嵌入式系统概述

  1.计算机系统两个分支的发展状态   通用微型机系统发展分支:    硬件上的高处理性能，大容量存储介质  软件上庞大而日益完善的操作系统  开发团队上的高度专业化   嵌入式系统发展分支:    硬件上的多样性，单芯片解决方案  软件上精简、可靠、实时的系统  开发领域的广泛化   2.嵌入式系统的定义    英国电机工程师协会的定义：   嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或甚至工 厂运作的装置。它具备了下列的特性：通常执行特定 功能；以微电脑与周边构成核心；严格的时序与稳定 度要求； 全自动操作循环。    嵌入式系统是：   嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础， 并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠 性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。   3.嵌入式系统的特点   硬件方面:    稳定性，表现在对元器件的选择、接插件的质量要求、电源的稳定性等方面；  低功耗，一方面处于省电，另一方面出于散热考虑；  体积受限，这是被嵌入的对象系统的要求；  看门狗电路，系统不受干涉长期运行的需要；  成本控制严格，够用即可；  （内存一般较小、处理器一般不带浮点运算单元）   软件方面:    实时性，在早期很重要，近来有所模糊  可裁减性  精简性，系统代码一般都固化在ROM中  人机界面要求不高   4.当前嵌入式系统的市场趋势   嵌入式系统分为四部分:    嵌入式软件  嵌入式处理器  嵌入式存储器  嵌入式板卡   嵌入式系统的应用领域:    航天/国防、制造、医疗、互联网、消费电子及电信设备等 中国市场将直接从8位机向32位机转变融合更多的功能、使用更小的封装、增加模拟功能从应用来看，汽车电子和消费类电子将成为行业增长的动力 嵌入式存储器市场预计在未来三年将出现最高的增长，其后是嵌入式软件、嵌入式处理器及嵌入式板卡   5.嵌入式系统的基本组成   软件部分:    应用软件  中间件，API  嵌入式操作系统   硬件部分:    外围硬件设备
 嵌入式处理器   6.当前32位嵌入式微处理器介绍    MIPS 只设计内核的美国公司  ARM 只设计内核的英国公司  X86 Intel  PowerPC IBM和Motorola共有  68K/ColdFire Motorola独有  其他   6.1 MIPS处理器    高速，跨入64位时代，多处理核集成, 主要被PMC和IDT产品化, PMC 主要生产高端产品, IDT 主要生产低端接口类芯片, 主要用于通信领域   6.2 X86系列    CPU性能价格比良好, 开发简单，软件兼容性好。软件资源丰富开发平台简单, 主要由Intel和AMD公司生产产品。   6.3 ARM系列    ARM被授权给全世界上百家半导体厂商分为ARM7、ARM9、ARM10、StrongARM/Xscale应用范围从工业控制到手持设备和消费电子、通信行业成本低、功耗小。   6.4 PowerPC    在高速和低功耗之间作了妥协，接口丰富，被Motorola公司广泛应用，形成了一个庞大的家族曾被广泛用于手持设备，现在逐渐被ARM取代广泛用于通信领域，在国内被华为和中兴大量采用   6.5 68K/ColdFire    68K是最早广泛应用的嵌入式内核，其著名代表是68360, 抗干扰能力强，适合工业控制/军方应用，MC68000微处理器占有美国军方市场的70%，由此可见其产品的可靠性和稳定性之高。   6.6 其他处理器    EPSON C33、34处理器功耗低、成本低，在国产手机和便携式数码产品中有广泛应用开发方便。各种DSP: 主要公司为TI和ADAD的Blackfin系列体现了嵌入式微处理器同DSP之间的融合TI的OMAP架构则是另一种双内核的融合方式   7. 由嵌入式处理器的市场调查分布图可知: ARM成为绝对主流   8. 嵌入式操作系统与微机操作系统类似的功能：    任务调度  进程间通信  文件管理（可选）  中断处理  存储器管理（可选）   9. 嵌入式操作系统的特点：    微内核、模块化、可方便裁减  实时性，尤其对于控制系统  强大的网络功能  稳定性强、不依赖于交互操作  代码固化  可以执行好，适应多种体系结构   10. 当前流行嵌入式操作系统    Palm OS  Windows CE、  Linux（uCLinux）  RT Linux  uC/OSII  其它商业OS：QNX、VxWorks等   10.1 Palm OS    Palm OS是一套专门为掌上电脑开发的  OS。在编写程序时，Palm OS充分考虑了  掌上电脑内存相对较小的情况，因此它只  占有非常小的内存  Palm OS使掌上电脑与PC机上的信息实现  同步，把台式同的功能扩展到了掌上电脑   10.2 Windows CE    Windows CE是微软开发的一个开放的、可升级  的32位嵌入式操作系统，是一个基于掌上型电脑  类的电子设备的操作系统  Windows CE不仅继承了传统的Windows图形界  面，并且在Windows CE平台上可以使用  Windows 95/98/2000上的编程工具（如  Visual Basic、Visual C++等）、使用同样的函  数、使用同样的界面风格，使绝大多数的应用软  件只需简单的修改和移植就可以在Windows CE  平台上继续使用   10.3 Linux    是最为流行的一款开放源代码的操作系统资源丰富，而且免费目前正在开发的嵌入式系统中，70%以上的项目选择Linux作为嵌入式操作系统。Linux现已成为嵌入式操作的理想选择ucLinux不带MMU对linux有经过实时性改造的RTLinux   10.4 Uc/OS II    简单易学、源码公开，核心代码5500行左右可移植性强，只有与微处理器相关的极少数文件用汇编可抢占任务调度，真正意义上的实时系统稳定可靠   10.5 其他操作系统    1 VxWorks    WindRiver的产品，市场占有率最高的商用嵌入式操作系统可靠性极高
 
 2.QNX
  
   极小的实时可扩充内核（12KB），仅提供四种服务（进程调度、进程间通信、底层网络通信、中断处理）运行速度极快，可将系统配置成微小的嵌入式操作系统或是包括几百个处理器的超级虚拟机操作系统   11. 嵌入式系统开发环境
 
  宿主机：开发机器，使用通用操作系统，运行编辑、编译、调试等软件工具   目标机：目标程序运行的硬件平台，使用嵌入式操作系统或者没有操作系统   交叉编译：在宿主机上运行针对目标机的编译工具，编译生成只能在目标机上运行目标的文件   12. 嵌入式软件开发环境的建立
 
 1.选定目标机（主要是使用的嵌入式处理器）  2.在一台宿主机（普通PC机）上安装针对目标机的编译工具软件  3.编辑编译程序，过程与普通程序开发一样，只是调用的编译链接工具不同  4.将生成的代码下载到目标板上，在宿主机端用调试工具软件来调试   13. 嵌入式系统开发要求    熟练的C语言编程能力  对计算机体系结构和微机原理及接口技术的了解  数字电路基础  模拟电路基础  对操作系统原理的掌握