文档介绍：1
第章
嵌入式系统简介
学****目标
学****嵌入式系统的含义
学****嵌入式系统与通用计算系统的差异
了解嵌入式系统的发展历程
基于性能、复杂度以及所处的时代对嵌入式系统进行分类
了解嵌入式系统的应用领域
理解嵌入式系统的应用目的
嵌入式技术已经广泛应用于人们的生活,使用真实生活中的嵌入式产品进行分析
在日常生活中,人们对嵌入式系统与数字技术的依赖程度日益增强。嵌入式技术已经融入到日常生活中,甚至连人们自己都很难察觉。比如,居家使用的电冰箱、洗衣机、微波炉、空调、电视机、DVD播放器以及音响系统等,你是否知道上述电器都是基于嵌入式系统的?再比如,你可能乘坐过本田、丰田或福特牌小汽车,这些汽车为你提供了专业服务和安全系统;但是,你是否曾经考虑过这些便捷背后的科技含量?上述功能正是由智能嵌入式系统提供的。在汽车内部存在专门的嵌入式系统,包括智能车灯控制器、引擎控制器、点火控制系统乃至复杂的气囊控制系统(当发生意外时,可以保护乘客的生命安全)。尽管人们体验到了嵌入式系统的卓越功能,享受到了它们所提供的舒适服务,但是,大多数使用者完全不知道或者很容易忽略嵌入式系统的存在——正是智能嵌入式系统给予了我们如此多的舒适与保护。嵌入式系统就像是忠实的仆人:它们不喜欢透露自己的身份,也不会向主人抱怨工作量;它们总是隐藏在人们看不见的地方,专心致志地完成主人分配的任务与工作。本书将简要介绍嵌入式系统,简述嵌入式系统设计与开发的各个步骤以及嵌入式系统的主要应用领域。
嵌入式系统的含义
嵌入式系统是一种电气/电子-机械系统,设计用于执行特定的功能,是硬件与固件(即软件)结合的产物。
每个嵌入式系统都是唯一的,其硬件和固件都是专门应用于特定领域的。在当前各个领域中,嵌入式系统都在成为任何产品/设备(包括家用电器、无线电通信、医疗设备、工业控制、消费类产品等)不可缺少的部分。
对比嵌入式系统与通用计算系统
计算领域的革新起始于通用计算需求。随后人们认识到通用计算需求并不能充分满足嵌入式计算需求。嵌入式计算为了能够实时响应激励,需要满足某些特殊要求,比如计算截止时间、电源效率、有限的可用内存空间等等。下面以个人电脑(puter,简称PC,可能是台式PC机、膝上型PC机或掌上型PC机)为例进行说明。PC机围绕通用处理器进行构建,常用的通用处理器有Intel® Centrino、Duo/Quad1. 这里列出的内容基于截止2008年12月可用的处理器。由于处理器技术突飞猛进,因此这里提到的处理器名称在未来有可能发生变化。
内核、AMD TurionTM处理器等,其设计不仅支持一组外围设备(比如多个USB 、Wi-Fi、以太网、视频端口、IEEE 1394、SD/CF/MMC外部接口、蓝牙等),而且还具有额外的接口(比如CD可读/写光驱、板上硬盘驱动器(Hard Disk Drive,HDD)、上G字节的RAM等)。你可以加载任何支持的操作系统(比如Windows® XP/Vista/7、Red Hat Linux/Ubuntu Linux、UNIX等)到PC机的硬盘上。你可以为PC机编写或购买大量的应用程序,并在PC机上运行(比如,利用连接到PC机上的打印机和配套软件打印爱人的照片、使用Microsoft® Office Word工具创建文档等)。现在我们考虑播放DVD电影所使用的DVD播放器。你是否能够改变DVD的操作系统?是否能够编写应用程序并下载到DVD播放器中执行?是否能够将打印软件添加到DVD播放器,连接打印机到DVD播放器上,并且打印输出照片?是否能够通过修改嵌入式软件的方式,将DVD播放器的功能变为电视机?很显然,上面所有问题的答案都是否定的。在DVD播放器上,是否能够看到任何通用接口(比如蓝牙或Wi-Fi)?答案当然也是否定的。DVD播放器上能够找到的接口都是一定的:将DVD播放器连接到显示器的接口,以及控制DVD播放器的遥控接口(可能是红外线接口,也可能是特定的无线接口)。事实上,DVD播放器是一种嵌入式系统,专门设计用于解码数字视频,产生视频信号,输出给电视机或支持该DVD播放器显示接口的其他显示器。表1-1对上述事实进行总结,对比了嵌入式系统与通用计算系统。
表1-1 嵌入式系统与通用计算系统对照表
通用计算系统
嵌入式系统
由普通硬件与通用操作系统构成的系统,可以执行各种应用程序
由专用硬件与嵌入式操作系统构成的系统,专门执行特定的应用程序
包含通用操作系统(General Purpose Operating System,GPOS)
根据功能的不同,可能包含操作系统,也可能不包含操作系统
系统应用程序是用户可编程的,终端用户可以重装操作系统,也可以添加或删除用户应用程