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“何为欢喜?”“金榜,提名,相思许。”“可否具体?”“十里,红妆,花嫁娶。
第一章 嵌入式系统概论
无处不在的嵌入式系统
嵌入式系统的定义
嵌入式系统的特征
嵌入式系统的发展历程
嵌入式系统的分类
嵌入式系统的基本结构
嵌入式系统的设计要求
嵌入式应用开发
计算机发展的三大阶段
第一阶段:始于五十年代的由IBM等公司率先研制的大型机。
第二阶段:始于七十年代的个人计算机。
第三阶段:计算机正迈入下一个充满机遇的阶段—“后PC时代”或“无处不在的计算机”阶段。
无处不在的计算机
施乐公司Palo Alto研究中心主任Mark Weiser认为:
“从长远来看,PC机和计算机工作站将衰落,因为计算机变得无处不在:例如在墙里、在手腕上、在手写电脑中(象手写纸一样)等等,随用随取、伸手可及”。
全世界的计算机科学家正在形成一种共识:
计算机不会成为科幻电影中的那种贪婪的怪物, 而是将变得小巧玲珑, 无处不在. 他们藏身在任何地方, 又消失在所有地方, 功能强大,却又无影无踪. 人们将这种思想命名为: “无所不在的计算机”。
嵌入式系统无处不在
彼此互连
采样控制系统
飞行控制系统
信息家电
实时信号处理系统
汽车电子产品
普适计算
仿真测试
嵌入式系统无处不在
嵌入式设备无处不在,
但桌面系统还依然有用
无处不在的计算机是计算机与使用者的比率达到和超过100:1的阶段
无处不在的计算机包括通用计算机和嵌入式计算机系统
在100:1比例中95%以上都是嵌入式计算机系统,并非通用计算机
通用计算机-看得见的计算机
如:PC机、服务器、大型计算机等。
通用计算机-看得见的计算机
嵌入式系统定义
看不见的计算机,一般不能被用户编程, 它有一些专用的I/O设备, 对用户的接口是专用的。
通常将嵌入式计算机系统简称为嵌入式系统。
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。
嵌入式系统定义
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与各个行业的具体应用相结合后的产物。
包含有计算机,但又不是通用计算机的计算机应用系统。
通用计算机与嵌入式系统对比
特征
通用计算机
嵌入式系统
形式和类型
看得见的计算机。
按其体系结构、运算速度和结构规模等因素分为大、中、小型机和微机。
看不见的计算机。
形式多样,应用领域广泛,按应用来分。
组成
通用处理器、标准总线和外设。
软件和硬件相对独立。
面向应用的嵌入式微处理器,总线和外部接口多集成在处理器内部。
软件与硬件是紧密集成在一起的。
开发方式
开发平台和运行平台都是通用计算机
采用交叉开发方式,开发平台一般是通用计算机,运行 平台是嵌入式系统。
二次开发性
应用程序可重新编制
一般不能再编程
实时系统
实时系统:能够在限定的响应时间内提供所需水平服务的计算机系统。
实时性并不等于快!而是“及时”
衡量实时系统的三个指标:响应时间、吞吐量、生存时间
实时系统强调的是实时性和可靠性
嵌入式系统≠实时系统
嵌入式系统的特征
技术密集
专用紧凑
安全可靠
多种多样
及时响应
成本敏感
开发困难
不可垄断
技术密集
软硬结合,缺一不可
基本的微处理器、存储器; FPGA、CPLD;专用的处理芯片
实现行业的特定功能,难以通用。
功能日益更新
专用紧凑
一般用于特定的任务,其硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,而通用计算机则是一个通用的计算平台。
它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点,能够把通用微处理器中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部。
嵌入式软件是应用程序和操作系统两种软件的一体化程序。
安全可靠
对于嵌入式系统,编译的软件通常称为固件,大多数被存放在只读存储器或闪存而不是硬盘中,只需要非常少的硬件资源就可以运行。一般来讲,希望设备中嵌入式系统可以不出错误地连续运行,或者出现系统错误也可以进行自我修复,而不是也不大可能进行人工干预。这对嵌入式系统的可靠性提出了极高的要求。
运行环境往往恶劣
嵌入式设备连网势在必行
为什么嵌入式系统有特别的安全可靠性要求?
在大多数嵌入式系统的软件中一般都包括一些机制,比如硬件的看门狗定时器,软件的内存保护和重启动机制。
保障措施?
多种多样
嵌入式处理器
外围设备
嵌入式操作系统
开发工具
外部环境相关
外观形状
及时响应
嵌入式系统属于某种技术过程的核心处理环节,必须满足技术过程的相关要求。由于这些技术过程一般都有时间、可靠、可用等约束,相应的嵌入式系统也就需要实时性保障
嵌入式系统外部事件往往不是单一,而且随机发生,可能同时出现。因此嵌入式系统还具有多任务分布和并发的特点。在这种多任务嵌入式系统中,对重要性各不相
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