嵌入式系统概述.doc
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第1章 嵌入式系统概述
随着社会的信息化,计算机和网络已经全面渗透到日常生活的每一个角落。对于我们每个人,需要的已经不再仅仅是那种放在桌上处理文档进行工作管理和生产控制的计算机机器任何一个普通人可能拥有从到的各种使用嵌入式技术的电子产品,小到3、PDA等微型数字化产品,大到网络家电智能家电车载电子设备。各种各样的新型嵌入式系统设备在应用数量上已经远远超过通用计算机在工业和服务领域中,使用嵌入式技术的数字机床智能工具工业机器人服务机器人逐渐改变传统的工业和服务方式。Embedded System)是当今最热门的概念之一,然而究竟什么是嵌入式系统呢?什么样的技术可以称为嵌入式系统技术呢?通过本章的学习,不仅可以回答以上问题,同时还能够对嵌入式系统及其技术和应用有一个全面的了解。
1.1 嵌入式系统简介
1.1.1 什么是嵌入式系统
在讨论嵌入式系统定义之前,先来看图1-1所示的几个嵌入式系统的典型应用。
机顶盒 ?火星车 ? PDA
可视电话 机器人 SONY机器狗
图1-1 使用嵌入式技术的各种设备
嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。由于目前嵌入式系统已经渗透到日常生活中的各个方面,在工业、服务业、消费电子等领域的应用范围不断扩大,使得难以给出“嵌入式系统”一个明确的定义。
例如,一个手持的MP3是否可以称为嵌入式系统呢?答案是肯定的。那么一个PC104的微型工业控制计算机是嵌入式系统吗?当然也是,工业控制是嵌入式系统技术的一个典型应用领域。然而比较两者,会发现除了其中都嵌入有微处理器外,两者几乎完全不同。那是否可以说嵌入有微处理器的设备就是嵌入式系统呢?
那么究竟什么是嵌入式系统呢?
1.嵌入式系统的历史
虽然嵌入式系统是近几年才风靡起来的,但是这个概念并非新近才出现。从20世纪70年代单片机的出现到今天各式各样的嵌入式微处理器、微控制器的大规模应用,嵌入式系统已经有了近30年的发展历史。
作为一个系统,往往是在硬件和软件双螺旋式交替发展的支撑下逐渐趋于稳定和成熟,嵌入式系统也不例外。
嵌入式系统是基于单片机的70年代出现使得汽车、家电、工业机器、通信装置以及成千上万种产品可以通过内嵌电子装置来获得更佳的使用性能更容易使用更快、更便宜8位的芯片,执行一些单线程的程序,还谈不上“系统”的概念。
提示:最早的8位单片机Intel公司的8048,它出现1976年Motorola同时推出68HC05,Zilog公司Z80系列,这些256字节的RAM、4KROM、4个8位并口、1个、两个16位定时器80年代初Intel又进一步完善了8048,在它的基础上8051,从80年代早期开始,嵌入式系统的程序员开始用商业级的操作系统编写嵌入式应用软件这个实时核包含了许多传统操作系统的特征,包括任务管理、任务间通、同步与相互排斥、中断支持内存管理等功能。Integrated System Incorporation (ISI)的pSOS的VxWorksQNX公司的QNX?等。90年代以后,随着对实时性要求的提高,软件规模不断上升,实时核逐渐发展为实时多任务操作系统(RTOS),并作为一种软件平台逐步成为目前国际嵌入式系统的主流。
风河的Tornado/VxWorks Palm公司的Palm OS
微软的Windows CE(引自)
图1-2 各种嵌入式操作系统
今天RTOS已经在全球形成了一个产业,根据美国EMF(电子市场分析)报告,1999年全球RTOS市场产值达3.6亿美元,而相关的整个嵌入式开发工具(包括仿真器、逻辑分析仪、软件编译器和调试器)则高达9亿美元。
2.嵌入式系统的定义
根据IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义,嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”(原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants)。这主要是从应用上加以定义的,从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体,还可以涵盖机械等附属装置。
不过,上述定义并不能充分体现出嵌入式系统的精髓。目前,国内一个普遍被认同的定义是:以应用为中心、以计算机技术为基础软硬件可裁剪适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术各个行业
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