物联网2(嵌入式系统)

1.嵌入式系统概念

        嵌入式系统，又称嵌入式计算机，它是针对特定任务或应用而设计的计算机，如监控设备、智能手表等。

        嵌入式系统根据需要可对硬件和软件进行裁剪。以智能手表为例，在硬件方便，选择合适的处理器和内存大小，裁剪掉串口、USB、网络接口等外设和接口；在软件方面，裁剪掉USB驱动和大型文件系统等。

2.嵌入式系统分层

        嵌入式系统分层，也可以说是嵌入式系统的组成，分为硬件层、驱动层、操作系统层和应用层。

2.1.硬件层

        硬件层提供了硬件设备的物理接口，包括嵌入式处理器、存储器（如RAM、ROM、Flash等）、以及各种外设接口（如串口、网络接口、USB、I/O接口等）。

        这一层是嵌入式系统的最底层。

常见的嵌入式处理器

处理器	描述
嵌入式微控制器	简称MCU，俗称单片机。这类处理器将CPU、ROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、PWM、A/D、D/A、Flash、EEPROM等各种必要功能和外设集成到一个芯片上。其特点是体积小、功耗低、成本低、可靠性高。
嵌入式微处理器	简称EMPU，是常见的一种嵌入式处理器。它是由通用CPU演变而来的，根据实际需求，对通用CPU进行裁剪，只保留跟需求相关的部件，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式系统的要求。
嵌入式数字信号处理器	简称EDSP。它专门用于处理数字信号，具有特殊的DSP指令集和高速运算能力。EDSP通常用于音频、视频、通信等领域的信号处理。
嵌入式片上系统	简称SoC。它将多个功能模块（如处理器、内存、I/O接口等）集成在一个芯片上，形成一个完整的系统。SoC通常用于复杂的应用场景，如智能手机、平板电脑等。
特别说明： MCU和SoC都是高度集成的处理器，将多个功能模块集成在一个芯片上。而EMPU和EDSP则可能需要外部扩展或附加电路来实现完整的功能。 EMPU通常具有高性能和运算能力，适用于复杂的应用场景；MCU适用于简单的控制和监测任务；EDSP专注于数字信号处理；SoC则是一个完整的系统，适用于复杂的应用场景。

2.2.驱动层

        驱动层常用于直接控制特定的硬件，并为操作系统层或应用层提供控制硬件的接口。其实操作系统也可以直接控制硬件并为应用层提供接口，只不过操作系统控制的是通用硬件（如USB、键盘、鼠标等），而驱动层控制的是特定硬件，如某公司生产的打印机。

        这一层是嵌入系统的第二层。

2.3.操作系统层

        操作系统控制嵌入式系统的应用程序并管理嵌入系统的资源，直接运行在硬件上，是裸机（裸机是指没有安装任何软件的计算机）与应用程序之间的桥梁。没有它，用户也就无法使用某种软件或程序。操作系统有内核、文件系统、驱动程序、接口库等程序组成。

        这一层是嵌入系统的第三层。

2.4.应用层

        应用程主要用于实现具体的应用功能。应用软件通过调用操作系统层或驱动层提供的接口来访问硬件，实现各种控制任务。