嵌入式系统简介(一)

这一生的挚爱 提交于 2020-03-05 20:12:22

写在最前面,心累啊,老师说嵌入式是我们电信学生未来职业生涯的重头戏,我得重视起来,边学边写个笔记(内心历程),纪录一哈本课程的重点(是咋的学到崩溃的)。

嵌入式系统的概念

首先来了解一哈什么是嵌入式系统,这里从嵌入式的定义入手,来介绍两个重要的定义:

  1. IEEE定义:嵌入式系统是控制、监视或辅助设备、机器和车间运行的装置
  2. 通用定义:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,采用可剪裁软硬件,适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统

//注释[1]:IEEE对嵌入式系统的定义是从工业控制领域的角度定义的。
//注释[2]:(这个定义是期末考试的重点哈,注意理解)
以应用为中心:应用决定嵌入式系统的功能,应用需求决定嵌入式系统的样貌。这里我们可以与个人PC进行对比理解,我们的电脑可以拿它来追剧,打游戏,做设计,学习等等,它在设计的时候并不考虑具体应用,它不是以应用为中心的。
专用的计算机系统:我们的嵌入式系统本质上还是属于计算机领域。

好接着就来了解一下计算机领域,计算机领域可以划分为:

  • 小型专用型:比如说嵌入式系统。
  • 桌面通用型:比如PC。
  • 高端服务型:像服务器啊就是。

然后呢说一下因为我们对个人pc比较熟悉嘛,就通过对比通用计算机系统和专用计算机系统的特点来学习嵌入式系统。
嵌入式系统与桌面通用系统的区别

1.嵌入式系统中运行的任务是专用而确定

  • 心脏监视器只需运行信号输入、信号处理、心电图显示任务
    如要更改任务,需要对整个系统进行重新设计或在线维护

2.嵌入式系统往往对实时性提出较高的要求

  • 实时系统:指系统能够在限定的响应时间内提供所需水平的服务。(POSIX 1003.b ) 嵌入式实时系统可分为:
    强实时型:响应时间μs~ms级;
    一般实时:响应时间ms~s级;
    弱实时型:响应时间s级以上。

    PC是不具有实时性的

3.嵌入式系统中使用的操作系统一般是实时操作系统

  • 嵌入式实时操作系统数量众多,如:
  • VxWorks
  • Windows CE
  • pSOS
  • QNX
  • uc/OS
  • 国产嵌入式实时操作系统,如:
    HOPEN
    DeltaOS
    。。。OS

4.嵌入式系统运行需要高可靠性保障,比桌面系统的故障容忍能力弱很多

  • 嵌入式系统需要忍受长时间、无人值守条件下的运行
  • 嵌入式系统运行的环境恶劣

5.嵌入式系统大都有功耗约束

  • 如:珍贵文物微气象环境监测 要求1分钟采样一次,每个采样节点采用电池供电,1年更新一次。采用常规的方法,能量只能持续工作5天!
  • 引入间歇工作方式,从而降低功耗,节省能量。
  • WSN(无线传感网)节点一般能工作1-2年

6.嵌入式系统比桌面通用系统可用资源少得多

  • 降低系统成本,降低功耗,嵌入式系统的资源配置遵循够用就行! 因此早年的嵌入式系统的主题是“裁剪”
  • 随着集成化模块化趋势,目前某些领域的嵌入式系统,如刀片式路由器,其可用资源接近甚至超过桌面通用系统
  • 嵌入式系统的开发需要专用工具特殊方法
    开发:交叉编译、交叉链接
    调试:仿真器、虚拟机
    更新:在线升级等

7.嵌入式系统开发是一项综合的计算机应用技术

  • 系统结构:状态控制器、中断控制器处理

  • 汇编语言:操纵外围设备、端口

  • 操作系统:设置运行任务、通讯、互斥

  • 编译原理:交叉编译、bootloader加载

    没完事呢,写起来咋还挺费劲的,这只是是操作系统的概念,学到这得明白操作系统是个啥,按我理解的操作系统就是一个专用的计算机系统,是用来实现某一特定功能的系统,功能单一嗯专一,不错。

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