文档介绍:广义上讲,凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入式系统。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。但由于他们没有操作系统,管理系统硬件和软件的能力有限,在实现复杂多任务功能时,往往困难重重,甚至无阳、微系统、夏普、Oki、飞利浦等。
主要的嵌入式微处理器包括:Motorola PowerPC、Intel Pentium、Motorola 68000、strong ARM、MIPS、AMD X86系列等等。
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嵌入式微控制器又称为单片机,它将CPU、存储器(少量的RAM、ROM或两者都有)和其它外设接口封装在同一片集成电路里。
嵌入式微控制器制造商:摩托罗拉、英特尔、英飞凌科技、 Atmel、日立、NEC、三菱、东芝、松下、Microchip、富士、飞利浦、德州仪器、三星、三洋、索尼、Oki、凌阳科技等。
主要的嵌入式微控制器包括:MCS-51、MCS-251、MCS-96/196/296、P51XA、C166/167、68K、Z8、C540、PIC、AVR等系列。
嵌入式微控制器EMCU
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嵌入式DSP专门用来对离散时间信号进行极快的处理计算,提高编译效率和执行速度。在数字滤波、FFT、谱分析、图像处理等领域应用广泛。
DSP正在大量进入嵌入式市场,目前广泛应用的是TI产品TMS320C2000 /C5000系列,另外Intel和Siemens也有相应的产品。
嵌入式数字信号处理器EDSP
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ESoC:在一个硅片上实现一个更为复杂的系统。
各种通用处理器内核将作为SoC设计公司的标准库,成为 VLSI设计中一种标准的器件,用标准的VHDL等语言描述。
用户只需定义出整个应用系统,仿真通过后,就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。
这样除个别无法集成的器件以外,整个嵌入式系统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,对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。
嵌入式片上系统ESoC
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嵌入式系统软件核心包括:
系统软件:嵌入式操作系统
支撑软件:嵌入式软件开发平台及工具
应用软件:嵌入式应用软件
嵌入式系统软件核心
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1.软件要求固态化存储
为了提高执行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存贮在磁盘中。
2.软件代码高质量、高可靠性
尽管半导体技术的发展使处理器速度不断提高、片上存储器容量不断增加,但在大多数应用中,存储空间仍然是宝贵的,还存在实时性的要求。为此要求程序编写和编译工具的质量要高,以减少程序二进制代码长度、提高执行速度。
嵌入式系统软件的特征
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3.操作系统软件具有高实时性
在多任务嵌入式系统中,对各项任务进行统筹兼顾、合理调度是保证系统功能的关键,单纯提高处理器的速度是无法完成这些要求的,也是没有效率的,这种任务调度只能由优化编写的系统软件来完成,因此操作系统软件的高实时性是基本要求。
4 嵌入式系统应用语言:
据统计,在嵌入式系统设计中,最受欢迎的前3种编程语言分别是C(%)、汇编(%)和C++ (%)。
嵌入式系统软件的特征
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通用计算机具有完善的操作系统,应用程序的开发以及完成后的软件都在OS平台上面运行,但一般不是实时的。
嵌入式系统则不同,应用程序用汇编语言和C语言来开发,可以没有操作系统直接在芯片上运行;但是为了合理地调度多任务、利用系统资源,用户必须自行选配RTOS开发平台,这样才能保证程序执行的实时性、可靠性,并减少开发时间,保障软件质量。
嵌入式实时操作系统
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一般来说,操作系统内核只提供基本的功能,如建立和管理进程、管理设备等。但是,一些桌面操作系统,如Windows等,将许多功能引入内核,操作系统的内核变得越来越大。内核变大使得占用的资源增多,剪裁起来很麻烦。
嵌入式操作系统采用微内核结构,内核只提供基本的功能,比如:任务的调度、任务之间的通信与同步、内存管理、时钟管理等。其它的应用组件,比如网络功能、文件系统等均工作在用户态,以系统进程或函数调用的方式工作。因而系统都是可裁减的,用户可以根据自己的需要选用相应的组件。
嵌入式实时操作系统特点 1.微内核结构
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任务的调度有三种方式:可抢占式调度、不可抢占式调度和时间片轮转调度。
不可抢占式调度:一个任务一旦获得CPU就独占CPU运行,除非由于某种原因,它决定放弃CPU的使用权;
可抢占式调度:基于任务优先级