应用系统电路板将变得很简洁,对于减小体积和功

耗、提高可靠性非常有利。

SOC可以分为通用和专用两类。通用系列包括Infineon(Siemens)的TriCore,Motorola的M-Core,某些ARM系列器件,Echelon和Motorola联合

研制的Neuron芯片等。专用SOC一般专用于某个或某类系统中,不为一般用户

所知。一个有代表性的产品是Philips的Smart XA,它将XA单片机内核和支持

超过2048位复杂RSA算法的CCU单元制作在一块硅片上,形成一个可加载JAVA

或C语言的专用的SOC,可用于公众互联网如Internet安全方面。

随着Internet的发展,各种智能信息产品层出不穷,机顶盒、数字电视等信息家电及个人PDA、WAP手机等产品都蕴藏着巨

大的商机。IDG发布的统计表明,未来的四五年内,信息家电市场会成长5倍~10倍。各个硬件和软件厂商为此都摩拳擦掌,准备大干一场。智能数字产品的核心是其中的控制软件,机顶盒、PDA、WAP手机等产品的设计和功能都很复杂,因此需要有相应的操作系统支持。对这个市场觊觎已久的微软为此推出了Windows CE,但是Windows CE并没有像定位为桌面系统的Windows系列那样横扫对手、所向披靡。其中一个重要原因就是现在厂商和用户多了一个选择:Linux!从1997年刮起来的Linux旋风不仅使Linux在服务器市场上大出风头,而且正在蚕食着Windows桌面应用的市场。在智能数字终端操作系统这个初露端倪的市场上,Linux 更是大有先声夺人的气势。事实上,除了智能数字终端领域外,Linux在移动计算平台、智能工控设备、金融业终端系统(POS/A TM 机等)、甚至军事领域都有广泛的应用前景。这些Linux统称为“嵌入式Linux”,下面就让我们一起来揭开嵌入式Linux的面纱。

什么是嵌入式计算机

传统上一般按照计算机的体系结构、运算速度、适用领域等方面将其分为大型计算机、中型机、小型机和微型计算机。近年来随着微电子技术的迅速发展,实际应用领域产生了很大变化,微型计算机虽然占据了全球计算机工业90%的市场份额,但是各种各样应用于工业设备、电子产品中的专用计算机大量涌现,这些计算机隐藏在各种产品和系统中,嵌入式计算机由此而得名。

据统计,今天嵌入式系统带来的工业年产值已超过了1万亿美元,1997年美国嵌入式系统大会的报告预测,未来5年仅基于嵌入式计算机系统的全数字电视产品,就将在美国产生一个每年1500亿美元的新市场。我们由此可以推测嵌入式计算机的应用规模。

嵌入式Linux

早期的硬件设备很简单,软件的编程和调试工具也很原始,与硬件系统配套的软件都必须从头编写。程序大都采用宏汇编语言,调试是一件很麻烦的事。在70年代的后期,出现了嵌入式系统的操作系统。它们采用汇编语言编写,而且只能运行在相应的专用处理器上,对新的处理器必须重新编写操作系统的所有代码。

在80年代末,市场上出现了几个著名的商业嵌入式操作系统。今天它们已经成为主流嵌入式操作系统。应用广泛的操作系统包括:Vxwork、pSOS、Neculeus和Windows CE。目前,国际上用于智能终端设备的嵌入式操作系统有40种左右。据最新资料,3Com公司下属子公司的PalmOS全球市场占有份额达50%,而Windows CE不过29%。在美国市场,PalmOS更以80%的占有率独占鳌头。

由于嵌入式产品在体积、成本等方面有较严格的要求,处理器部分占用空间应尽可能小。系统的可用内存和外存数量也非常受限制,而嵌入式操作系统就运行在有限的内存(一般在ROM或快闪存储器)中,因此就对操作系统的规模、效率等提出了较高的要求。Windows CE与Windows系列有较好的兼容性,无疑是Windows CE推广的一大优势。但从技术的角度上来说,Windows CE 作为嵌入式操作系统有很多缺陷。Windows CE没有开放源代码,使应用开发人员很难实现产品的定制。另外Windows CE在效率、功耗方面的表现并不出色,而且Windows CE像Windows一样占用过多的系统内存,应用程序庞大。Windows CE的版权许可费用也是厂商不得不考虑的因素。

正是嵌入式操作系统的特殊要求为Linux在嵌入式系统中的发展提供了广阔的舞台。由于Linux的高度灵活性,程序员可以很容易地根据应用领域的特点对它进行定制开发,来满足自己的实际应用需要。而且由于Linux固有的多任务、高效稳定的系统特征,使得Linux成为嵌入式操作系统中的新贵。嵌入式Linux一般是按照嵌入式目标系统的要求而设计,由一个体积很小的内核及一些可以根据需要进行随意裁减的系统模块组成。一般来说整个系统所占用的空间不会超过几M大小。

目前,国外不少大学、研究机构和知名公司都加入了嵌入式Linux的开发工作,较成熟的嵌入式Linux产品不断涌现,下面我们简单介绍几个较著名的系统。

RTLinux:由美国新墨西哥理工学院开发的基于标准Linux的嵌入式操作系统。截至目前为止,RTLinux已成功地应用于从航天飞机的空间数据采集、科学仪器测控到电影特技图像处理等广泛的应用领域。RTLinux开发者并没有针对实时操作系统的特性重写Linux的内核,这样做工作量会非常大,而且要保证兼容性也非常困难。为此,RTLinux提供了一个精巧的实时内核,并把标准的Linux核心作为实时核心的一个进程同用户的实时进程一起调度,这样做的好处是对Linux的改动量最小,充分利用了Linux平台下现有的丰富的软件资源。

Embedix:由嵌入式Linux行业主要厂商之一Lineo推出,是根据嵌入式应用系统的特点重新设计的Linux发行版本。Embedix 提供了超过25种的Linux系统服务,包括Web服务器等。系统需要最小8M内存,3M 只读内存或快闪内存。Embedix基于Linux 2.2核心,并已经成功地移植到了intel X86和PowerPC处理器系列上。像其他Linux的发行版本一样,Embedix可以免费获得。Lineo 公司还发布了另一个重要的软件产品,它可以让在Windows CE 操作系统上运行的程序能够在Embedix系统上运行,Lineo还将计划推出Embedix的开发调试工具包,基于图形界面的浏览器等,可以说,Embedix是一种较完整的嵌入式Linux解决方案。

XLinux:由美国网虎公司推出,主要开发者就是CIH病毒的作者——台湾的天才少年陈盈豪,这个让全世界电脑用户心惊胆战的少年加盟网虎几个月便开发出了基于XLinux的、号称是世界上最小的嵌入式Linux系统,核心只有143K字节,而且还在不断减小。

