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嵌入式系统设计基础
§ 嵌入式系统简介
§ 嵌入式处理器
§ 嵌入式操作系统
11/13/2018
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ARM9嵌入式系统设计与开发教程
嵌入式系统简介
嵌入式系统已经广泛应用于各个科技领域和日常生活的每个角落,由于其本身的特性,使得我们很难发现它的存在。甚至一些从事嵌入式系统开发的科技人员也只知单片机,不知道嵌入式系统。本节从嵌入式系统的定义开始,阐述嵌入式系统的含义、特点等,以使读者加深对嵌入式系统的理解。
§ 嵌入式系统的定义
§ 嵌入式系统的组成
§ 嵌入式系统的特点
§ 嵌入式系统的应用
§ 嵌入式系统的发展
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第1章嵌入式系统设计基础
什么是嵌入式系统(Embedded System)?
广义地讲,凡是不用于通用目的的可编程计算机设备,就可以算是嵌入式计算机系统。举例来说,个人计算机(PC)不是一种嵌入式系统,因为它是用于通用目的的系统。而一些电话系统就是采用个人计算机技术建立的嵌入式计算机系统,最典型的嵌入式系统如手机、可视电话等;另外还有一些嵌入式系统采用特殊的微处理器,如传真机、打印机等。
狭义上而言,嵌入式系统是指以应用为核心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适于应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗严格要求的专用计算机系统。一般嵌入式系统的设计过程是:从产品定义开始,接着进行硬件设计,然后将软件或操作系统移植到硬件上,并且进行应用程序的开发,最后经过测试与调试后即开始销售或使用。
根据英国电机工程师协会所做的定义“嵌入式系统是控制、监视或辅助某个设备、机器甚至工厂运行的设备”,嵌入式系统应该具备以下4个特性:
执行特定的功能;
以微处理器与外围设备构成核心;
需要严格的时序与稳定性;
全自动操作。
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第1章嵌入式系统设计基础
由上述可知,嵌入式系统是计算机软件与硬件的综合体,整个综合体的设计目的在于满足某种特殊功能,并应用于各类具体的应用系统中,例如,实验仪器、办公设备、医疗设备甚至航天设备,等等。
由于对嵌入式系统含义的理解因人而异,所以不同的书籍对嵌入式系统的定义也不尽相同。下面给出了一些文献中对嵌入式系统的定义:
“Computer ponents – Principles of puting System Design”一书的作者Wayne Wolf认为:“什么是嵌入式计算系统?如果不严格地定义,它是任何一个包含可编程计算机的设备,但是它本身却不是一个通用计算机。”
“Embedded Microcontrollers”一书的作者Todd D. Morton认为:“嵌入式系统是一种电子系统,它包含微处理器或者微控制器,但是我们不认为它是计算机——计算机隐藏或者嵌入在系统中。”
“Embedded Software Primer”一书的作者Davie E. Simon认为:“人们使用嵌入式系统这个术语,指的是隐藏在任一产品中的计算机系统。”
“An Introduction to the Design of Small Scale Embedded System with example from PIC,80C51 and 68HC05/08 Microcontrollers”一书的作者Tim Wilmshurst认为:“嵌入式系统是这样一个系统,它的首要功能并不是计算,而是受嵌入其中的计算机控制的一个系统。‘嵌入’暗示了它存在于整个系统中,从外部观察不到,形成了更大整体的一个完整部分。”
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第1章嵌入式系统设计基础
可以看出,虽然各种书籍对嵌入式系统的定义稍有差异,但是基本的思想和理解是相同的。我们可以从以下几个方面来理解嵌入式系统的含义:
嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的,必须与具体应用相结合才会具有生命力。正因为与具体应用的紧密结合,嵌入式系统才具有很强的专用性。
嵌入式系统将先进的半导体技术、计算机技术和电子技术,以及各个行业的具体应用相结合,是一个技术密集、资金密集、学科交叉和不断创新的知识集成系统。
由于嵌入式系统必须根据应用需要对硬件和软件进行裁剪,以满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的要求。
因此,嵌入式系统的开发难度比较大,技术门槛较高。比较好的开发模式是:首先建立相对通用的硬件和软件基础,然后针对具体的应用做最少量的软硬件改动。
由上述可以看出,嵌入式系统是一个外延极广的概念,凡是与产品结合在一起的、具有嵌入式系统特点的系统都可以称为嵌入式系统。
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第1章嵌入式系统设计基础
嵌入式系统的组成
复位及振荡电路
处理器
定时器
ROM
RAM
串行口
中断控制
并口
输入/输出设备接口及驱动电路
系统专用电路