2、嵌入式计算系统设计全解析

嵌入式计算系统设计全解析

1. 嵌入式计算系统概述

嵌入式计算机系统是包含可编程计算机但本身并非通用计算机的设备。像传真机、由微处理器构建的时钟等都属于嵌入式计算系统。嵌入式计算系统设计在众多产品设计领域都十分有用，汽车、手机，甚至家用电器都广泛使用微处理器。

1.1 计算机嵌入应用的发展历程

计算机从早期就开始嵌入应用。例如，20世纪40年代末至50年代初麻省理工学院设计的Whirlwind计算机，它是首个支持实时操作的计算机，最初用于控制飞机模拟器。单芯片CPU出现后，汽车设计师很快开始使用微处理器，主要用于控制发动机，如确定火花塞点火时间、控制燃油/空气混合比等。这一趋势源于20世纪70年代的石油危机和对污染的担忧，促使汽车制造商采用微处理器来实现复杂的控制算法，以满足燃油经济性和低排放的要求。

微处理器有不同的复杂度级别，通常按字长分类。8位微控制器适用于低成本应用，集成了板载内存和I/O设备；16位微控制器用于更复杂的应用，可能需要更长的字长或片外I/O和内存；32位RISC微处理器则为计算密集型应用提供高性能。

1.2 嵌入式计算应用的特点

嵌入式计算在很多方面比为PC或工作站编写的程序要求更高。它不仅要提供复杂的功能，如复杂算法和用户界面，还必须满足各种约束条件。

• 复杂功能 ：微处理器执行的操作可能非常复杂，例如控制汽车发动机的微处理器需要执行复杂的过滤功能，以优化汽车性能并减少污染和燃料消耗。同时，微处理器常用于控制复杂的用户界面，如全球定位系统（GPS）导航中的移动地图。
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