嵌入式系统的特点及实现方式

知识百科 我爱方案网 · 2023-06-19

一、嵌入式系统的定义  

 

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,美国电气和电子工程师协会)对嵌入式系统的定义:“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。原文为:Devices Used to ControlMonitor or Assist the Operation of EquipmentMachinery or Plants)。  

 

嵌入式系统是一种专用的计算机系统,作为装置或设备的一部分。通常,嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。  

 

嵌入式系统的特点及实现方式

 

从应用对象上加以定义,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。国内普遍认同的嵌入式系统定义为: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、功耗等严格要求的专用计算机系统。  

 

二、嵌入式系统的特点  

 

系统内核小:嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的,系统资源相对有限,所以内核较之传统的操作系统要小得多  

 

专用性强:嵌入式系统的个性化很强,其中的软件系统和硬件的结合非常紧密,一般要针对硬件进行系统的移植  

 

系统精简:嵌入式系统一般不要求其功能设计及实现上过于复杂,这样一方面利于控制系统成本,同时也利于系统安全  

 

实时性操作系统:这是嵌入式软件的基本要求,而且软件要求固化存储,以提高速度,软件代码要求高质量和高可靠性、实时性

 

三、嵌入式实现方式  

 

1、全嵌入方式  

 

如果采用全嵌入方式,则嵌入式系统(或其核心功能)可以不依赖于通用计算机系统,即可单独工作,典型实例有手机、MP4、车载GPS导航系统等。采用全嵌入方式的嵌入式系统有如下特点。  

 

(1) 具有独立的处理器系统,且具有完整的输入/输出系统,能独立完成系统的功能。  

 

(2) 高端CPU支持嵌入式操作系统,可以开发功能复杂的应用程序。  

 

(3) 一般为便携式手持式设备,其工作环境一般是无人值守、移动空间、高空或其他条件恶劣的环境。  

 

(4) 供电方式一般采用电池供电,有些情况下也可以直接采用市电220V供电,由系统自行设计转换和稳压电路。较高端的设备往往会把两种供电方式结合起来,让用户使用起来更加灵活。  

 

(5) 全嵌入方式适合任何不宜采用通用计算机的场合,如消费电子、家用电器、通信网络设备、工业控制、智能仪器、战场电子对抗、航天航空武器等,其应用范围十分广泛。  

 

2、半嵌入方式  

 

如果采用半嵌入方式,则嵌入式系统(或其核心功能)需要和通用计算机系统结合起来才能正常工作,典型实例有医用B超系统、基于PCI卡的数据采集系统等。采用半嵌入方式的嵌入式系统有如下特点。  

 

(1) 一般没有独立的处理器,而是借用通用计算机系统的CPU完成计算和/或控制功能;有时即使具有自己的独立处理器,但是处理器也只是完成一些有限的特定功能,而不具备控制全部系统的功能。  

 

(2) 嵌入式系统只是整个系统的--部分,只能完成整个系统的一部分功能,而其他功能需要在通用计算机上完成。通用计算机利用自己丰富的软件和硬件资源,提供友好的人机操作界面和强大的数据处理能力。  

 

(3) 嵌入式系统的功能体对前端数据的采集和执行对被控对象的控制,其中的数据分析、处理和存储等功能由通用计算机系统完成。  

 

(4) 嵌入式系统一般采用各种规范的总线形式和通用计算机相连接。典型的实例有PCI总线、USB总线等,简单的嵌入式系统还可以通过串口来连接。  

 

(5)嵌入式系统是作为外设连接在通用计算机上的,因此在通用计算机中一般需要提供嵌入式系统的标准驱动程序。

 

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