嵌入式系统结构特点徐文明.docx
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嵌入式系统结构特点徐文明.docx
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嵌入式系统结构特点徐文明
嵌入式系统结构特点
徐文明
!
大庆油田有限责任公司"黑龙江大庆"#=<<<#
摘要!
根据应用领域"对计算机分类提出了嵌入式计算机和通用计算机的新定义"总结了
嵌入式系统及其开发的特点"概括了嵌入式处理器的发展及现状#实时多任务操作系统
>?
@ABC
已成为嵌入式系统的热点
"
本文对
?
@AB
及其与嵌入式开发的关系进行了详细
讨论
#
关键词!
嵌入式软件$嵌入式系统$实时多任务操作系统%?
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中图分类号!
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6引言
以往我们按照计算机的体系结构
’
运算速度
’
结
构规模
’
适用领域
"
将其分为大型计算机
’
中型机
’
小
型机和微计算机"如今DQ机已经占据了全球计算机
工业的
G<^市场"其处理速度也超过了当年大’中型
计算机的定义#随着计算机技术和产品对其它行业的
广泛渗透
"
以应用为中心的分类方法变得更为切合实
际
"
也就是按计算机的嵌入式应用和非嵌入式应用将
其分为嵌入式计算机和通用计算机#
通用计算机具有计算机的标准形态"通过装配不
同的应用软件"以类同面目出现并应用在社会的各个
方面
"
其典型产品为
DQ$
而嵌入式计算机则是以嵌入
式系统的形式隐藏在各种装置
’
产品和系统中
#
7嵌入式系统
嵌入式系统被定义为!
以应用为中心’以计算机
技术为基础’软件硬件可裁剪’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
#
嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通
用计算机"一台通用计算机的外部设备中就包含了_F
"<
个嵌入式微处理器
"
键盘
’
鼠标
’
软驱
’
硬盘
’
显示
卡
’
显示器
’
网卡
’3%M-6’
声卡
’
打印机
’
扫描仪
’‘BE
集线器等均是由嵌入式处理器控制的#在制造工业’
过程控制’通讯’仪器’仪表’汽车’消费类产品等方面
均是嵌入式计算机的应用领域#
嵌入式系统是将先进的计算机技术
’
半导体技术
和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物
"
这一点就决定了它必然是一个技术密集’资金密集’
高度分散’不断创新的知识集成系统#
8嵌入式系统工业的特点和要求
)’"
嵌入式系统工业是不可垄断的高度分散的工业
从某种意义上来说
"
通用计算机行业的技术是垄
断的
#占整个计算机行业G<^的DQ产业"+<^采用
97/-&的+[+#体系结构"芯片基本上出自97/-&":
3J"
QP01[等几家公司#
在几乎每台计算机必备的操作系统和文字处理
器方面
"31.0%4%X/
的
I17M%W4
及
I%0M
占
+<^aG*^"
凭借操作系统还可以搭配其它应用程序
#因此当代的
!
!
"!
电测与仪表
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年第
+
期
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通用计算机工业的基础被认为是由
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和
97/-&@<
年代初建立的联盟
A
垄断的工业
!
嵌入式系统则不同
"
它是一个分散的工业
"
充满
了竞争#机遇与创新"没有哪一个系列的处理器和操
作系统能够垄断全部市场!
即便在体系结构上存在着
主流"但各不相同的应用领域决定了不可能有少数公
司
#
少数产品垄断全部市场
!
因此嵌入式系统领域的
产品和技术
"
必然是高度分散的
"
留给各个行业的中
小规模高技术公司的创新余地很大!
另外"社会上的
各个应用领域是在不断向前发展的"要求其中的嵌入
式处理器核心也同步发展"这也构成了推动嵌入式工
业发展的强大动力
!
嵌入式系统工业的基础是以应用
为中心的
$
芯片
%
设计和面向应用的软件产品开发
!
)B)
嵌入式系统具有的产品特征
嵌入式系统是面向用户#面向产品#面向应用的"
如果独立于应用自行发展"则会失去市场!
嵌入式处
理器的功耗
#
体积
#
成本
#
可靠性
#
速度
#
处理能力
#
电
磁兼容性等方面均受到应用要求的制约
"
这些也是各
个半导体厂商之间竞争的热点!
和通用计算机不同"嵌入式系统的硬件和软件都
必须高效率地设计"量体裁衣#去除冗余"力争在同样
的硅片面积上实现更高的性能
"
这样才能在具体应用
对处理器的选择面前更具有竞争力
!
嵌入式处理器要
针对用户的具体需求"对芯片配置进行裁剪和添加才
能达到理想的性能&但同时还受用户订货量的制约!
因此不同的处理器面向的用户是不一样的"可能是一
般用户
"
行业用户或单一用户
!
嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起
"
它的
升级换代也是和具体产品同步进行
"
因此嵌入式系统
产品一旦进入市场"具有较长的生命周期!
嵌入式系
统中的软件"一般都固化在只读存储器中"而不是以
磁盘为载体
"
可以随意更换
"
所以嵌入式系统的应用
软件生命周期等同于嵌入式产品的使用寿命
!
另外
"
各个行业的应用系统与通用计算机软件不同
"
很少发
生突然性的跳跃"嵌入式系统中的软件也因此更强调
可继承性和技术衔接性"发展比较稳定!
