哈工大 计算机导论作业 嵌入式系统

嵌入式系统

姓名：冀文欣学号：1120310729 班号：1203107

关键词：嵌入式系统简介与应用实例

引言

随着现代社会信息化的步伐日益加快，人们对于计算机的期望也越来越高，无疑嵌入式系统是一种高效便捷的实现客户需求更好的拓展计算机功能的最佳途径。本文中将对嵌入式系统简要介绍其组成、特点及其应用。Foreword introduction

With the swifter pace of the informatization of modern society, people’s expectation of computer becomes higher. There is no doubt that embedded system is an efficient and convenient approach to meeting the need of client and expanding the function of computer. The following is the brief introduction in composition、feature and application of embedded system.

嵌入式系统简介

嵌入式系统（Embedded system）是一种以应用为中心以计算机技术为基础能够满足各方面要求的专用计算机系统【1】, 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。它是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据英国电器工程师协会（U.K. Institution of Electrical Engineer）的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。简单地按我自己的理解来说，嵌入于某种设备中，高效准确地完成既定功能的系统

就是嵌入式系统。

嵌入式系统特点

1.针对性强。

嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。所以它的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合。

2.系统精简，占用内核小。【2】

嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，只针对一项特殊的任务，不要求其功能设计及实现上过于复杂，由于嵌入式系统通常进行大量生产，这样一来既控制了系统成本，也利于实现系统安全。此外嵌入式系统内核较之传统的操作系统要小得多，比如ENEA公司开发的OSE 分布式系统，内核仅有5KB，比我们平常熟悉的操作系统如Windows，Unix 都要小得多。

3.多任务的操作系统与高实时性（执行速度快）。

嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行，能够合理地调度多任务、充分利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口，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。而且系统一般为固态存储，以提高速度，且拥有很高的质量和较好的可靠性。

4.强稳定性，弱交互性。

嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预。嵌入式操作系统

的用户接口一般不提供操作命令。

嵌入式系统的组成

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，又由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。执行装置可以很简单，如手机上的一个微小型的电机，当手机处于震动接收状态时打开。也可以很复杂，如索尼智能机器狗，上面集成了多个微小型控制电机和多种传感器，从而可以执行各种复杂动作和感受各种状态信息。

下面对嵌入式计算机系统的组成进行具体介绍。（附示意图两张）

图一

图二

1.硬件层

硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用设备接口和I/O接口。在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。

2.中间层

硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer）或板级支持包（Board Support Package），它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据中间层提供的接口即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。

3.系统软件层

系统软件层由实时多任务操作系统（Real-time Operation System）、文件系统、图形用户接口（Graphic User Interface）、网络系统及通用组件模块组成。实时多任务操作系统是嵌入式应用软件的基础和开发平台。

4.应用软件层

应用软件是针对特定实际需求领域，由开发者自己编写完成用户预期目标的软件。

嵌入式系统的应用及其产品

应用一：（19世纪60年代）

第一个被大家认可的现代嵌入式系统是麻省理工学院仪器研究室的查尔斯•斯塔克•德雷珀开发的阿波罗导航计算机。在两次月球飞行中他们在太空驾驶舱和月球登陆舱都是用了这种惯性导航系统。

以下是近五年的发展：

应用二：（2008年6月）国产新型ATM自动柜员机

PZ720工作原理图与实际外观图

2008年6月14日，长城信息产业及其子公司湖南长城信息金融设备有限责任公司研制完成了GWI PZ650/720两款自动柜员机。PZ650/720实现了多级密钥管理、交易确认控制、安全防范、全程视频监控等安全功能。其软件采用分层次模块化整体设计，实现了设备层软件的可卸载插件，保证了对不同设备部件的快速支持。该产品通过免拆式在线版本升级、一键关机控制、机内外设备状态实时指示、传感器实时状态检测等方法，提高了自动柜员机易用性和可维护性。

特色分析（个人观点）：我们可以看到，它的关键技术还是在于它的软件系统，实际上它采用的就是较为先进的嵌入式系统，这种为银行业务服务的嵌入式系统的针对性很强，而且可实现远程对其源代码的控制，所以可以实现免拆在线升级，也为客户节省了一大笔维护费用，同时它的可靠性也是非常好的，这很好的满足了银行业这种有极高安全需求的行业。而且与同时期国内产品相比节省了大量人工手动维护费用，使用时间大大延长，执行速度更快且能够更新。

应用三：(2008年12月)Linux 2.6.28的正式发布