XLinux核心采用了“超字元集”专利技术,让Linux核心不仅可与标准字符集相容,还涵盖了十二个国家地区的字符集。因此XLinux在推广Linux的国际应用方面有独特的优势。

呼唤国产嵌入式操作系统

曾被媒体炒得火热的“维纳斯”与“女娲”之争,使我们认识到了嵌入式操作系统领域的巨大商机。据预测,我国信息家电产品市场规模为2000年达到50亿元~100亿元,2001年达到500亿元~700亿元规模,2003年达到2000亿元~2500亿元规模。由于Linux 的开放源码的特点,全世界的开发厂商站在了同一条起跑线上,国内的研究机构和企业也正在投入人力物力,力争在嵌入式操作系统市场上有所作为。

目前,中科院计算所自行开发的开放源码的嵌入式操作系统Easy Embedded OS(EEOS)已开始进入实用阶段。该嵌入式操作系统重点支持p-Java,系统,目标为一方面小型化,一方面能使用Linux的驱动和其他模块。由于有中科院计算所的强大科研力量作后盾,EEOS有望发展为功能完善,稳定、可靠的国产嵌入式操作系统平台。

致力于国产嵌入式Linux操作系统和应用软件开发的广州博利思软件公司最近推出了嵌入式Linux中文操作系统——POCKETIX 预览版,它基于标准的Linux内核,并包括一些可以根据需要进行定制的系统模块。支持标准以太网和TCP/IP 协议、支持标准的XWindow,中文支持采用国际化标准,提供桌面和窗口管理功能、带WEB 浏览器和文件管理器,并支持智能拼音和五笔字型输入。可适应个人PDA、WAP手机、机顶盒等广泛的智能信息产品。

但是我们应该清醒地看到,绝大部分嵌入式系统的硬件平台还掌握在外国公司的手中,国产的嵌入式操作系统在技术含量、兼容性、市场运作模式等方面也还有很多工作要做,但是嵌入式操作系统的巨大商业价值和Linux原代码的开放性为我们民族软件产业的发展提供了难得的机会,我们应该在跟踪国外嵌入式操作系统的最新技术的同时,坚持自主产权,力争找到自己的突破点,探索出一条自己的发展道路。

CMX Systems, Inc.

CMX

中国单片机公共实验室“经过几年的考察,认为比

较适合中国的国情后,引入中国市场的”嵌入式实

时多任务操作系统两者之一,主要适合于8位和16

位单片机开发

Hopen北京凯思昊鹏软件工程技术有限公司

沸沸扬扬的“女娲计划”,中国人自己的作品

I-TRON TRON协会- ITRON 技术委员会

日本货,具强烈民族特色的产品,日本市场占有率

90%左右,令其他产品难望其项背,基本未进入其

他国家市场

LynxOS Lynx Real-Time Systems

老牌嵌入实时操作系统,市场占有率前十名

Nucleus PLUS Accelerated Technology Inc.

提供源代码的嵌入实时操作系统

OS-9Microware Systems Corp.

市场占有率前十名

Integrated Systems, Inc.

pSOSystem

老资格的嵌入实时操作系统,中国市场第一名

Qnx QNX SOFTWARE SYSTEMS EUROPE

X86上最好的嵌入实时操作系统

RTXC Embedded Power Corporation

中国单片机公共实验室“经过几年的考察,认为比

较适合中国的国情后,引入中国市场的”嵌入式实

时多任务操作系统两者之一

Tornado/VxWorks Wind River Systems, Inc.

风头极劲的火星探测器用嵌入实时操作系统,美国

市场第一名

VRTX Microtec Research

老牌实时操作系统,市场占有率前五名

WindowsCE Microsoft Inc.

微软出品,大名鼎鼎的“维那斯”,嵌入但不够实时,

属于软实时操作系统

浅谈嵌入式系统的现状及发展前景

课程考核论文 课程名称信息学导论 学生姓名曾文静 学号1141304067 系、专业信息工程系电子科学与技术专业 2013年6 月15 日 浅谈嵌入式系统的现状及发展前景 摘要:从嵌入式系统的含义、特点、开发平台及其工业特征出发 ,深入阐述了嵌入式计算机技术的发展现状 ,展望了嵌入式系统产业在我国的广阔发展前景景。 1. 嵌入式系统的发展趋势及典型应用产品 在现在日益信息化的社会中,计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落。对于我们每个人,需要的已经不再仅仅是那种放在桌上处理文档,进行工作管理和生产控制的计算机"机器";各种各样的新型嵌入式系统设备在应用数量上已经远远超过通用计算机,任何一个普通人可能拥有从大到小的各种使用嵌入式技术的电子产品,小到mp3,PDA等微型数字化产品,大到网络家电,智能家电,车载电子设备。而在工业和服务领域中,使用嵌入式技术的数字机床,智能工具,工业机器人,服务机器人也将逐渐改变传统的工业和服务方式。近几年,嵌入式系统产品日臻完善,并在全世界各行业得到广泛应用。嵌入式系统产品的研制和应用已经成为我国信息化带动工业化、工业化促进信息化发展的新的国民经济增长点。随着信息化、智能化、网络化的发展,嵌入式技术将全面展开,现在嵌入式已经成为通信和消费类产品的共同发展方向。总体来说,嵌入式系统分别在硬件和软件方面获得发展。嵌入式系统必将成为当今IT界的又一焦点,开发自主知识产权的嵌入式处理器和嵌入式操作系统,对于我们国家的民族IT产业来讲具有十分重要的战略意义。从国内IT市场来看,嵌入式系统及其产品在由家电产品和Internet衍生出来的新型市场中占有主导地位和独特份额。 在消费家电的智能化的今天,嵌入式更显重要。像我们平常见到的手机、PDA、电子字典、可视电话、VCD/DVD/MP3Player、数字相机(DC)、数字摄像机(DV)、U-Disk 、机顶盒(Set Top Box)、高清电视(HDTV )、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等,都是典型的嵌入式系统。据预测,随着Internet的迅速发展和廉价微处理器的出现,嵌入式系统将在日常生活里形成更大的应用领域。 例如,行车称重无线遥测调度系统:由贵溪冶炼厂和北京市自动化系统成套工程公司合作开发,用在贵溪冶炼车间。具体要求为系统前端由安装在行车上的行车工作站(3台)构成,行车工作站将行车称重信号转换成数字信号,并将采集的数字信号经处理后,通过无线电台传送给地面接收电台,接收电台将信号传输给地面工作站,地面工作站将接收到的信号进行归纳处理、监视,通过双绞线传送给闪速炉、阳极炉操作室显示,通过以太网传送给5台转炉操作并显示,传送给车间办公室终端,车间办公室进行最终的数据归纳、生成报表并打印。其中行车工作站主要采用PC/104数据采集卡和研华公司3.5英寸饼干PC机PCM-4,该机主板上带有Load bus IDE,VGA/LCD口,2个串口,1个并口和软驱接口,并附16M电子硬盘,体积小巧却达到了486级工业PC的配置水平。显示屏采用EL致发光屏(带触摸屏),通过RS232接口与调制解调器及数据传输电台相连。行车工作站采用Windows32操作系统和组态王2.0版软件,实现数据采集、输入行车运行状态、参数计算、显示功能,并在该软件基础上开发

