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一文看懂嵌入式系统的分类与特点

2019年03月14日 18:00:09 供稿: 珠海运控电机

一、什么是嵌入式系统呢?

在计算机、互联网和通信技术高速发展的同时,嵌入式系统开发技术也取得迅速发展。这不仅表现在嵌入式技术应用范围的急剧扩大,也体现在嵌入式处理器和实时操作系统的性能增强、日臻成熟和产品的升级换代。

目前,在嵌入式系统应用领域中,不少人对什么是嵌入式系统不甚了解。也有些人在解释什么是嵌入式系统时,不是从定义出发,而是列举了嵌入式系统的一些特点,往往不知所云。因此,有必要在此略加澄清。

嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软、硬件是可裁减的,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的嵌入式计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成,用于实现对设备的控制、监视或管理等功能。

由于嵌入式计算机系统要嵌入到应用体系中,实现对应用系统的智能化控制,因此,它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算;技术发展方向是总线速度的无限提升,存储容量的无限扩大。而嵌入式计算机系统的技术要求则是应用对象的智能化控制能力;技术发展方向是与应用系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。因此,现代计算机技术发展的两大分支的里程碑意义在于:它不仅形成了计算机发展的专业化分工,而且将发展计算机技术的任务扩展到传统的电子系统领域,使计算机成为进入人类社会全面智能化时代的有力工具。

今天,嵌入式系统已经无处不在,从汽车、家用微波炉、PDA、电视机,到工控生产现场、包装、印刷、通讯、仪器、仪表、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面,都能发现嵌入式系统的踪影。

二、嵌入式系统的分类与特点

1、嵌入式系统的分类

有些人把单个嵌入式微处理器就当作嵌入式系统,这是不对的。因为嵌入式系统实质上是一个嵌入式计算机系统,因此,只有将嵌入式微处理器构成了一个计算机系统,并作为嵌入式应用时,这样的计算机系统才可称为嵌入式系统。

根据不同的分类标准嵌入式系统有不同的分类方法,如按其形态的差异,一般可将嵌入式系统分为:芯片级(MCU、SoC)、板级(单片机、模块)和设备级(工控机)三级。如按其复杂程度的不同,又可将嵌入式系统分为以下四类:

(1)、主要由微处理器构成的嵌入式系统,常常用于小型设备中(如温度传感器、烟雾和气体探测器及断路器);(2)、不带计时功能的微处理器装置,可在过程控制、信号放大器、位置传感器及阀门传动器等中找到;(3)、带计时功能的组件,这类系统多见于开关装置、控制器、电话交换机、包装机、数据采集系统、医药监视系统、诊断及实时控制系统等等;(4)、在制造或过程控制中使用的计算机系统,这也就是由工控机级组成的嵌入式计算机系统,是这四类中最复杂的一种。也是现代印刷设备中经常应用一种。

2、嵌入式系统的特点

(1)、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与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。嵌入式CPU能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化,移动能力大大增强,跟网络的耦合也越来越紧密。

(2)、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中对微处理器的选择更具有竞争力。

(3)、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。

(4)、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。

(5)、嵌入式系统本身不具备自举开发能力,即使设计完成后用户通常也不能对其中的程序、功能进行修改。而且还必须有一套开发工具和环境才能进行开发。

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