什么是嵌入式系统?
嵌入式系统(Embedded Systems)是指:“嵌入到对象体系中的、用于执行独立功能的专用计算机系统”。定义为以应用为中心,以微电子技术、控制技术、计算机技术和通讯技术为基础,强调硬件软件的协同性与整合性,软件硬件可剪裁的,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有等严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统的嵌入式本质就是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去。
从广义上讲,凡是带有微处理器的专用硬件系统都可以称为嵌入式系统,如各类单片机和DSP系统。这些系统在完成较为单一的专业功能时具有简洁高效的特点。但他们的软件的能力有限。
复杂的嵌入式系统采用嵌入式微处理器,具有自己的操作系统,具有特定功能,用于特定的场合。
1.始于微型机时代的嵌入式系统
(1)单片机开创了嵌入式系统独立发展之路
(2)单片机的技术发展史
单片机诞生于20世纪70年代末,经历了SCM(Smart Controller Module )、MCU、SoC三大阶段。
2.现代计算机技术的两大分支
根据不同的标准,嵌入式系统有不同的分类方法。
(1)嵌入式系统按形态可分为
因此,有些人把嵌入式处理器当作嵌入式系统,但由于嵌入式系统是一个嵌入式计算机系统,因此,只有将嵌入式处理器构成一个计算机系统,并作为嵌入式应 用时,这样的计算机系统才可称作嵌入式系统。
(2)按嵌入式微处理器的位数分类
其中,4位、8位、16位嵌入式系统已经获得了大量应用,32位嵌入式系统正成为主流发展趋势。而一些高度负责和要求高速处理的嵌入式系统已经开始使用64位嵌入式微处理器。
(3)按软件实时性需求分类
实时系统是一个能够在指定时间内完成系统功能并对外部或内部事件做出响应的系统;
实时逻辑的正确性不仅依赖于计算结果的正确性还取决于输出结果的时间。
实时系统分类
根据实时时间的确定性的强弱,可将嵌入式系统分为硬实时、软实时系统:
实时系统的特性:
(3)按嵌入式系统的复杂程度分类
嵌入式系统特别强调“量身定做”的原则,开发人员往往需要针对某一种特殊用途开发出一个截然不同的嵌入式系统来,所以我们很难不经过“大量”修改而直接将一个嵌入式系统全套用到其他的嵌入式产品上去。
“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。嵌入式系统的特点是由三个基本要素衍生出来的。不同的嵌入式系统其特点会有所差异。
嵌入式系统的硬件组成如下:
嵌入式处理器种类有1000多种,流行的体系结构有30多个系列,数据总线宽度从8位到32位,处理速度为0.1——2000MIPS(MIPS——每秒百万条指令)
与通用的计算机系统化相比,嵌入式系统具有以下显著特点。
参考文献:
孟祥莲.嵌入式系统原理及应用教程(第2版)[M].北京:清华大学出版社,2017.