嵌入式操作系统简介以及发展史

嵌入式操作系统简介以及发展史 导语:嵌入式操作系统离我们生活并不远,甚至我们生活中处处都可见,比如各种路由器,机顶盒,洗衣机,空调,手机等。嵌入式操作系统的定义: 嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁减,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用操作系统。嵌入式系统的发展:嵌入式操作系统并不是一个新生的事物,从20世纪80年代起,国际上就有了一些IT组织,公司开始进行商用嵌入式系统和专用操作系统的研发,这期间涌现了一些著名的嵌入式操作系统:windows CEVxWorkspSOSQNXPalm OSOS-9LynxOS目前,有很多商用嵌入式操作系统都在努力的为自己争取嵌入式市场的份额。但是,这些专用操作系统均属于商业化产品,价格昂贵,而且,他们的源码不公开,使得各自的嵌入式系统上的应用软件不能互相兼容。这导致了商业嵌入式系统对支持各种设备存在了很大的问题,使软件移植变得相当困难,但是,在这个时候,我们伟大的linux操作系统横空出世, 由于linux自身诸多的优点以及优势,吸引了许多开发商的 目光,使得linux成为了嵌入式操作系统的新宠。嵌入式操 作系统发展的四个阶段:第一阶段:无操作系统的嵌入式算法阶段,以单芯片为核心的可编程控制器的系统,具有监测,

伺服,指示设备相配合的功能。应用在一些专业性极强的工业控制系统,使用古老的汇编语言进行系统的直接控制。第二阶段:以嵌入式CPU为基础,简单操作系统为核心的嵌入式操作系统,CPU种类繁多,通用性差,系统开销小,效率高,一般配备系统仿真器,操作系统有一定的兼容性,软件较为专业,用户界面不够友好,系统主要用来监测系统和应用程序运行。 第三阶段:通用的嵌入式实时操作系统阶段,以嵌入式操作系统为核心的嵌入式系统,能运行于各种微处理器上,兼容性好,内核小,效率高,具有高度的模块化和扩展化,有文件管理和目录管理,设备支持,多任务,网络支持,图形窗口以及用户界面等功能,具有大量的应用程序接口(API),软件非常丰富,代表就是linux。 第四阶段:以Internet为标志的嵌入式操作系统,这是一个正在迅速发展的阶段,现在非常多的嵌入式操作系统已经有了接入Internet的能力。通过一个综合网关。 常见的嵌入式操作系统:uC/OS-Ⅱ:uC/OS-Ⅱ是一个公开源码,结构小巧,实时内核的实时操作系统。是一种基于优先级的可抢占式的硬实时内核,其内核提供任务管理与调度,时间管理,任务同步和通信,内存管理,中断服务等功能。其内核最小可以编译至2KB左右。-RTLinux:RTLinux是一个源代码开放的具有硬实时特性的多任务操作系统,他是通

单片机开发系统综述

单片机开发系统综述 单片机本身没有自开发功能,必须借助开发工具来进行软硬件调试和程序固化。单片机开发工具性能的优劣直接影响单片机应用产品的开发周期。本文从单片机工具所应具有的功能出发,进一步谈谈各类单片机开发工具功能上的差异,便于读者在选购开发工具时进行比较。最后,以国内常见的MCS一51及MCS一5l兼容系列单片机开发工具为例,对其性能进行简单的介绍。 一、单片机开发工具的功能 单片机开发系统通常由主机(一般是个人电脑)、单片机仿真器、编程器等三部分组成。衡量单片机系统性能的优劣要从其实时在线仿真功能、调试功能和辅助设计功能三方面加以考虑。 1.实时在线仿真功能 实时在线仿真是指开发系统中的仿真器能仿真用户目标系统中的单片机并模拟目标系统中的ROM、RAM和I/O口,使在线仿真时用户目标系统的运行环境和运行速度与脱离仿真器后用户目标系统独立运行时的环境和运行速度完全一致。在线仿真时开发系统应能将仿真器中的单片机完整地(包括片内的全部资源及外部可扩展的程序存储器和数据存储器)出借给目标系统,不占用任何资源,电不受任何限制,仿真单片机韵电气特性也应与用户系统的单片机一致,使用户可根据单片机的资源特性进行设计;另外,在用户目标机未做好前,还可借用仿真器内的资源进行软件调试。 2.调试功能 开发系统软硬件调试功能的强弱,直接关系到产品开发的效率。性能优良的开发系统应具有以下调试功能。 (1)运行控制功能 应能以单步、断点(多种断点条件)、连续三种方式运行程序;在各种运行方式下,用户能根据需要启动或停止程序的执行;当程序中断时应能保持断点处的现场(包括Pc等特殊功能寄存器、I/O口等)。 (2)状态的读出和修改功能 用户可以读出/修改目标系统所有资源的状态,以便检查运行的结果。这些资源包括:程序存储器(仿真RAM或用户目标机中的ROM)、单片机片内资源、扩展的数据存储器和I/0口等。

嵌入式系统的现状与发展前景

嵌入式系统的现状及发展前景 嵌入式系统的现状及发展前景 当我们满怀憧憬与希望跨入二十一世纪大门的时候,计算机技术也开始进入一个被称为后PC技术的时代。在现在日益信息化的社会中,计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落。对于我们每个人,需要的已经不再仅仅是那种放在桌上处理文档,进行工作管理和生产控制的计算机"机器";各种各样的新型嵌入式系统设备在应用数量上已经远远超过通用计算机,任何一个普通人可能拥有从大到小的各种使用嵌入式技术的电子产品,小到mp3,PDA等微型数字化产品,大到网络家电,智能家电,车载电子设备。而在工业和服务领域中,使用嵌入式技术的数字机床,智能工具,工业机器人,服务机器人也将逐渐改变传统的工业和服务方式。目前嵌入式系统技术已经成为了最热门的技术之一,吸引了大批的优秀人才投入其中。但是对于何为嵌入式系统,什么样的技术又可以称之为嵌入式技术,仍在讨论之中,有关嵌入式系统定义的问题,已经在很多论坛社区引发了多次争论。就这个问题我们可以分别从广义上和狭义上讲:广而化之,可以认为凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为嵌入式系统。作为系统核心的微处理器又包括三类:微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)、嵌入式微处理器(MPU)。所以有人简单的说:"嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。"还有人认为嵌入式系统就是"以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统"。应该说后者从功能应用特征上比较好的给出了嵌入式系统的定义,嵌入式的概念的分析根本上应该从应

