一、嵌入式系统是信息技术发展的产物
1. 什么是嵌入式系统
关于嵌入式系统目前尚无严格的统一定义,通常定义为:嵌入式系统是以应用为中心,整合了计算机软件、硬件技术控制工程网版权所有,通信技术和微电子技术,以“量体裁衣”的方式把所需的功能嵌入到应用系统的设备中,适用应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
对嵌入式系统较全面的理解应当从以下三方面来认识:
(1)硬件应由嵌入式处理器作基础平台;
(2)软件应以嵌入式软件为运行平台;
(3)形式应是嵌入在设备中CONTROL ENGINEERING China版权所有,各种设备有不同的外形及相应的附属配件,它只不过是其中的一个控制核心部件。
2. 嵌入式处理器
嵌入式处理器的体系架构可分为三种形式:
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也就是片上系统SoC(System on Chip)形式,即是依设备功能的需求,将不同的IP单元,集成在一块总片中控制工程网版权所有,它包含有处理器功能,I/O接口功能及嵌入式软件功能。
(2)芯片级架构
依应用系统要求,选用相应的微处理器,如MCU、MPU、DSP、RISC等芯片,并将RAM、ROM(EPROM/EEPROM/Flash)及I/O接口芯片等组成相应的嵌入式系统,相应的系统软件、应用软件是以固件形式固化在ROM中,这是目前常用的嵌入式系统的架构方式。
MCU、MPU属于单片机系列,这是大家熟知的。DSP(Digital Signal Processor)数字信号处理器,它具有数字信号处理能力强,特别适合于声音、图像等多媒体信息系统,但是其常规处理能力不强、寻址范围有限、I/O功能弱及开发平台问题,较少单独作为嵌入式系统的处理器,而是与嵌入式处理器相结合www.cechina.cn,构成更强大的功能。
RISC(Reduced Instruction Set Computer)型处理器具有结构简单、处理速度快和处理功能强等优点,因此,新型的嵌入式系统大多数采用RISC处理器,这种处理器目前典型的代表是ARM架构处理器,世界上许多公司均基于ARM架构开发出相应的微处理器芯片,如:
ATMEL公司:AT91系列MCU(采用ARM7TDMI内核)
Intel公司:SA-1110微处理器MPU(采用Strong ARM核)
Cirros公司:EP及CL-PS系列手持式计算机产品的MPU(采用ARM720T核)
Linkup Systems公司:L720互联网处理器(采用ARM720T核)
Sharp公司:LH77790手持式产品中的MPU(采用ARM 7TD内核)
其他如Hyundai公司、OKI公司、Rohm公司、Samsung公司,Netsilicom公司等CONTROL ENGINEERING China版权所有,其产品中均采用ARM内核。
另外一种新型的微架构处理器是Intel公司的Xscale,它是新一代为无线手持式应用产品开发的嵌入式处理器,是PCA开发式平台架构中应用于子系统与通信子系统中的嵌入式处理器。
(3)X86处理器嵌入到应用系统中
这样可充分利用PC机的通用性和便利性,采用嵌入式操作系统,并且将操作系统和应用软件均固化在固态电子盘中,以缩小体积,增加可靠性。典型的产品有研祥公司的嵌入式CPU卡及威盛公司的C3 CPU卡。
3. 嵌入式操作系统
由于嵌入式操作系统要固化在电子盘中,因而它应具备以下特点:
代码容量小:一般核代码在几k或稍高一些;总代码容量希望小于64M;
面向应用,根据用户功能要求配置中间件,可裁剪,可移植;