计算机新技术讲座

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第三个时期是以嵌入式操作系统为标志 的嵌入式系统。这一阶段系统的主要特点 是：嵌入式操作系统能运行于各种不同类 型的微处理器上，兼容性好；操作系统内 核精小、效率高，并且具有高度的模块化 和扩展性；具备文件和目录管理、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)，开发应用程序简单；嵌入式应用软 件丰富。
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第二个时期的嵌入式系统是以嵌入式 CPU为基础、以简单操作系统为核心。这 一阶段系统的主要特点是：CPU种类繁多， 通用性比较弱；系统开销小，效率高；操 作系统具有一定的兼容性和扩展性；应用 软件较专业，用户界面不够友好；系统主 要用来控制历一个以Internet为 标志的迅速发展的阶段。目前大多数嵌入 式系统还孤立于Internet之外，但随着 Internet的发展以及Internet技术与信息家电、 工业控制技术等结合日益密切，嵌入式设 备与Internet的结合将代表着嵌入式技术的 真正未来。
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第八。体积小，重量轻 第九，低功耗是重要指标 第十。实时性要求较高 第十一，环境因素很重要 第十二，全面考虑产品生命周期的每一个 阶段 • 第十三，商业因素要考虑 • 第十四，用户要求应重视
• 总之，嵌入式系统与桌面计算机系统不同， 其侧重点完全不一样。桌面计算机系统追 求的是强大的计算能力，而嵌入式系统的 功能要求则变化较大。有些系统强调输入 输出，而在另外一些场合，价格、功耗可 能变成了敏感因素。虽然一些先进的设计 方法，如软硬件综合设计，一些功能强大 的工具软件在设计过程中都可以发挥重要 作用，但具体行业的文化因素也不可忽视。 因此，全面考虑、正确处理各种因 • 素的影响，是嵌入式系统设计者应该重视 的问题。
六、嵌入式系统软件平台
• 嵌入式软件包括嵌入式操作系统及用户 的应用程序。是嵌入式系统一个重要的部 分。 • 由于嵌入式系统应用广泛，嵌入式软件在 整个软件产业中占据了重要地位，并受到 世界各国的广泛关注；如今已成为信息产 业中最为耀眼的“明星”之一。
1、嵌入式操作系统
• 简单的嵌入式系统应用可以不使用操作系统， 但在应用程序功能需求比较复杂时，系统应用软 件的设计相当复杂。嵌入式操作系统的引入，在 应用系统目标软件和硬件之间架起了一座桥梁， 它可以大大减少系统设计的复杂性。 • 嵌入式操作系统与其它操作系统相比，一般只 有微内核，没有shell及图形接口，甚至其它一些 功能也可以去掉。由于其嵌入性的要求，一般来 说，操作系统和应用程序紧密结合使它们共同运 行于同一空间，操作系统和应用程序的分别不是 很明确，甚至可以说操作系统是应用程序的一部 分。
外部接口支持
• 对一个实际的目标板(嵌入式设备)，除了处理 器、片内电路和外围电路之外，往往会提供一些 特殊的支持功能，包括对外部设备的板级支持、 语音处理、图形处理、串口和USB等。 • 与通用计算机相比，嵌入式接口明显有两个特 • 点，一是接口品种多，二是对接口要求高。通用 计算机一般仅有键盘、鼠标、VGA显示、硬盘、 软盘以及并行打印机接口和串行接口。
周边电路
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周边电路包括了片内周边电路和片外基本外围 电路两部分。作为一个嵌入式芯片，除基本的核 心处理器外，必然还有一些片内周边电路。虽然 这些电路随不同的MCU型号有所变化，但一些基 本功能必然存在，如定时器、I／O端口、串I=1和 DMA等，它们保证了CPU的正常运转，并实现应 用中一些基本功能。
三、嵌入式系统的构成
• 嵌入式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(RTOS)、控制 与应用程序和开发调试平台等5部分构成
嵌入式系统的特点
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计算机新技术讲座
嵌入式系列知识
段 盛 2009.3
一、什么是嵌入式系统？
• (Embedded System)
• 嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁 减的，适应应用系统对功能、可靠性、成 本、体积、功耗等综合性严格要求的专用 计算机系统。 • （它是先进的计算机技术、半导体技术、 电子技术和各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。）
四、嵌入式系统的发展
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嵌入式系统至今已经有30多年的历史了，其技术的发 展大致分为以下四个时期： 最初是以单芯片可编程控制器为核心的系统，同时配 置监测、伺服、指示设备等功能。这种系统大部分应用于 一些专业性极强的工业控制系统中，一般没有操作系统的 支持，通过汇编语言程序对系统进行直接控制，运行结束 后清除内存。这一阶段系统的主要特点是：系统结构和功 能都相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有 用户接口。
五、嵌入式系统硬件平台
• 嵌入式软件的运行离不开硬件支持。与普通计算机一样， 硬件环境可分成3个部分：嵌入式处理器(CPU)、外围电 路和外部接口支持(拓展外设)。其基本体系结构如图
嵌入式处理器
• 嵌入式处理器是嵌入式硬件系统的核心，所提供功能的 强弱直接决定了嵌入式应用的适应范围和开发复杂性。目 前，嵌入式处理器可以分成下面几类： • 嵌入式微处理器(Embedded MicroProcess0r 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。
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• 请举出一些生活中的嵌入式 系统应用例子。
二、嵌入式系统的应用
• 嵌入式系统在实际应用中是非常广泛的。例如：计算机的 硬盘、Modem、打印机、扫描仪，网络设备中的路由器、 交换机，家电中的数码相机、手机、掌上电脑等均是由嵌 入式处理器控制的。不仅如此，嵌入式系统也应用于智能 仪表、工控设备、军事装备等重要领域