用上加以切入。从狭义上讲,我们更加强调那些使用嵌入式微处理器构成独立系统,具有自己的操作系统并且具有某些特定功能的系统,这里的微处理器专指32位以上的微处理器。按照这种定义,典型的嵌入式系统有使用x86的小型嵌入式工控主板,在各种自动化设备,数字机械产品中有非常广阔的应用空间;另外一大类是使用Intel,Motorola等专用芯片构成的小系统,它不仅仅在新兴的消费电子和通讯仪表等方面获得了巨大的发展应用空间,而且甚至有趋势取代传统的工控机。现在大家更加清楚的看到:嵌入式技术的春天已经来了。所以也就难怪嵌入式系统成为当前最热门的技术之一。 1 嵌入式系统的含义及分类 嵌入式系统被定义为:以应用为中心、以计算机 技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功 能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机 系统。 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技 术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产 物,这一点就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。 目前嵌入式系统除了部分为32 位处理器外,大 量存在的是8 位和16 位的嵌入式微控制器(MCU) , 嵌入式系统是计算机应用的另一种形态,正如前所 述它与通用计算机应用不同:嵌入式计算机是以嵌

嵌入式操作系统的发展现状

嵌入式操作系统的发展现状 【摘要】嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件,负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配和调度工作,它必须体现其所在系统的特征,能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及嵌入式操作系统的微型化和专业化,嵌入式操作系统开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。 【关键词】嵌入式操作系统;嵌入式系统 1.引言 嵌入式操作系统EOS(Embedded Oper-ating System)是一种用途广泛的系统软件,它与嵌入式系统密不可分。嵌入式系统主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成,它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。 嵌入式技术的发展,大致经历了四个阶段:第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统,同时具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统,这是一个正在迅速发展的阶段。嵌入式系统的发展对嵌入式操作系统提出了更高的要求。因此,对嵌入式操作系统的结构、设计、用户界面等诸多方面进行深入研究,将有助于嵌入式系统的应用和发展。 2.嵌入式操作系统的发展状况 国外嵌入式操作系统已经从简单走向成熟,主要有Vxwork、QNX、Palm OS、Windows CE等。国内的嵌入式操作系统研究开发有2种类型,一类是基于国外操作系统二次开发完成的,如海信的基于Windows CE的机顶盒系统;另一类是中国自主开发的嵌入式操作系统,如凯思集团公司自主研制开发的嵌入式操作系统Hopen OS(“女娲计划”)等。 Windows CE内核较小,能作为一种嵌入式操作系统应用到工业控制等领域。其优点在于便携性、提供对微处理器的选择以及非强行的电源管理功能。内置的标准通信能力使Windows CE能够访问Internet并收发E-mail或浏览Web。除此之外,Windows CE特有的与Windows类似的用户界面使最终用户易于使用。Windows CE的缺点是速度慢、效率低、价格偏高、开发应用程序相对较难。 3Com公司的Palm OS在掌上电脑和PDA市场上独占其霸主地位,它有开放的操作系统应用程序接口(API),开发商可根据需要自行开发所需的应用程序。 QNX是由加拿大QSSL公司开发的分布式实时操作系统,它由微内核和一

!嵌入式系统开发资料(入门必备)

获取更多权威电子书请登录https://www.360docs.net/doc/c516984879.html, ARM嵌入式系统开发综述ARM开发工程师入门宝典

获取更多权威电子书请登录https://www.360docs.net/doc/c516984879.html, 前言 嵌入式系统通常是以具体应用为中心,以处理器为核心且面向实际应用的软硬件系统,其硬件是整个嵌入式系统运行的基础和平台,提供了软件运行所需的物理平台和通信接口;而嵌入式系统的软件一般包括操作系统和应用软件,它们是整个系统的控制核心,提供人机交互的信息等。所以,嵌入式系统的开发通常包括硬件和软件两部分的开发,硬件部分主要包括选择合适的MCU或者SOC 器件、存储器类型、通讯接口及I/O、电源及其他的辅助设备等;软件部分主要涉及OS porting和应用程序的开发等,与此同时,软件中断调试和实时调试、代码的优化、可移植性/可重用以及软件固化等也是嵌入式软件开发的关键。 嵌入式系统开发的每一个环节都可以独立地展开进行详细的阐述,而本文的出发点主要是为嵌入式开发的初学者者提供一个流程参考。因为对于初学者在面对一个嵌入式开发项目的时候,往往面临着诸多困难,如选择什么样的开发平台?什么样的器件类型?在进行编译时怎样实现代码优化?开发工具该如何选择和使用?在进行程序调试时应该注意那些问题以及选择什么样的嵌入式OS 等等。希望通过本文,能帮助初学者了解有关ARM嵌入式系统开发流程。

获取更多权威电子书请登录https://www.360docs.net/doc/c516984879.html, 目录 前言 (2) 1 嵌入式开发平台 (4) 1.1 ARM的开发平台: (4) 1.2 器件选型 (7) 2 工具选择 (11) 3 编译和连接 (13) 3.1 RVCT的优化级别与优化方向 (16) 3.2 Multifile compilation (21) 3.3调试 (22) 4 操作系统 (23) 4.1 哪里可以得到os 软件包 (Open Source and Linux Kernel) (25) 4.2 安装镜像 (26) 4.3 交叉编译 (26) 总结 (27)

