文档介绍：嵌入式系统与嵌入式PLC
嵌入式系统
嵌入式系统的定义及特点
嵌入式处理器
嵌入式操作系统
嵌入式系统的应用
嵌入式系统的发展趋势
嵌入式系统的定义
IEE定义:嵌入式系统是用来控制、监视或辅助设备、机器或工厂运行的装置。“嵌入式”一词表明嵌入式系统是以上大规模系统中不可或缺的一部分。
一般定义:嵌入式系统是计算机软件与硬件的综合体,它是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁减,从而能够适应实际应用中对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专业计算机系统。
嵌入式系统的特点
(1)嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术以及
电子技术与各个行业的具体应用结合的产物。
(2)嵌入式系统是面向产品、面向特定应用的
(3)嵌入式系统的升级换代和具体的产品同步进行的。有较长生命周期
(4)嵌入式系统软件一般固化在存储器或单片机上
(5)嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力,在设计完成后,用户如果修改其中的程序,须借助于一套开发工具和环境。
(6)嵌入式系统开发人员是各个应用领域的专家。
(7)对成本、可靠性和实时性有特殊的要求。
嵌入式处理器
嵌入式系统的核心是各种类型的嵌入式处理,根据不完全统计,全世界微处理器的品种总量已达1000多种,流行的体系结构有30多个系列,根据其现状,嵌入式处理器可以分为:
(1)嵌入式微处理器
(2)嵌入式微控制器
(3)嵌入式DSP处理器
(4)嵌入式片上系统
(1)嵌入式微处理器
概念: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,大幅度减小了系统体积和功耗。
特点: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。和工业控制计算机相比,嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点,但是在电路板上必须包括ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件,从而降低了系统的可靠性,技术保密性也较差。
主要类型:Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等。
(2)嵌入式微控制器
定义:嵌入式微控制器又称单片机,是将整个计算机系统集成到一块芯片中。一般以某一种微处理器内核为核心,芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、定时/计数器、I/O、串行口、A/D、D/A等各种必要功能和外设。
特点:与嵌入式微处理器相比,微控制器的最大特点是单片化,体积大大减小,从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。主要类型:比较有代表性的通用系列包括8051、MCS-251、MCS-96/196/296、68300等。另外还有许多半通用系列如:支持USB接口的MCU 8XC930/931、C540;支持I2C、CAN-Bus、LCD及众多专用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系统约70%的市场份额。
(3)嵌入式DSP处理器
特点:DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计,使其适合于执行DSP算法,编译效率较高,指令执行速度也较高。
应用领域:在数字滤波、FFT、谱分析等运算量较大方面,DSP算法正在大量进入嵌入式领域,DSP应用正从在通用单片机中以普通指令实现DSP功能,过渡到采用嵌入式DSP处理器。主流产品:Texas Instruments的 TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。TMS320系列处理器包括用于控制的C2000系列,移动通信的C5000系列,以及性能更高的C6000和C8000系列。DSP56000目前已经发展成为DSP56000,DSP56100,DSP56200和DSP56300等几个不同系列的处理器。
(4)嵌入式片上系统(SOC)
定义:依托当前快速发展的半导体工艺在一个硅片上实现一个更为复杂的系统,System On Chip(SOC)。
特点:各通用处理器内核将作为SOC设计公司的标准库,用户只需定义出整个应用系统,除个别无法集成的器件以外,大部分均可集成到一块或几块芯片中去,应用系统电路板将变得很简洁,有体积小、功耗低、可靠性强等特点。 SOC类型:分为通用和专用两类。通用系列包括Siemens的TriCore,Motorola的M-Core,某些ARM系列器件等。专用SOC一般专用于某个或某类系统中,不为一般用户所知。代表性的产品是Philips的Smart XA,U单元制作在一块硅片上,形成一个可加载JAVA或C语言的专用的SOC,安全方面。
嵌入式操作系统
嵌入式处理器是一个复杂的高技术系统,要在短时间内掌握并开发出所有功能是很不容易的,而市场竞争则要求产品能够快速上市,这一矛盾要求嵌入式处理器能够有容易掌握和使