1、定义
目前,对嵌入式系统的订一起多种多样,但没有一种定义是全面的,下面给出两种比较合理定义:
(1)技术角度:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件、硬件可裁剪、对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
(2)系统角度:嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统。
术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整部分,成为嵌入的系统。
2. 把嵌入式系统集成到更大的系统里面?
更高的性能
更多的功能
更低的功耗
更高的可靠性
3.嵌入式系统的特点
4. 应用
1、嵌入式系统结构
一般由嵌入式系统微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统(可选)、以及用户的应用软件系统等四个部分组成
2、处理器结构
(1)处理器组成
(2)处理器结构
CISC:Complex Instruction Set Compute
RISC:Reduced Instruction Set Compute
CISC vs RISC
前者适用于通信计算机,后者适用于嵌入式系统。
RISC中,CPU与memory之间不能进行数据传输,必须通过load/store指令把数据从内存搬到register,Cpu再操作register里面的数据。
3.嵌入式系统微处理器
ARM
(1)体积小、低功耗、低成本、高性能
(2)16/32 位双指令集
(3)全球的合作伙伴众多
MIPS
PowerPC
4.嵌入式处理器
只保留和嵌入式紧密相关的功能部件;如ARM MIPS POWERPC;电路板上必须包括ROM、ARM、总线接口、各种外设等器件。
以微处理器内核为核心;将整个计算机集成到一个芯片中;芯片内部集成ROM、RAM、总线、定时、IO、串口等各种必要功能和外设;集成度高、功耗高、可靠性高
对系统结构和指令进行了特殊设计;
执行滤波、FFT等数字信号处理
晶体管逻辑电路
中小规模IC逻辑电路
大规模IC逻辑电路
摩尔定律:当价格不变时,IC集成度约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。
1.概念
基本概念
计算机中最基本的程序。负责计算机系统中全部软硬资源的分配和回收、控制与协调等并发的活动;提供用户接口,使用户获得良好的工作环境;为用户提供新的系统功能提供软件平台。
用户程序 |
操作系统 |
硬件驱动 |
硬件 |
2.使用嵌入式实时操作系统的必要性
(1)嵌入式实时操作系统再目前嵌入式应用中用得越来越广泛,尤其在功能复杂、系统庞大的应用中显得愈来愈重要。
(2)在嵌入式系统应用中,只有把CPU嵌入到系统中,同时把操作系统嵌入进去,才是真正的计算机嵌入式应用
(3)使用实时操作系统主要原因:
①提高了系统的可靠性
②提高了开发效率,缩短了开发周期
③充分发挥了32位CPU的多任务潜力
3.嵌入式实时操作系统的优缺点
优点:
①在嵌入式实时操作系统环境下开发实时应用程序使程序的设计和扩展变得容易,不需要大的给董就可以增加新的功能
②通过将应用程序分割成若干独立的任务模块,使应用程序的设计过程大为简化,而且对实时性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的处理。
③通过有效的系统服务,嵌入式实时操作系统使得系统资源得到更好的利用
缺点:
需要额外的ROM/RAM开销 ,2~5%的cpu额外负荷
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