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嵌入式系統是什么
嵌入式系統是一種專(zhuān)用的計算機系統，作為裝置或設備的一部分。通常嵌入式Web技術(shù)嵌入式系統是一個(gè)控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。下面是小編整理的嵌入式系統簡(jiǎn)介，希望大家理解!
嵌入式它的定義實(shí)在是太廣泛了.從字面意義理解起來(lái)甚至容易讓人糊涂，現在嵌入式系統的概念也有被濫用的嫌疑。在一般的文獻中嵌入式系統是這樣定義的：嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎，并且軟硬件可裁減，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積和功耗有嚴格要求的計算機系統。但是這種定義較為古板，大家公認的比較有前途的嵌入式系統應該是：硬件以一個(gè)高性能的處理器(通常是32位處理器)為基礎，軟件以一個(gè)多任務(wù)操作系統為基礎的綜合平臺。這個(gè)平臺的處理能力是以往單片機所無(wú)法比擬的，它涵蓋了軟件和硬件兩個(gè)方面，因此可稱(chēng)之為嵌入式系統。
什么叫嵌入式系統：
注意，這里的重點(diǎn)是“系統”而不是“嵌入式”。在明確了嵌入式系統基本定義的基礎上.可從以下幾方面來(lái)理解嵌入式系統。
1、嵌入式系統是面向用戶(hù)、面向產(chǎn)品、面向應用的。嵌入式系統是與應用緊密結合的，它具有很強的專(zhuān)用性，必須結合實(shí)際系統需求進(jìn)行合理的裁減利用。嵌入式系統和具體應用有機地結合在一起，它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌人式系統產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)后也具有較長(cháng)的生命周期。
2、嵌入式系統是將先進(jìn)的計算機技術(shù)、半導體技術(shù)、電子技術(shù)和各個(gè)行業(yè)技術(shù)的具體應用相結合的產(chǎn)物。這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng )新的知識集成系統。
3、嵌入式系統必須根據應用需求對軟硬件進(jìn)行裁減.滿(mǎn)足應用系統的功能、可靠性、成本和體積等要求。為了提高執行速度和系統可靠性，嵌入式系統中的軟件一般都固化在存儲器芯片或微處理器機本身中，而不是存儲于磁盤(pán)等載體中。
4、嵌入式系統本身不具備自主開(kāi)發(fā)能力，即使設計完成以后用戶(hù)通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套相應的開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
實(shí)際上.凡是與產(chǎn)品結合在一起的具有嵌入式特點(diǎn)的控制系統都可以叫嵌入式系統�，F在人們講嵌入式系統時(shí)，某種程度上指的是近些年比較熱的具有操作系統的嵌入式系統。
系統組成
一個(gè)嵌入式系統裝置一般都由嵌入式計算機系統和執行裝置組成，嵌入式計算機系統是整個(gè)嵌入式系統的核心，由硬件層、中間層、系統軟件層和應用軟件層組成。執行裝置也稱(chēng)為被控對象，它可以接受嵌入式計算機系統發(fā)出的控制命令，執行所規定的操作或任務(wù)。執行裝置可以很簡(jiǎn)單，如手機上的一個(gè)微小型的電機，當手機處于震動(dòng)接收狀態(tài)時(shí)打開(kāi);也可以很復雜，如SONY智能機器狗，上面集成了多個(gè)微小型控制電機和多種傳感器，從而可以執行各種復雜的動(dòng)作和感受各種狀態(tài)信息。
1)硬件層
硬件層中包含嵌入式微處理器、存儲器(SDRAM、ROM、Flash等)、通用設備接口和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)。在一片嵌入式處理器基礎上添加電源電路、時(shí)鐘電路和存儲器電路，就構成了一個(gè)嵌入式核心控制模塊。其中操作系統和應用程序都可以固化在ROM中。
(1)嵌入式微處理器
嵌入式系統硬件層的核心是嵌入式微處理器，嵌入式微處理器與通用CPU最大的不同在于嵌入式微處理器大多工作在為特定用戶(hù)群所專(zhuān)用設計的系統中，它將通用CPU許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內部，從而有利于嵌入式系統在設計時(shí)趨于小型化，同時(shí)還具有很高的效率和可靠性。
嵌入式微處理器的體系結構可以采用馮·諾依曼體系或哈佛體系結構;指令系統可以選用精簡(jiǎn)指令系統(Reduced Instruction Set Computer，RISC)和復雜指令系統CISC(Complex Instruction Set Computer，CISC)。RISC計算機在通道中只包含最有用的指令，確保數據通道快速執行每一條指令，從而提高了執行效率并使CPU硬件結構設計變得更為簡(jiǎn)單。