浅谈嵌入式系统的现状及发展前景

浅谈嵌入式系统的现状 及发展前景 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】

课程考核论文 课程名称信息学导论 学生姓名曾文静 系、专业信息工程系电子科学与技术专业 2013年 6 月 15 日 浅谈嵌入式系统的现状及发展前景 摘要:从嵌入式系统的含义、特点、开发平台及其工业特征出发,深入阐述了嵌入式计算机技术的发展现状,展望了嵌入式系统产业在我国的广阔发展前景景。 1. 嵌入式系统的发展趋势及典型应用产品 在现在日益信息化的社会中,计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落。对于我们每个人,需要的已经不再仅仅是那种放在桌上处理文档,进行工作管理和生产控制的计算机"机器";各种各样的新型嵌入式系统设备在应用数量上已经远远超过通用计算机,任何一个普通人可能拥有从大到小的各种使用嵌入式技术的电子产品,小到 mp3,PDA等微型数字化产品,大到网络家电,智能家电,车载电子设备。而在工业和服务领域中,使用嵌入式技术的数字机床,智能工具,工业机器人,服务机器人也将逐渐改变传统的工业和服务方式。 近几年,嵌入式系统产品日臻完善,并在全世界各行业得到广泛应用。嵌入式系统产品的研制和应用已经成为我国信息化带动工业化、工业化促进信息化发展的新的国民经济增长点。 随着信息化、智能化、网络化的发展,嵌入式技术将全面展开,现在嵌入式已经成为通信和消费类产品的共同发展方向。总体来说,嵌入式系统分别在硬件和软件方面获得发展。嵌入式系统必将成为当今IT界的又一焦点,开发自主知识产权的嵌入式处理器和嵌入式操作系统,对于我们国家的民族IT产业来讲具有十分重要的战略意义。从国内IT市场来看,嵌入式系统及其产品在由家电产品和Internet衍生出来的新型市场中占有主导地位和独特份额。 在消费家电的智能化的今天,嵌入式更显重要。像我们平常见到的手机、PDA、电子字典、可视电话、VCD/DVD/MP3Player、数字相机(DC)、数字摄像机(DV)、U-Disk、机顶盒(SetTopBox)、高清电视(HDTV)、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等,都是典型的嵌入式系统。据预测,随着Internet的迅速发展和廉价微处理器的出现,嵌入式系统将在日常生活里形成更大的应用领域。 例如,行车称重无线遥测调度系统:由贵溪冶炼厂和北京市自动化系统成套工程公司合作开发,用在贵溪冶炼车间。具体要求为系统前端由安装在行车上的行车工作站(3台)构成,行车工作站将行车称重信号转换成数字信号,并将采集的数字信号经处理后,通过无线电台传送给地面接收电台,接收电台将信号传输给地面工作站,地面工作站将接收到的信号进行归纳处理、监视,通过双绞线传送给闪速炉、阳极炉操作室显示,通过以太网传送给5台转炉操作并显示,传送给车间办公室终端,车间办公室进行最终的数据归纳、生成报表并打印。其中行车工作站主要采用PC/104数据采集卡和研华公司英寸饼干PC机PCM-4,该机主板上带有LoadbusIDE,VGA/LCD口,2个串口,1个并口和软驱接口,并附16M电子硬盘,体积小巧却达到了486级工业PC的配置水平。显示屏采用EL致发光屏(带触摸屏),通过RS232接口与调制解调器及数据传输电台相连。行车工作站采用Windows32操作系统和组态王版软件,实现数据采集、输入行车运行状态、参数计算、显示功能,并在该软件基础上开发无线数据通讯 2.嵌入式系统介绍

嵌入式系统文献综述

文献综述 ARM9嵌入式实验教学系统的设计与制作 班级:电科200501 姓名:李述良指导老师:冯杰 §1 前言 在信息技术和网络技术高速发展的后PC(Post—PC)时代,嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及人们的日常生活等方方面面。嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合,成为最热门的技术之一[1]。在嵌入式产品日渐普及和迅速发展的背景下,掌握嵌入式Linux软件技术或者嵌入式硬件设计的开发人员已经成为社会急需。 目前国内用于教学的嵌入式系统实验系统,学生只能在此平台上进行一些应用软件开发实验。这些对于电子及相关专业的学生来说, 一方面他们得不到硬件设计能力的锻炼, 另一方面不能很好地了解硬件知识, 不便于培养学生的创新能力, 最终不能很好适应嵌入式系统开发的要求。 1.1 ARM9嵌入式实验教学系统的描述 本教学实验系统采用了核心主板加扩展板的设计方式, 提供基于微处理器的核心主板, 将微处理器所有的I/O全部引出, 在核心主板上面只提供最基本的接口, 而对于一些特殊用 途的USB接口、以太网接口、GPRS接口和GPS接口, 以及网络接口、音频接口等,都以扩展板形式提供, 这样, 可以让学生在实验教学平台上进行主流技术硬件电路设计实验, 切实掌握部分硬件工作原理。 实验平台建设最重要的内容是微处理器的确定。本文采用已成为主流,成本低、性能高、低功耗, 而且供货厂家较多, 符合嵌入式系统发展趋势, 目前是世界上应用最多的RISC体系结构, 被广泛应用在移动通信、消费电子、工业控制等领域的32位微处理器ARM9芯片:即三星公司的S3C2440A芯片, 该芯片是目前国内使用最广的经典ARM 芯片, 非常适合教学, 充分体现嵌入式系统对资源、成本、可靠性有严格需要的特点。

嵌入式系统概论讲解

第一章嵌入式系统概论 参考习题 1、嵌入式系统本质上是什么系统? 答:从本质上讲,嵌入式系统中的计算机总是处于一种实时计算模式,也可以认为嵌入式计算机应具有某种实时性。也就是说,从嵌入式系统的广义概念考虑,嵌入式系统都可以看成是实时系统。 2、嵌入式系统开发与PC机软件开发的区别是什么? 答:嵌入式开发就是设计特定功能的计算机系统,形象的说就是开发一种嵌入在一个机器上实现特定功能的一个系统。PC的开发往往是上层应用程序,会更多的和业务流程,数据库,UI打交道。嵌入式的开发主要是和底层打交道,例如内存,NAND, 各种控制器,中断调度等等。当然现在也有很多需要在嵌入式设备上开发上层应用程序的需求了。 3、嵌入式系统基本概念? 答:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可配置,对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格约束的专用系统。这类系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统(可选择)以及应用程序等四个部分组成的。 4、嵌入式系统分类?

