嵌入式微处理器
诞生于20世纪70年代末,其间经历了scm、mcu、网络化、软件硬化四大发展阶段。1.scm阶段:即单片微型计算机(single chip microcomputer)阶段,主要是单片微型计算机的体系结构探索阶段。zilog公司z80等系列单片机的“单片机模式”获得成功,走出了scm 与通用计算机完全不同的发展道路。2.mcu阶段:即嵌入式微控制器(micro-controller unit,单片机)大发展阶段,主要的技术方向是:为满足嵌入式系统应用不断扩展的需要,在芯片上集成了更多种类的外围电路与接口电路,突显其微型化和智能化的实时控制功能。80c51微控制器是这类产品的典型代表型号。3.网络化阶段:随着互联网的高速发展,各个系统,不论是手持型还是固定式的嵌入式电子产品都希望能联接互联网。因此,网络模块集成于芯片上就成为了一个重要模块。4.软件硬化阶段:随着市场对cpu芯片产品的使用面越来越广,对速度、性能等方面的要求越来越高,同时要求的产品开发的时间越来越短,而软件功能和系统却越来越复杂,要求实时处理的多媒体等大型文件的处理要求越来越多(如mp3、mp4播放器、gps导航仪等),以及手持型数字电视飞速发展的需要,有的还需要实时在线快速改变逻辑功能,尤其是对低功耗的需要越来越严,仅仅采用软件的方式已远远不能满足这些市场发展的实际需要。同时,随着半导体设计和加工技术的飞速发展以及设计水平的自动化程度的提高,极大地降低了嵌入式微处理器芯片的设计难度。为软件硬化的普及发展带来了极大的促进作用。
特点:
1)可裁剪性。支持开放性和可伸缩性的体系结构。
2)强实时性。eos实时性一般较强,可用于各种设备控制中。
3)统一的接口。提供设备统一的驱动接口。
4)操作方便、简单、提供友好的图形gui和图形界面,追求易学易用。提供强大的网络功能,支持tcp/ip协议及其他协议,提供tcp/udp/ip/ppp协议支持及统一的mac访问层接口,为各种移动计算设备预留接口。
5)强稳定性,弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预、这就要负责系统管理的eos具有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接口一般不提供操作命令,它通过系统的调用命令向用户程序提供服务。
6)固化代码。在嵌入式系统中,嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的rom中。
7)更好的硬件适应性,也就是良好的移植性。
8)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。
系统软件
层由实时多任务操作系统(real-time operation system,rtos)、文件系统、图形用户接口(graphic user interface,gui)、网络系统及通用组件模块组成。rtos是嵌入式应用软件的基础和开发平台。eos嵌入式操作系统(embedded operation system,eos)是一种用途广泛的系统软件,过去它主要应用于工业控制和国防系统领域。eos负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度,控制、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征,能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。已推出一些应用比较成功的eos产品系列。随着internet技术的发展、信息家电的普及应用及eos的微型化和专业化,eos开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。eos是相对于一般操作系统而言的,它除具有了一般操作系统最基本的功能,还有以下功能:如任务调度、同步机制、中
文件系统特点:
1)兼容性。嵌入式文件系统通常支持几种标准的文件系统,如fat32、jffs2、yaffs等。
2)实时文件系统。除支持标准的文件系统外,为提高实时性,有些嵌入式文件系统还支持自定义的实时文件系统,这些文件系统一般采用连续的方式存储文件。
3)可裁剪、可配置。根据嵌入式系统的要求选择所需的文件系统,选择所需的存储介质,配置可同时打开的最大文件数等。
4)支持多种存储设备。嵌入式系统的外存形式多样了,嵌入式文件系统需方便的挂接不同存储设备的驱动程序,具有灵活的设备管理能力。同时根据不同外部存储器的特点,嵌入式文件系统还需要考虑其性能、寿命等因素,发挥不同外存的优势,提高存储设备的可靠性和使用性。
图形接口
gui的广泛应用是当今计算机发展的重大成就之一,他极大地方便了非专业用户的使用人们从此不再需要死记硬背大量的命令,取而代之的是可用用通过窗口、菜单、按键等方式来方便地进行操作。
嵌入式gui具有下面几个方面的基本要求:
轻型、占用资源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特点。
嵌入式系统中的图形界面,一般采用下面的几种方法实现:针对特定的图形设备输出接口,自行开发相关的功能函数。购买针对特定嵌入式系统的图形中间软件包。采用源码开放的嵌入式gui系统。
使用独立软件开发商提供的嵌入式gui产品。一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成,嵌入式图标嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心,由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象,它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令,执行所规定的操作或任务。执行装置可以很简单,如手机上的一个微小型的电机,当手机处于震动接收状态时打开;也可以很复杂,如sony 智能机器狗,上面集成了多个微小型控制电机和多种传感器,从而可以执行各种复杂的动作和感受各种状态信息。ieee(institute of electrical and electronics engineers,美国电气和电子工程师协会)对嵌入式系统的定义:“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。原文为:devices used to control,monitor or assist the operation of equipment,machinery or plants)。嵌入式系统是一种专用的计算机系统,作为装置或设备的一部分。通常,嵌入式系统是一个控制程序存储在rom中的嵌入式处理器控制板。事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。从应用对象上加以定义,嵌入式系统是软件和硬件的综合体,还可以涵盖机械等附属装置。国内普遍认同的嵌入式系统定义为: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、功耗等严格要求的专用计算机系统。(文章图片来源网络,如涉版权问题,请及时联系删除)