嵌入式处理器的发展也体现出稳定性
"
一个体系
一般要存在
+C"*
年的时间
!
一个体系结构包括其相
关的片上外设
#
开发工具#库函数#即嵌入式应用产品
是一套复杂的知识系统"用户和半导体厂商都不会轻
易地放弃一种处理器!
)BD嵌入式系统软件的特征
嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功
能的关键
"
对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要
求也和通用计算机有所不同!
’"(
软件要求固态化存储
!
为了提高执行速度和
系统可靠性
"
嵌入式系统中的软件一般都固化在存储
器芯片或单片机本身中"而不是存贮于磁盘等载体
中!
’)(
软件代码高质量#高可靠性!
尽管半导体技
术的发展使处理器速度不断提高
#
片上存储器容量不
断增加
"
但在大多数应用中
"
存储空间仍然是宝贵的
"
同时还存在实时性的要求!
为此要求程序编写和编译
工具的质量要高"以减少程序二进制代码长度#提高
执行速度!
’D(
系统软件
>EFG
的高实时性是基本要求
!
在多任
务嵌入式系统中
"
对重要性各不相同的任务进行统筹
兼顾的合理调度是保证每个任务及时执行的关键"单
纯通过提高处理器速度是无法实现"这种任务调度只
能由优化编写的系统软件来完成"因此系统软件的高
实时性是基本要求
!
’!
(
多任务操作系统是知识集成的平台和走向工
业标准化道路的基础!
)B!
嵌入式系统开发需要开发工具和环境
通用计算机具有完善的人机接口界面"在其上增
加一些开发应用程序和环境即可进行对自身的开发
!
而嵌入式系统本身不具备自举开发能力
"
即使设计完
成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修
改的"必须有一套开发工具和环境才能进行开发"这
些工具和环境一般是基于通用计算机上的软硬件设
备以及各种逻辑分析仪
#
混合信号示波器等
!
)BH
嵌入式系统软件需要
IJEF
开发平台
通用计算机具有完善的操作系统和应用程序接
口
>:
K9G"是计算机基本组成不可分离的一部分"应用
程序的开发以及完成后的软件都在
EF平台上面运
行
"
但一般不是实时的
!
嵌入式系统则不同
"
应用程序
可以没有操作系统直接在芯片上运行
L
这样才能保证
序执行的实时性
#
可靠性
"
并减少开发时间
"
保障软件
质量!
)B#嵌入式系统开发人员以应用专家为主
通用计算机的开发人员一般是计算机科学或计
算机工程方面的专业人士
"
而嵌入式系统则是要和各
个不同行业的应用相结合的
"
需要更多的计算机以外
的专业知识"其开发人员往往是各个应用领域的专
家!
因此开发工具的易学#易用#可靠#高效是基本要
求
!
!
结束语
嵌入式系统工业化必成为嵌入式
!
下转第
H#
页
"
!
!
"!
嵌入式系统结构特点
徐文明
!
大庆油田有限责任公司"黑龙江大庆"#=<<<#
摘要!
根据应用领域"对计算机分类提出了嵌入式计算机和通用计算机的新定义"总结了
嵌入式系统及其开发的特点"概括了嵌入式处理器的发展及现状#实时多任务操作系统
>?
@ABC
已成为嵌入式系统的热点
"
本文对
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@AB
及其与嵌入式开发的关系进行了详细
讨论
#
关键词!
嵌入式软件$嵌入式系统$实时多任务操作系统%?
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中图分类号!
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以往我们按照计算机的体系结构
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将其分为大型计算机
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计算机的定义#随着计算机技术和产品对其它行业的
广泛渗透
"
以应用为中心的分类方法变得更为切合实
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也就是按计算机的嵌入式应用和非嵌入式应用将
其分为嵌入式计算机和通用计算机#
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方面
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其典型产品为
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而嵌入式计算机则是以嵌入
式系统的形式隐藏在各种装置
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产品和系统中
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7嵌入式系统
嵌入式系统被定义为!
以应用为中心’以计算机
技术为基础’软件硬件可裁剪’适应应用系统对功能’
可靠性
’
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功耗等严格要求的专用计算机系
统
#
嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通
用计算机"一台通用计算机的外部设备中就包含了_F
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个嵌入式微处理器
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键盘
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鼠标
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软驱
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声卡
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集线器等均是由嵌入式处理器控制的#在制造工业’
过程控制’通讯’仪器’仪表’汽车’消费类产品等方面
均是嵌入式计算机的应用领域#
嵌入式系统是将先进的计算机技术
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半导体技术
和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物
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这一点就决定了它必然是一个技术密集’资金密集’
高度分散’不断创新的知识集成系统#
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嵌入式系统工业是不可垄断的高度分散的工业
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通用计算机行业的技术是垄
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#占整个计算机行业G<^的DQ产业"+<^采用
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>!
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@"
初始化
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寄存器
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禁止中断
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禁止方波输出
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二进制格式
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非夏令时
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小时格式
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禁止时间更新
B:
CCD01/-E0/."
调用写时钟程序
!
将数据写入时钟芯片寄存器
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初始化
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寄存器
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打开晶振开始计时
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寄存器!
打开晶振开始计时!
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- 嵌入式 系统 结构 特点 文明