答:(1)按微处理器位数划分 按所采用的处理器位数,可以分为4位、8位、16位、32位和64位系统。 (2)按应用类别划分 可以简单地划分为信息家电、通信、汽车电子、航空航天、移动设备、军用电子、工业控制、环境监控等各种类型。 (3)按系统的实时性划分 硬实时系统、软实时系统和自适应实时。 (4)按工业界应用的复杂程度划分 简单单处理器系统 可扩展单处理器系统 复杂嵌入式系统 制造或过程控制中使用的计算机系统 第二章ARM嵌入式微处理器技术基础 参考习题 1、ARM32位指令、16位指令的特点。 答:ARM微处理器支持32位的ARM指令集和16位Thumb指令集,每种指令集各有自己的优点和缺点:ARM指令集效率高,但代码密度低;Thumb指令集具有较高的代码密度,却仍保持ARM的大多数性能上的优势,可看做ARM指令集的子集。

三种嵌入式操作系统综述

中图分类号:tp311 文献标识码:a 文章编号:1009-3044(2014)20-4870-02 li hui 嵌入式系统是以应用为中心,计算机技术为基础,软硬件可剪裁的,适用于对功能、可靠性、功耗、成本等有严格要求的专用计算机系统。它包括硬件和软件两部分,硬件有嵌入式微处理器、i/o接口和外围设备,软件部分由嵌入式操作系统和用户应用程序两部分组成。嵌入式操作系统eos(embedded operating system)是嵌入式系统的核心部分,也是伴随嵌入式系统发展到一定阶段而产生的。嵌入式操作系统的发展和嵌入式系统技术发展是相辅相成,不可分离的。除了通用操作系统的基本功能外,嵌入式操作系统还有强实时性、可装卸、小巧、强可靠性、弱交互性等特点。 1 三种通用的eos分析 1.1 linux linux起源于芬兰一名业余爱好,可以免费使用,是目前被广泛使用的一款源代码开放的操作系统。linux起源于网络,伴随着网络的发展,它已成为一个功能强悍、设计臻美的操作系统。是很多嵌入式系统的理想选择。主要特性如下: 1)内核精简,其稳定性和性能非常高,并且支持多用户多任务。 2)源码开放,有广大软件开发者的支持,具有丰富的软件资源,,结构灵活,适用面广。 3)可移植性好。linux的核心移植到新微处理器上,基本无需修改。linux的书写符合ieee posix 1标准,在linux平台上开发的应用程序也拥有良好的可移植性。 4)在不同的cpu都适用,支持多种体系结构, linux支持几乎所有主流芯片,开发和使用都很容易。 5)用户可定制,可提供图形化的定制和配置工具。 6)高可靠性和系统安全性。 linux采取很多安全防范措施,包括读写访问控制,还在多用户环境中提供带保护的子系统、核心授权等服务。 8)常用嵌入式芯片的驱动集,支持大量的周边硬件设备,驱动丰富。 9)提供实时版本,如rt linux版和完善的嵌入式方案解决嵌入式的存储方案。 1.3 μc/os-ⅲ μc/os-ⅲ是可升级,可固化,基于优先级的实时内核。它对任务的个数无限制,支持现代实时内核的大部分功能,例如资源管理、同步、任务间的通信等。μc/os-ⅲ的特点如下:1)实时性。μc/os-ⅲ是基于静态优先级的抢占式的多任务处理内核,它正在运行的经常是最紧急的就绪任务。μc/os-iii采用时间片轮转调度机制,即允许多个任务拥有相同的优先级,当多个相同优先级的任务就绪时,并且这个优先级是目前最高的,μc/os-ⅲ会分配用户定义的时间片给每个任务去运行。 2)可移植性。μc/os-ⅲ的源代码绝大部分是根据ansi-c标准写的。便于移植到其他微处理器上。3)可固化,可裁剪。有选择使用所需的系统服务,以减少内核存储空间。 4)可确定性。μc/os-ⅲ的中断响应时间是可以确定的,提供的大部分服务的执行时间也是可以确定的。不依赖于任务的多少。 2 三种嵌入式操作系统比较 2.1 μc/os-ⅲ与linux比较 linux系统是完全免费的,在信息、家电、工业控制方面应用广泛。我们从以下五个方面对linux和μc/os-ⅲ进行比较。 1)实时性:μc/os-ⅲ采用抢占式多任务内核,实时性比较强,linux的实时性需要改进,但可用实时版本弥补。

嵌入式系统

第一章绪论 1.嵌入式系统的定义、特点和分类 2.嵌入式操作系统 3.嵌入式系统的选型 4.嵌入式系统的发展趋势 5.嵌入式系统的关键技术 6.嵌入式系统的应用 思考与练习 1.什么是嵌入式系统?嵌入式系统的特点是什么? 2.请说出嵌入式系统与其它商用计算机系统的区别。 3.嵌入式系统的关键技术有哪些? 4.请说明嵌入式系统技术发展及开发应用的趋势。 5.你知道嵌入式系统在我们日常生活中哪些设备中应用?说明其采用的处理器是什么?采用的哪一个嵌入式操作系统? 6.开发嵌入式系统的计算机语言主要有哪几种?分别用在什么场合?7. 嵌入式系统和专用集成电路的关系是什么? 第二章嵌入式系统设计方法 1. 需求分析与系统分析法 2.软硬件协同设计方法 3.嵌入式硬件开发方法 4.嵌入式软件开发方法 5.构件式开发方法 6.软件调试与软件测试方法 思考与练习 1.请说出嵌入式系统设计的主要方法及设计流程。在嵌入式系统开发的总体设计中,需要进行哪几方面的工作? 2.嵌入式硬件调试的主要方法及技术手段有哪些? 3.什么是构件式开发方法?说明该方法对嵌入式系统开发具有什么意义,并举例说明。4.需求分析阶段分为哪几个步骤?每个步骤完成什么工作? 5.在进行系统设计时,概要设计和详细设计的工作内容有什么不同? 6.在嵌入式系统实现阶段,需要选择开发平台,通常开发平台的选择包括哪些内容?7.在当今IT 时代,为了使产品尽快进入市场,就产品开发阶段,你认为有哪些方法可以加快产品的开发速度? 8.什么是“黑盒”测试?什么是“白盒”测试?什么是“灰盒”测试? 9.嵌入式系统开发中,使用软件组件技术有什么好处? 10.什么是知识产权核(Intellectual Property Core,简称IP Core)?指出“软知识产权核(Soft IP Core)”、“硬知识产权核(Hard IP Core)”、“固知识产权核(Firm IP Core)”的意义和差别。 11.根据嵌入式软件开发的不同阶段,嵌入式开发工具有哪些种类? 12.从底层硬件到上层应用,嵌入式软件的开发可以分为哪几种? 13.什么是交叉开发环境? 14.什么是OCD 调试方法?指出OCD 的主要形式JTAG 和BDM 的特点和区别? 15.嵌入式软件的调试运行环境和固化运行环境主要区别是什么?