嵌入式微處理器有各種不同的體系，即使在同一體系中也可能具有不同的時(shí)鐘頻率和數據總線(xiàn)寬度，或集成了不同的外設和接口。據不完全統計，目前全世界嵌入式微處理器已經(jīng)超過(guò)1000多種，體系結構有30多個(gè)系列，其中主流的體系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但與全球PC市場(chǎng)不同的是，沒(méi)有一種嵌入式微處理器可以主導市場(chǎng)，僅以32位的產(chǎn)品而言，就有100種以上的嵌入式微處理器。嵌入式微處理器的選擇是根據具體的應用而決定的。
(2)存儲器
嵌入式系統需要存儲器來(lái)存放和執行代碼。嵌入式系統的存儲器包含Cache、主存和輔助存儲器。
Cache是一種容量小、速度快的存儲器陣列它位于主存和嵌入式微處理器內核之間，存放的是最近一段時(shí)間微處理器使用最多的程序代碼和數據。在需要進(jìn)行數據讀取操作時(shí)，微處理器盡可能的從Cache中讀取數據，而不是從主存中讀取，這樣就大大改善了系統的性能，提高了微處理器和主存之間的數據傳輸速率。Cache的主要目標就是：減小存儲器(如主存和輔助存儲器)給微處理器內核造成的存儲器訪(fǎng)問(wèn)瓶頸，使處理速度更快，實(shí)時(shí)性更強。
在嵌入式系統中Cache全部集成在嵌入式微處理器內，可分為數據Cache、指令Cache或混合Cache，Cache的大小依不同處理器而定。一般中高檔的嵌入式微處理器才會(huì )把Cache集成進(jìn)去。
主存是嵌入式微處理器能直接訪(fǎng)問(wèn)的寄存器，用來(lái)存放系統和用戶(hù)的程序及數據。它可以位于微處理器的內部或外部，其容量為256KB~1GB，根據具體的應用而定，一般片內存儲器容量小，速度快，片外存儲器容量大。
常用作主存的存儲器有：
ROM類(lèi) NOR Flash、EPROM和PROM等。
RAM類(lèi) SRAM、DRAM和SDRAM等。
其中NOR Flash 憑借其可擦寫(xiě)次數多、存儲速度快、存儲容量大、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在嵌入式領(lǐng)域內得到了廣泛應用。
3>輔助存儲器
輔助存儲器用來(lái)存放大數據量的程序代碼或信息，它的容量大、但讀取速度與主存相比就慢的很多，用來(lái)長(cháng)期保存用戶(hù)的信息。
嵌入式系統中常用的外存有：硬盤(pán)、NAND Flash、CF卡、MMC和SD卡等。
(3)通用設備接口和I/O接口
嵌入式系統和外界交互需要一定形式的通用設備接口，如A/D、D/A、I/O等，外設通過(guò)和片外其他設備的或傳感器的連接來(lái)實(shí)現微處理器的輸入/輸出功能。每個(gè)外設通常都只有單一的功能，它可以在芯片外也可以?xún)戎眯酒�。外設的種類(lèi)很多，可從一個(gè)簡(jiǎn)單的串行通信設備到非常復雜的802.11無(wú)線(xiàn)設備。
目前嵌入式系統中常用的通用設備接口有A/D(模/數轉換接口)、D/A(數/模轉換接口)，I/O接口有RS-232接口(串行通信接口)、Ethernet(以太網(wǎng)接口)、USB(通用串行總線(xiàn)接口)、音頻接口、VGA視頻輸出接口、I2C(現場(chǎng)總線(xiàn))、SPI(串行外圍設備接口)和IrDA(紅外線(xiàn)接口)等。
2)中間層
硬件層與軟件層之間為中間層，也稱(chēng)為硬件抽象層(Hardware Abstract Layer，HAL)或板級支持包(Board Support Package，BSP)，它將系統上層軟件與底層硬件分離開(kāi)來(lái)，使系統的底層驅動(dòng)程序與硬件無(wú)關(guān)，上層軟件開(kāi)發(fā)人員無(wú)需關(guān)心底層硬件的具體情況，根據BSP 層提供的接口即可進(jìn)行開(kāi)發(fā)。該層一般包含相關(guān)底層硬件的初始化、數據的輸入/輸出操作和硬件設備的配置功能。BSP具有以下兩個(gè)特點(diǎn)。
硬件相關(guān)性：因為嵌入式系統的硬件環(huán)境具有應用相關(guān)性，而作為上層軟 件與硬件平臺之間的接口，BSP需要為操作系統提供操作和控制具體硬件的方法。[1]
操作系統相關(guān)性：不同的操作系統具有各自的軟件層次結構，因此，不同的操作系統具有特定的硬件接口形式。
實(shí)際上，BSP是一個(gè)介于操作系統和底層硬件之間的軟件層次，包括了系統中大部分與硬件聯(lián)系緊密的軟件模塊。設計一個(gè)完整的BSP需要完成兩部分工作：嵌入式系統的硬件初始化以及BSP功能，設計硬件相關(guān)的設備驅動(dòng)。
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