随着现代信息技术快速发展,嵌入式技术得到了广泛应用,社会各个领域我们都可以看到嵌入式技术应用身影。嵌入式技术结合了计算机、电子、通信和自动化等多学科,主要应用领域包括工业控制、科学研究、国防军事、医疗、汽车通信、消费电子等,嵌入式技术应用于几乎所有的电子设备里。嵌入式技术是微电子技术、计算机技术、集成电路技术和各个领域的具体应用相结合而产生的,它是一个资金密集、技术密集、多学科融合,不断发展的知识集成系统。嵌入式技术的“嵌入”是指嵌入式系统需要嵌入到对象系统中,并且能够控制该对象系统智能地完成任务,因此嵌入式技术主要强调了它应用与对象系统的嵌入性能,智能化控制能力,系统的稳定性。嵌入式计算机系统最突出的特点是它具有专用性,而且能够应用于多种类型,不同结构体系的处理器。嵌入式技术是当今热门、具有广阔发展前景的信息技术应用领域之一。
嵌入式技术诞生于20世纪末,它的诞生标志了电子系统进入了智能控制时代。从最早的8位单片机,到如今的32位,64位,单片机经过这几年的发展,无论是从硬件还是软件都逐渐的成熟和稳定,它的应用领域也不断扩大。操作系统的引入更增强了单片机的功能。随着电子技术、网络通信技术的快速发展,单片机和其他技术的结合满足了人们对智能化,信息化的需求。
1.1.1 嵌入式系统结构
嵌入式系统由微控制器,外围设备,通信接口,操作系统和应用程序组成。嵌入式计算机系统具有特定性,多样性,实时响应,稳定,快速等特点。其系统构架如图1.1所示。
图1.1 嵌入式系统架构
(1) 微控制器
微控制器的特点为:支持实时响应,多任务并行,快速中断,功耗较低,可扩展接口和存储区保护。具体可分为:嵌入式微控制器(Microcontroller Unit),嵌入式DSP处理器(Embedded Digital Signal Processer),嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit),嵌入式片上系统SOC(System On Chip)。比较常见的嵌入式微控制器有8051系列,ARM公司的ARM系列,MOTOROL公司的6800和PowerPC系列,MIPS公司的MIPS系列。
(2) 外围设备
外围设备主要完成存储,调试,显示等功能,包括:存储器类型,通信接口,输出输入设备,设备扩展接口,电源及辅助设备。存储器的作用主要是存储数据和应用程序,常见的存储器按使用的存储类型结构分为:动态存储器和静态存储器。静态存储器又可分为静态易失型存储器(RAM、SRAM)和静态非易失型存储器(ROM、EPROM、EEPROM、FLASH)。由于静态非易失存储器FLASH具有可多次擦写、存储速度快、容量大以及成本较低等优点,它在嵌入式技术应用比较普遍。常见的通信接口主要有:串口UART接口,USB接口,IrDA红外线接口,SPI串行外围设备接口,I2C总线接口,CAN总线接口,蓝牙接口,网卡接口等。
输出输入设备包括键盘,鼠标,显示屏等负责人机交互设备。除了一些固定的设备,为了扩大使用范围和满足用户不同的需求,如今很多嵌入式系统都会预留可扩展设备接口,常见的扩展设备包括CF卡,SD卡,内存等。
(3) 嵌入式操作系统
随着嵌入式技术的不断发展,其程序也越来越复杂,越来越需要一个操作系统来调度各个程序的关系和开发平台。嵌入式系统的出现为嵌入式软件的开发建立了平台和标准。嵌入式系统的主要功能是:进程调度,内存管理,设备管理等。和计算机操作系统相比嵌入式操作系统也有它自己的特点如:系统可裁减,可配置系统,支持网络功能,实时性。主流的操作系统包括:Vxworks,Windows Embedded,Palm OS,嵌入式Linux。
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