嵌入式系统原理与开发 | 第一章：嵌入式系统概述

第一章：嵌入式系统概述

目录

第一章：嵌入式系统概述

一、嵌入式系统简介

1、现代计算机技术的发展两大支

2、嵌入式系统定义：

3、特点

4、分类

5、嵌入式系统的两种应用模式

6、典型组成

二、嵌入式处理器

1、市面上常用的嵌入式芯片的类型：

2、主流嵌入式微处理器特点

三、嵌入式操作系统

四、嵌入式系统的应用领域和发展趋势

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一、嵌入式系统简介

1、现代计算机技术的发展两大支

• 通用计算机系统：以数值计算和处理为主；技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升、存储容量的无限扩大

• 嵌入式计算机系统：以对象的控制为主，技术要求是对对象的智能化控制能力；技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性

2、嵌入式系统定义：

嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统。

3、特点

• 嵌入式：嵌入到各种对象系统中

• 专用性：软、硬件的可裁剪性；满足对象要求的最小软、硬件配置。

• 计算机系统：必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统。

4、分类

• 按照形态的差异

  • 芯片级（MCU、SoC）

  • 板级（单片机、模块）

  • 设备级（工控机）

• 按照复杂程度不同

  • 主要由微处理器构成的嵌入式系统

  • 不带计时功能的微处理器装置

  • 带计时功能的组件

  • 在制造或过程控制中使用的计算机系统

5、嵌入式系统的两种应用模式

• 以电子技术应用工程师为主体的电子系统智能化应用

• 以计算机专业人士为主体，基于嵌入式系统软硬件平台，以网络、通信为主的嵌入式上层应用

6、典型组成

• 硬件层：一些底层实体设备（嵌入式处理器、外部电路和外部设备）

• 硬件抽象层：与操作系统适配结合的硬件设备抽象层（引导程序、BootLoader、驱动程序、配置文件）以及板级支持包BSP）

  • BSP：位于硬件平台和操作系统或应用软件之间，用于屏蔽上层软件对各种硬件的相关性、作用是配置硬件系统使其工作在正常状态，完成硬件和软件之间的数据交互

• 操作系统层：嵌入式的操作系统、编码体积小、面向应用、可裁剪和移植、实时性强

• 应用软件层：嵌入式系统最顶层，用来解决一些简单的任务，不用依赖操作系统可用死循环结合中断调用来实现特定任务。

二、嵌入式处理器

这个就是嵌入式的CPU

1、市面上常用的嵌入式芯片的类型：

• 微控制器（MCU）

单片机、主要是控制被嵌入设备的相关动作

• 嵌入式数字信号处理器（DSP）

• 嵌入式微处理器（EMPU）

• 嵌入式片上系统（SoC）

2、主流嵌入式微处理器特点

• 大量使用寄存器

• 具有功能很强的存储区保护功能

• 可扩展的处理器结构

• 小体积、低功耗、成本低、高性能

三、嵌入式操作系统

嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，是嵌入式系统极为重要的组成部分；与通用操作系统相比，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性有突出特点；

【补充】实时操作系统RTOS

当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，处理结果又能在规定时间之内控制生产过程或对处理系统做出快速相应，调用一切资源完成实时任务并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。

四、嵌入式系统的应用领域和发展趋势

略

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参考资料：

1、《嵌入式系统设计与应用：基于ARM Cortex-A8和Linux：微课视频版》 - 王剑、刘鹏 - 清华大学出版社