嵌入式系统的现状和发展前景

嵌入式现状及其发展趋势 嵌入式就是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。可以这样认为,嵌入式系统是一种专用的计算机系统,作为装置或设备的一部分。通常,嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。 一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成,嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心,由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物,这一点就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。 一、嵌入式发展的现状: 目前嵌入式系统除了部分为32 位处理器外,大量存在的是8 位和16 位的嵌入式微控制器(MCU) ,嵌入式系统是计算机应用的另一种形态,正如前所述它 与通用计算机应用不同:嵌入式计算机是以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统之中的一种软硬件高度专业化的特定计算机系统。目前根据其发展现状,嵌入式计算机可以分成下面几类: (1) 嵌入式微处理器(Embedded MicroprocessorUnit , EMPU) 嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中,将微处理器装配在专门设计的电路板上,只保留和嵌入式应用有关的母板功能,这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求,嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的,但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。 (2) 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit , MCU) 嵌入式微控制器又称单片机。嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心,芯片内部集成ROMPEPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时P计数器、WatchDog、IPO、串行口、脉宽调制输出、APD、DPA、Flash RAM、E2PROM 等各种必要功能和外设。为适应不同的应用需求,一般一个系列的单片机具有多种衍生产品,每种衍生产品的处理器内核都是一样的,不同的是存储器和外设的配置及封装。这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配,功能不多不少,从而减少功耗和成本。和嵌入式微处理器相比,微控制器的最大特点是单片化,体积大大减小,从而使功耗和成本下降、可靠性提高。 (3) 嵌入式DSP 处理器( Embedded Digital SignalProcessor , EDSP) DSP 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,DSP 应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP 功能,过渡到采用嵌入式DSP 处理器。 (4) 嵌入式片上系统(System On Chip) 随着EDI 的推广和VLSI 设计的普及化,及半导体工艺的迅速发展,在一个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代已来临, 这就是System On

归纳嵌入式系统概论习题

第一题单项选择题 1、ADDS R0,R1,R2执行完成后,不会对CPSR中的哪一位产生影响( B)? A、N B、C C、V D、F 2、FD表示( B )。 A、满递增堆栈 B、满递减堆栈 C、空递增堆栈 D、空递减堆栈 3、已知R0=0xFFFFFC0F,则执行MVN R1,R0后,R1的值为(C )。 A、0xFFFFFFFF B、0xFFFFFFF0 C、0x3F0 D、0x3F 4、在Linux中使用ls命令显示当前目录的所有内容应使用(A)参数? A、-l B、-a C、-d D、-i 5、在EMBEST IDE开发环境中,程序的默认入口地址为( C )。 A、0x C000 B、0x 1C00 C、0x 8000 D、0x 0 6、已知R0=0x1000,R1=0x2000则执行CMP R0,R1后,R0的值为(B) A、0x2000 B、0x1000 C、0xFFFFF000 D、0xFFFFEFFF 7、已知R1=0x2F,则执行mov R0,R1,ASL #2后,R0的值为(D )。 A、0xBC B、0xBF C、0x2F0 D、0x2F 8、在Linux中查看文件前10行内容的命令是( D)。 A、less B、cat C、tail D、head 9、已知R0=0xFC,则执行BIC R0,#0x3C后,R0的值为( D )。 A、0x18 B、0x24 C、0xC0 D、0x30 10、已知R0*R1=0x1C2F3E4D5C6B,则执行SMULL R2,R3,R0,R1后,R2和R3的值分别为(D)。 A、R2=0x1C2F3E4D R3=0x5C6B B、R2=0x5C6B R3=0x1C2F3E4D C、R2=0x1C2F R3=0x3E4D5C6B D、R2=0x3E4D5C6B R3=0x1C2F 11、EMPU是( B )。 A、嵌入式微控制器 B、嵌入式微处理器 C、片上系统 D、嵌入式数字信号处理器 12、以下不属于CPSR的条件码标志位的是(A)。 A、F B、N C、Z D、C 13、S3C44B0X的内核工作电压是( B )。 A、3.0V B、2.5V C、3.5V D、 1.5V 14、Linux中删除目录的命令是(B)。 A、rm B、 rmdir C、mkdir D、del 15、能实现ARM处理器在两种工作状态之间进行切换的命令是( D )。 A、B B、 BL C、 BLX D、BX 16、若CPSR寄存器的低5位(4-0)的值为10010,则ARM处理器工作于(B) 模式。 A、FIQ B、IRQ C、USER D、SVC

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嵌入式系统综述

嵌入式系统综述报告 学生姓名:_______________________ 入学年份:________________________ 专业:________________________ 导师:________________________ 时间:________________________

嵌入式系统综述 Xx (xxxxxxxxxxxx) 摘要:以嵌入式系统的日常应用引入,从嵌入式系统的含义、组成、特点及分类出发,对嵌入式系统的发展进行深入介绍;嵌入式技术是当今最热门的技术之一,在发展上与 Internet技术融合成为趋势;随信息网络时代快速发展,在各领域中嵌入式系统得到了广泛应用;分析了嵌入式新一轮的发展面貌。 关键词: 嵌入式系统;Internet技术融合;发展趋势;广泛应用 Review of Embedded System Li Qiang (School of Information Engineering , Southwest University of Science and Technology,Mianyang,Sichuan,621010) Abstract:In daily application of the embedded system introduced from the definition, composition, characteristics and classification of the embedded system, in-depth introduction to the development of embedded systems;Embedded technology is one of the hottest technology today, with the Internet technology on the development of fusion as trenden;With the rapid development of information network era, embedded system has been widely used in various fields;Analysis of the embedded face a new round of development Keywords: Embedded system;Internet technology integration;The development trend; Widely used 1 引言

