从应用的角度来说,“嵌入式系统是以应用为中心,计算机技术为基础,软件硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统”[1]。
从计算机结构分类角度来说,“把基于处理器(通用处理器和嵌入式处理器)的设备成为计算机,把计算机分成两个部分,即通用计算机和嵌入式计算机,嵌入式系统又称为嵌入式计算机,因此,嵌入式系统可以被称为非通用计算机系统”[2]。
2.1.2 嵌入式系统的结构
简单说来,嵌入式系统包括硬件和软件两个部分。硬件组成主要有微理处器、控制器、数字信号理处器(DSP,全称为Digital Signal Processor)、存储器件、外部设备器件、偷入/输出端口和图形制控器等等。软件部分主要有操作系统和应用程序,操作系统有实时操作系统和嵌入式操作系统,应用程序就是应用软件。嵌入式系统的软件化固在硬件部分中,根据具体的用应对象,量衣裁体,因而最终实现的功能也是特定的,很难通用。
2.1.3 嵌入式系统的特点
由嵌入式系统的定义可知,嵌入式系统有三个最基本的素要——“嵌入型”,“专用型”, 和“计算机型系统”,不同的嵌入式系统,其点特会有一定的差异,现在分别从一下几个方面进行一一论述。
首先,与“嵌入型”相关的特点。嵌入式系统是按照用户的特殊要求而设计的,所以它必须足满用户的环境要求,比如小空间的周围环境,可靠的电气环境或者气氛,低成本,实时性的响应等等。小型的物理环境,就是要在尺寸和体积上严格按照用户要求;可靠的电气/气氛环境,就是系统要对环境,比如温度、湿度、电气、磁场等有一定的承受能力,不因外部环境因素的改变而产生较大影响;实时性的响应,就是不仅要在在规定时间内完成任务,还要确保一定的动作顺序的控制。
其次,与“专用型”相关的特点。这方面的特点主要涉及到软硬件的裁剪性和软硬件配置的最小化。嵌入式系统是为特定对象专门设计的计算机系统,所以非常强调“专用性”。设计过程中,为了避免重复性设计,所以又比较注重可裁剪性,设计一些可裁剪的微内核软硬件,这样在设计不同的应用对象时,可以组装成所需特定系统。微内核越小,这样可组装性也就越强,所以同时也需要注意配置的最小化。
最后,与“计算机型系统”相关的特点。嵌入式系统是为了特定的对象统系而设计的计算机型系统,因此嵌入式系统必需配置有可以连接特定对象的接口电路。在嵌入式系统的里面部分,软硬件部分要拥有特定的整体上的结构和层次,形成一定的交互方式,规定标准规范的工业“接口电路”;在嵌入式系统之间,也必须有特定的交互,规定标准规范的“接口电路”,形成系统与系统之间的通信。
2.2 嵌入式系统的应用和发展
2.2.1 嵌入式系统的过去
嵌入式系统出现在历史上很早的时候,最先出现的嵌入式系统只是将计算机中的计算器装置镶嵌到其他系统里面去,真正开始发展是在嵌入式微处理器诞生这一历史性转折之后。20世纪70年代后,微处理器才开始问世,微型计算机走出了计算机房,出现在了大街上,整个市场呈现蓬勃发展的状态。同时,嵌入式系统也在不断改变我们的生活,应用到了家用电器,医疗设备和仪表制造等方面。但是,这些嵌入式系统的核心都只是普通的处理器,而我们现在使用的是嵌入式微处理器。
2.2.2 嵌入式系统的现在
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