嵌入式系统1

1.什么是嵌入式技术？

嵌入式技术是以应用为中心，以计算机技术为基础的系统技术。它初起源于单片机技术,是各类数字化的电子、机电产品的核心,主要用于实现对硬件设备的控制、监视或管理等功能。

2.嵌入式软件和非嵌入式软件区别

我认为嵌入式软件与非嵌入式软件（设备驱动开发与裸机驱动开发/嵌入式开发与传统单片机开发）的最大的区别就是有无操作系统。
对于无操作系统的开发：

应用软件与驱动的耦合度过高，一旦硬件发生变化那么相对应的驱动也会发生变化，紧接着应用程序也需要做相应的修改，这样带来的后果就是我们应用程序的可移植性很差。

无操作系统的系统结构比较单一、功能简单，只能提供单任务机制而且一般软件架构通常都是在一个无限循环中对设备中断进行检测或者轮询。

它的接口驱动是不进过操作系统直接提交给软件工程师应用。
对于有操作系统的开发：

有操作系统的存在则大大降低了应用软件与硬件平台的耦合度，它充当了我们硬件与应用软件之间的纽带，使得应用软件只需要调用系统软件的应用程序接口API就可以让硬件去完成要求的开发，而应用软件则不需要关心硬件到底是如何工作的。这将大大提高我们应用程序的可移植性和开发效率。同时操作系统还有强大的任务调度机制（进程线程），支持多任务。

3.嵌入式开发与单片机开发的区别

1、单片机与嵌入式在系统组成结构上的区别：

（1）单片机基本结构

单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。

（2）嵌入式系统成部分

嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、特定的应用程序组成。

嵌入式系统设计的第一步是结合具体的应用，综合考虑系统对成本、性能、可扩展性、开发周期等各个方面的要求，确定系统的主控器件，并以之为核心搭建系统硬件平台。

2、单片机与嵌入式在硬件组成上的区别

单片机是在一块集成电路芯片中包含了微控制器电路，以及一些通用的输入输出接口器件。从构成嵌入式系统的方式看，根据现代电子技术发展水平，嵌入式系统可以用单片机实现，也可以用其它可编程的电子器件实现。其余硬件器件根据目标应用系统的需求而定。

3、单片机与嵌入式在软件组成上的区别

制造商出厂的通用单片机内没有应用程序，所以不能直接运行。增加应用程序后，单片机就可以独立运行。嵌入式系统一定要有控制软件，实现控制逻辑的方式可以完全用硬件电路，也可以用软件程序。

4、单片机与嵌入式在主次关系方面的区别

单片机现在已经被认为是通用的电子器件了，单片机自身为主体。嵌入式系统在物理结构关系上是从属的，嵌入式系统被嵌入安装在目标应用系统内。嵌入式系统在控制关系上却是主导的，是控制目标应用系统运行的逻辑处理系统。尽管可以用不同方式构成嵌入式系统，但是一旦构成之后，嵌入式系统就是一个专用系统。专用系统中，可编程器件的软件可以在系统构建过程中植入，也可以在器件制造过程中直接生成，以降低制造成本。控制逻辑复杂的单片机会需要操作系统软件支持;控制逻辑简单的嵌入式系统也可以不用操作系统软件支持

4.嵌入式开发的优缺点

1）可裁剪性。支持开放性和可伸缩性的体系结构。

2）强实时性。EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制中。

3）统一的接口。提供设备统一的驱动接口。

4）操作方便、简单、提供友好的图形GUI和图形界面，追求易学易用。提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其他协议，提供TCP/UDP/IP/PPP协议支持及统一的MAC访问层接口，为各种移动计算设备预留接口。

5）强稳定性，弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预、这就要负责系统管理的EOS具有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接口一般不提供操作命令，它通过系统的调用命令向用户程序提供服务。

6）固化代码。在嵌入式系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。

7）更好的硬件适应性，也就是良好的移植性。

8）嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。

嵌入式开发方向

嵌入式上层应用软件开发：精通一门语言；熟悉一款操作系统；数据结构/算法。
嵌入式底层系统软件开发：精通C语言；理解操作系统的实现；熟悉硬件的工作原理；熟悉汇编。
嵌入式系统工程师；

嵌入式系统组成

作业：CPU体系结构的种类、特点及应用场景？

RISC（精简指令集计算机）是一种执行较少类型计算机指令的微处理器，起源于80年代的MIPS主机（即RISC机），RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。这样一来，它能够以更快的速度执行操作（每秒执行更多百万条指令，即MIPS）。因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件，计算机指令集越大就会使微处理器更复杂，执行操作也会更慢。

性能特点一：由于指令集简化后，流水线以及常用指令均可用硬件执行；

性能特点二：采用大量的寄存器，使大部分指令操作都在寄存器之间进行，提高了处理速度；

性能特点三：采用缓存—主机—外存三级存储结构，使取数与存数指令分开执行，使处理器可以完成尽可能多的工作，且不因从存储器存取信息而放慢处理速度。

其中ARM/MIPS/PowerPC均是基于精简指令集机器处理器的架构；
X86则是基于复杂指令集的架构，Atom是x86或者是x86指令集的精简版。
根据各种新闻，Android在支持各种处理器的现状：

