嵌入式系统概述

发布于 2015-01-26  1.23k 次阅读


定义

英国电气工程师协会(Institution of Eletrical Engineers,IEE)从应用角度定义嵌入式系统是“控制、监视或协助设备、机器、工厂运行的装置”(device used to control, monitor, or assist the operation of equiqment machinery of plants),这里的devices指的是计算机装置,即计算机。

从技术角度上来说,国内普遍认为:嵌入式系统是以应用为中心,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、功耗等多种约束的计算机系统。

特点

嵌入式系统的共同特点:专用性,隐蔽性,资源受限,高可靠性,实时性,软件固化。

狭义与广义

广义上讲,凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入式系统。狭义上讲,嵌入式系统强调那些使用嵌入式微处理器构成的具有自己的操作系统和特定功能、用于特定场合独立系统。

应用

典型应用领域:消费类应用产品:白色家电;数码产品。产业类产品:数控机床;汽车;医疗电子设备。业务类应用产品:电话机;POS机;手机。军用类应用产品:武器控制装置;军用电子装备。

逻辑组成

硬件与软件。

硬件:处理器、存储器、输入/输出(I/O)、数据总线。

存储器

Flash存储器有两大类:或非型(NOR)与与非型(NAND)。前者以字节为单位进行随机存取,存储在其中的程序(称为“固件”)可以直接被CPU执行;后者以页(行)为单位进行存取,读出速度稍慢,通常应将程序或数据预读入到RAM中再使用,但它在容量、使用寿命和成本方面有较大的优势,所以大多做成存储卡或U盘。

***元件堆叠装配(PoP, Package on Package), 在底部元器件上面再放置元器件,逻辑+存储通常为2到4 层,存储型PoP 可达8 层。 外形高度会稍微高些,但是装配前各个器件可以单独测试,保障了更高的良品率,总的堆叠装配成本可降至最低。 器件的组合可以由终端使用者自由选择, 对于3G 移动电话,数码相机等这是优选装配方案。

软件

BSP和驱动程序属于底层软件,它们在操作系统 硬件之间构成一个硬件抽象层,负责屏蔽具体硬件的差异和细节。

实时操作系统是整个嵌入式系统的核心。

中间件(Shell)位于操作系统与应用软件之间,为上层的应用软件提供开发和运行环境。

嵌入式处理芯片

硬件的核心是CPU。嵌入式系统中的CPU一般具有4个特点:支持实时处理;低功耗;结构可扩展;集成了测试电路。

嵌入式处理芯片(不叫嵌入式处理器或嵌入式处理器芯片):使用于嵌入式系统的CPU、包含有CPU内核的微控制器芯片、系统级芯片(SoC)。

嵌入式处理芯片有以下4种类型产品:微处理器;数字信号处理器;微控制器(单片机);片上系统。

IP核

库中所包含的IC设计文件按其功能复杂程度可分为3类:逻辑门级;寄存器传输级;行为级。

这些已完成的并经过验证的IC具有固定的不可再分解的功能特性,人们称之为“核”(Core),相应的数据库称为“核库”。核库中的设计文件均属于知识产权(Intellectual Property,IP)保护的范畴,所以它们也被称为“知识产权核”或“IP核”。

IP核通常分为三种:软核(Soft Core),固核(Firm Core),硬核(Hard Core)。

SoC的开发大多以IP核为基础。目前主要的CPU内核有ARM、MIPS、PowerPC、Coldfire、x86、8051等。

中西文字编码

使用最广泛的西文字符集及其编码:ASCII字符集和ASCII码。

我国目前广泛使用的汉字编码国家标准有GB2312和GB18030.

UCS/Unicode(字符集)在计算机中通常有UTF-8(单字节可变长编码)与UTF-16(双字节可变长编码)。

数字文本的类型与处理

若根据它们是否具有排版来分,可分为简单文本与丰富格式文本两大类,若根据文本内容的组织方式来分,可以分为线性文本和超文本两大类。


公交车司机终于在众人的指责中将座位让给了老太太