嵌入式操作系统的发展现状及问题分析

https://www.360docs.net/doc/c516984879.html, 2009.09 270 2009年 第9期 嵌入式操作系统的发展现状及问题分析 文/杨光 辛海会 徐立华 摘 要:本文对嵌入式操作系统的特征进行了论述和分析,通过分析嵌入式操作系统的发展现状的存在问题,讨论了嵌入 式操作系统今后的发展趋势。 关键词:嵌入式操作系统;发展现状;问题分析;发展趋势 中图分类号:N94 文献标识码:A 文章编号:1006-4117(2009)09-0270-01嵌入式操作系统的引入很大程度上降低了系统开发的复杂度、大大提高嵌入式系统开发的开发的效率和灵活性,增强了嵌入式系统的功能。当前已经有许多十分成熟的嵌入式操作系统,包括VxWorks、pSOS、Linux、DeltaOS等在内的,每一种都有其自身的优越性。国内公司进行的嵌入式操作系统的研究和实践也是非常广泛的,和有价值的。它有效的使国内的嵌入式操作系统市场没有被国外产品完全垄断,同时又使国内在此领域的研究得到了发展。本文在分析嵌入式系统的基础上,对嵌入式系统的存在问题和发展趋势进行了概述,对国内嵌入式系统的发展有一定借鉴作用。 一、嵌入式操作系统 嵌入式操作系统区别于简单嵌入的操作系统的主要特点:第一是其本身的意义不同,嵌入式操作系统是以应用为主要目的,控制嵌入式系统的全部软、硬资源的调度工作、分配以及协调并发活动。第二是嵌入式操作系统自身所体现特征以及功能作用,嵌入式操作系统的主要特征体现在其精巧可靠性高、实时稳定性强、交互性差、且减弱了硬件的差异提高了其适应性和可移植能力等。嵌人式操作系统[1]的主要作用是屏蔽底层硬件的差别,给上层各应用程序提供统一的接口,并控制完成内存管理、任务调度。 二、嵌入式操作系统存在问题分析 目前的开发模式相对于快速发展市场的需求而言,还存在开发周期长、难度大、维护困难、成本高等问题。针对要完成嵌入式操作系统的开发过程中的自动配置以提高移植效率[2],以及使嵌入式设备在使用中具有自动重配置功能等,早期操作系统的体系结构已经不能适应这样的要求。故面向构件的体系结构应作如下考虑:构件化操作系统、标准统一的网络通信协议、智能化的应用程序。 针对目前常用的几类嵌入式操作系统[3]则各有优缺点:1.嵌人式Linux。 Linux是一个成熟而稳定的操作系统,它有着众多的优点。Linux的源码开放,注释丰富,文档齐全,任何人都可以获取并修改,开发适合自己的产品。再就是Linux是一个跨平台的系统,且Linux内核小,效率高,应用程序较小,且同样稳定。然而,嵌入式Linux操作系统与其他嵌入式操作系统相比较也存在一定的弱点:第一,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;第二,核心调试工具不全,不方便调试;第三,嵌入式操作系统Linux占用的内存大且需要虚拟内存,这给其应用带来了不便。 2.嵌入式Palm。 基于有些电脑的内存较小的原因,开发了Palm OS操作系统,它的主要特性是节能功能、进程管理和资源的合理调度。此外,Palm OS具有极强开放性,用户可以根据自己的需要方便的开发定制。 3.嵌入式Windows CE。 Windows CE互操作性比较强,适应于多种CPU和多种硬件平台,应用领域较广。实时性教好。但Windows CE是非开放性OS,内核、效率方面比较笨拙,不适合应用在廉价的掌上电脑中,且版权费用较高。 三、嵌入式系统的发展趋势 嵌入式操作系统将朝向以下几个方面迅猛发展: 1.开源化:提供开放的操作系统应用程序接口。所以,由于Linux完全免费,源码开放,在今后将成为开发嵌入式系统首选的操作系统。 2.节能化:采用微内核技术,实现小尺寸、微功耗和低成本,支持小型电子设备。同时,提高产品的可靠性和可维护性。 3.人性化:提供精巧的多媒体人机界面,以满足不断提高的用户需求。 4.安全化:提供安全保障机制,源码的可靠性越来越高。 5.网络化:面向网络、面向特定应用,要求配备标准的网络通信接口。嵌入式操作系统的开发越来越易于移植和联网。 6.标准化:随着嵌入式操作系统的广泛应用的发展,信息交换、资源共享机会增多等问题的出现,需要建立相应的标准去规范其应用。 嵌入式系统在中国也存在着巨大的潜力和发展前景[4]。首先嵌入式操作系统将广泛应用于家电领域。与传统的计算机市场不同,中国有更为巨大的家电市场,这些家电产品很大一部分将会采用数字化技术,使嵌入式操作系统面临巨大的市场潜力。中国人最了解自己的国情,最熟悉中国的文化,因此,中国人自己研制的系统更能满足中国用户的需求。加上国内企业在联络、反映速度、价格、服务等方面均有很大优势,因此发展前景广阔。 结语:目前嵌入式系统的应用已经渗入到国民经济的各个方面,成为信息时代的宠儿。面对嵌入式系统开源化、系统化、人性化、网络化的发展趋势,传统的嵌入操作系统体系结构必须进行革命性的改变。相信随着科技的进步,生产工艺、以及人们科技素养的进一步提高,嵌入式产品必将在各行各业中扮演越来越重要的角色。 作者单位:杨 光 中国矿业大学计算机科学与技术学院 辛海会 中国矿业大学安全工程学院 徐立华 中国矿业大学信电学院 参考文献: [1]高伟华,杨子君.嵌入式操作系统的研究现状及发展趋势[J].黑龙江电力.2002.5:383-386 [2]向波.浅析嵌入式操作系统的发展趋势[J ].绵阳师范学院学报.2008.11:92-95 [3]熊江.三种嵌入式操作系统的分析与比较[J].单片机与嵌入式系统应用.2003:14-16 [4]钟锡昌.嵌入式操作系统在中国[J].中国科技信息.2001.5:14-16 学术探讨

ARM嵌入式系统开发综述.

视听研究所 主页:论坛: 所有资料均收集于各网站。 若您认为有关资料不适合公开,请联系newvideo@https://www.360docs.net/doc/c516984879.html, 我们会第一时间删除。 感谢各位网友的无私奉献和支持! 加密时间:2008-2-1 获取更多权威电子书请登录 ARM 嵌入式系统开发综述 ARM 开发工程师入门宝典 获取更多权威电子书请登录 前言 嵌入式系统通常是以具体应用为中心,以处理器为核心且面向实际应用的软硬件系统,其硬件是整个嵌入式系统运行的基础和平台,提供了软件运行所需的物理平台和通信接口;而嵌入式系统的软件一般包括操作系统和应用软件,它们是整个

系统的控制核心,提供人机交互的信息等。所以,嵌入式系统的开发通常包括硬件和软件两部分的开发,硬件部分主要包括选择合适的MCU 或者SOC 器件、存储器类型、通讯接口及I/O、电源及其他的辅助设备等;软件部分主要涉及OS porting和应用程序的开发等,与此同时,软件中断调试和实时调试、代码的优化、可移植性/可重用以及软件固化等也是嵌入式软件开发的关键。 嵌入式系统开发的每一个环节都可以独立地展开进行详细的阐述,而本文的出发点主要是为嵌入式开发的初学者者提供一个流程参考。因为对于初学者在面对一个嵌入式开发项目的时候,往往面临着诸多困难,如选择什么样的开发平台?什么样的器件类型?在进行编译时怎样实现代码优化?开发工具该如何选择和使用?在进行程序调试时应该注意那些问题以及选择什么样的嵌入式OS 等等。希望通过本文,能帮助初学者了解有关ARM 嵌入式系统开发流程。 获取更多权威电子书请登录 目录 前言 (2) 1 嵌入式开发平台 (4) 1.1 ARM的开发平台: (4) 1.2 器件选型 (7) 2 工具选择 (11) 3 编译和连接 (13) 3.1 RVCT的优化级别与优化方向 (16) 3.2 Multifile compilation (21) 3.3调试 (22)

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