ARM系列处理器

ARM架构，过去称作进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine，更早称作：Acorn RISC Machine），是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点，ARM处理器非常适用于行动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。

在今日，ARM家族占了所有32位嵌入式处理器75%的比例，使它成为占全世界最多数的32位架构之一。ARM处理器可以在很多消费性电子产品上看到，从可携式装置（PDA、移动电话、多媒体播放器、掌上型电子游戏，和计算机）到电脑外设（硬盘、桌上型路由器）甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有他的存在。在此还有一些基于ARM设计的派生产品，重要产品还包括Marvell的XScale架构和德州仪器的OMAP系列。

优势：价格低；能耗低；

x86系列/Atom处理器

xx86或80x86是英代尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。
x86架构是重要地可变指令长度的CISC（复杂指令集电脑，Complex Instruction Set Computer）。

Intel Atom（中文：凌动，开发代号：Silverthorne）是Intel的一个超低电压处理器系列。处理器采用45纳米工艺制造，集成4700万个晶体管。L2缓存为512KB，支持SSE3指令集，和VT虚拟化技术（部份型号）。

现时，Atom处理器系列有6个型号，全部都是属于Z500系列。它们分别是Z500、Z510、Z520、Z530、Z540和Z550。最低端的Z500内核频率是800MHz，FSB则是400MHz。而最高速的Z550，内核频率则有2.0GHz，FSB则是533MHz。从Z520开始，所有的处理器都支持超线程技术，但只增加了不到10%的耗电。双内核版本为N系列，依然采用945GC芯片组。双内核版本仍会支持超线程技术，所以系统会显示出有4个逻辑处理器。这个版本的两个内核并非采用本地设计，只是简单的将两个单内核封装起来。

MIPS系列处理器

MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked piped stages)，其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。它最早是在80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的研究小组研制出来的。MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机公司采用构成各种工作站和计算机系统。

PowerPC系列处理器

PowerPC 是一种精简指令集（RISC）架构的中央处理器（CPU），其基本的设计源自IBM（国际商用机器公司）的IBM PowerPC 601 微处理器POWER（Performance Optimized With Enhanced RISC；《IBM Connect 电子报》2007年8月号译为“增强RISC性能优化”）架构。二十世纪九十年代，IBM(国际商用机器公司)、Apple（苹果公司）和Motorola（摩托罗拉）公司开发PowerPC芯片成功，并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。

PowerPC 处理器有广泛的实现范围，包括从诸如 Power4 那样的高端服务器 CPU 到嵌入式 CPU 市场（任天堂 Gamecube 使用了 PowerPC）。PowerPC 处理器有非常强的嵌入式表现，因为它具有优异的性能、较低的能量损耗以及较低的散热量。除了象串行和以太网控制器那样的集成 I/O，该嵌入式处理器与“台式机”CPU 存在非常显著的区别。

实时性(Real Time)DSP架构

DSP是微处理器的一种,这种微处理器具有极高的处理速度.因为应用这类处理器的场合要求具有很高的实时性(Real Time)。比如通过移动电话进行通话,如果处理速度不快就只能等待对方停止说话，这一方才能通话。如果双方同时通话，因为数字信号处理速度不够,就只能关闭信号连接.在DSP出现之前数字信号处理只能依靠MPU(微处理器)来完成。但MPU较低的处理速度无法满足高速实时的要求。

5. 嵌入式操作系统的选择？实时性的划分

第一是应用。如果你想开发的嵌入式设备是一个和网络应用密切相关或者就是一个网络设备，那么你应该选择用嵌入式Linux或者uCLinux，而不是uC/OS-II。

第二是实时性。没有一个绝对的数字可以告诉你什么是硬实时，什么是软实时，他们之间的界限也是十分模糊的，这与你选择什么样的CPU，它的主频、内存等参数有一定关系。如果你使用加入实时补丁等技术的嵌入式Linux，如Monta Vista Linux(2.4.17版本)，最坏的情况只有436微秒，而99.9%的情况是195微秒以内。考虑到最新的Linux在实时性方面的改进，它可以适合于90~95%的各种嵌入式系统应用。当然，你如果希望更快的实时响应，如高速A/D转换需要几个微秒以内的中断延时，可能采用uC/OS-II是合适的。当然，采用像Vxworks这样传统的嵌入式操作系统也可以满足这样的强实时性要求。

实时性：实时系统的典型定义如下：“所谓实时系统，就是系统中计算结果的正确性不仅取决于计算逻辑的正确性，还取决于产生结果的时间。如果完成时间不符合要求，则可以说系统发生了问题。”也就是说，不管实时应用程序进行的是何种任务，它不仅需要正确进行该任务而且还必须及时完成它。

无实时：Linux

6.嵌入式系统的应用行业