在通信領(lǐng)域，數(shù)字技術(shù)正在全面取代模擬技術(shù)。在廣播電視領(lǐng)域，很多國家已開始由模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)變，歐洲的DVB（數(shù)字電視廣播）技術(shù)已在全球大多數(shù)國家推廣。北京數(shù)字電視，鳳凰數(shù)字衛(wèi)視，高清晰、互動(dòng)點(diǎn)播、機(jī)頂盒。尤其是在最近幾年，嵌入式設(shè)備不斷地進(jìn)入到新的應(yīng)用領(lǐng)域，比如PDA、手持設(shè)備、AutoPC、智能電話和機(jī)頂盒（STB）等。針對如此巨大的市場，嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)也給我國信息產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。嵌入式技術(shù)正在形成一種產(chǎn)業(yè)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一門綜合性的課程，涉及電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等諸多專業(yè)知識，綜合性強(qiáng)，包括微機(jī)原理、單片機(jī)設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)等課程內(nèi)容。嵌入式系統(tǒng)是軟件、硬件設(shè)計(jì)的完美結(jié)合。通過嵌入式系統(tǒng)課程學(xué)習(xí)，可提升嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的專業(yè)知識和實(shí)際設(shè)計(jì)能力。知識的積累是與精力和時(shí)間的付出成正比的，要成為高手和專家，就需要不斷的努力。對提高專業(yè)知識和實(shí)踐能力大有幫助本節(jié)提要14265為什么要學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的定義、特點(diǎn)及架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)、PC的區(qū)別嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域7嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法3嵌入式處理器及分類

根據(jù)IEEE（國際電氣和電子工程師協(xié)會）的定義

嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”（原文為devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。

二、嵌入式系統(tǒng)的定義、特點(diǎn)與體系結(jié)構(gòu)一般定義

“以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?！?/p>

一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的歷史

1.無操作系統(tǒng)階段

70年代,基于單片機(jī)，使用8位的CPU芯片來執(zhí)行一些單線程的程序，通過匯編語言對系統(tǒng)進(jìn)行直接控制，使用簡便、價(jià)格低廉，因而在工業(yè)控制領(lǐng)域中得到了非常廣泛的應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的歷史

2.簡單操作系統(tǒng)階段

80年代，隨著微電子工藝水平的提高，嵌入式應(yīng)用中所需要的微處理器、I/O接口、以及RAM、ROM等部件集成到一片VLSI中。一些簡單的具有了一定的兼容性和擴(kuò)展性，內(nèi)核精巧且效率高，主要用來控制系統(tǒng)負(fù)載以及監(jiān)控應(yīng)用程序的運(yùn)行的“操作系統(tǒng)”出現(xiàn)了。在操作系統(tǒng)上開發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件，大大提高了開發(fā)效率。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀

3.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)階段

90年代，隨著硬件實(shí)時(shí)性要求的提高，嵌入式系統(tǒng)的軟件規(guī)模也不斷增強(qiáng)，逐漸形成了實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（RTOS），并開始成為嵌入式系統(tǒng)的主流。具有高度的模塊化和擴(kuò)展性，且已經(jīng)具備了文件和目錄管理、設(shè)備管理、多任務(wù)、圖形用戶界面（GUI）等功能，并提供了大量的應(yīng)用程序接口（API），從而使得應(yīng)用軟件的開發(fā)變得更加簡單。4.面向Internet階段

21世紀(jì)隨著Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等的結(jié)合日益緊密，嵌入式設(shè)備與Internet的結(jié)合已成為大勢所趨。通用計(jì)算機(jī)上使用的新技術(shù)逐步移植到嵌入式系統(tǒng)中。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀

嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)重要特征（1）系統(tǒng)內(nèi)核小由于嵌入式系統(tǒng)一般是應(yīng)用于小型電子裝置的，系統(tǒng)資源相對有限，所以內(nèi)核較之傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)要小得多。比如ENEA公司的OSE分布式系統(tǒng)，內(nèi)核只有5K，而Windows的內(nèi)核則要大得多。（２）專用性強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件的結(jié)合非常緊密，一般要針對硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植。即使在同一品牌、同一系列的產(chǎn)品中也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷進(jìn)行修改。同時(shí)針對不同的任務(wù)，往往需要對系統(tǒng)進(jìn)行較大更改，程序的編譯下載要和系統(tǒng)相結(jié)合。嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)重要特征（３）系統(tǒng)精簡嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)上過于復(fù)雜，這樣一方面利于控制系統(tǒng)成本，同時(shí)也利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)重要特征（４）高實(shí)時(shí)性O(shè)S這是嵌入式軟件的基本要求，而且軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度。軟件代碼要求高質(zhì)量和高可靠性、實(shí)時(shí)性。嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)重要特征（5）嵌入式軟件開發(fā)走向標(biāo)準(zhǔn)化嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行。為了合理地調(diào)度多任務(wù)、利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及和專家?guī)旌瘮?shù)接口，用戶必須自行選配RTOS（Real－TimeOperatingSystem）開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，并減少開發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量。嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)重要特征（6）嵌入式系統(tǒng)需要開發(fā)工具和環(huán)境由于其本身不具備自主開發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后，用戶通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。這些工具和環(huán)境一般是基于通用計(jì)算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。開發(fā)時(shí)往往有主機(jī)和目標(biāo)機(jī)的概念，主機(jī)用于程序的開發(fā)，目標(biāo)機(jī)作為最后的執(zhí)行機(jī)，開發(fā)時(shí)需要交替結(jié)合進(jìn)行。嵌入式系統(tǒng)的幾個(gè)重要特征嵌入式系統(tǒng)的組成軟件硬件基本要素硬件嵌入式處理器各種類型存儲器模擬電路及電源接口控制器及接插件軟件實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）板級支持包（BSP）設(shè)備驅(qū)動(dòng)（DeviceDriver）協(xié)議棧（ProtocolStack）應(yīng)用程序（Application）常見的嵌入式操作系統(tǒng)

實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)的種類繁多，大體上可分為兩種，商用型和免費(fèi)型。商用型的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，但往往價(jià)格昂貴。免費(fèi)型的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在價(jià)格方面具有優(yōu)勢，目前主要有Linux和μC/OS，穩(wěn)定性與服務(wù)性存在挑戰(zhàn)。VxWorksVxWorks操作系統(tǒng)是美國WinDriver公司于1983年設(shè)計(jì)開發(fā)的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），具有良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)領(lǐng)域牢牢占據(jù)著一席之地。VxWorks所具有的顯著特點(diǎn)是： －可靠性、實(shí)時(shí)性和可裁減性。 －它支持多種處理器，如x86、i960、SunSparc、MotorolaMC68xxx、MIPS、POWERPC等等。WindowsEmbeddedWindowsCE6.0：一種針對小容量、移動(dòng)式、智能化、32位、連接設(shè)備的模塊化實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)。針對掌上設(shè)備、無線設(shè)備的動(dòng)態(tài)應(yīng)用程序和服務(wù)提供了一種功能豐富的操作系統(tǒng)平臺，WindowsCE嵌入但不夠?qū)崟r(shí)，屬于軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，由于其Windows背景，界面比較統(tǒng)一認(rèn)可。操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核需要至少200K的ROM。PalmOSPalmOS是著名的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商3COM旗下的PalmComputing掌上電腦公司的產(chǎn)品。PalmOS在PDA市場上占有很大的市場份額，PalmOS的市場份額占到將近90%，最近下降70％，目前主要與WINCE進(jìn)行激烈競爭。QNX

加拿大QNX公司的產(chǎn)品。

QNX是在X86體系上面開發(fā)出來的，這和別的RTOS不一樣，別的好多RTOS都是從68K的CPU上面開發(fā)成熟，然后再移植到X86體系上面來的。

QNX是一個(gè)實(shí)時(shí)的、可擴(kuò)充的操作系統(tǒng)，由于QNX具有強(qiáng)大的圖形界面功能，因此很適合作為機(jī)頂盒、手持設(shè)備（手掌電腦、手機(jī)）、GPS設(shè)備的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)使用。嵌入式Linux嵌入式系統(tǒng)越來越追求數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。因此原來在某些設(shè)備或領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位的軟件系統(tǒng)越來越難以為繼，整個(gè)系統(tǒng)必須是開放的、提供標(biāo)準(zhǔn)的API，并且能夠方便地與眾多第三方的軟硬件溝通。Linux是開放源碼的，不存在黑箱技術(shù)，遍布全球的眾多Linux愛好者又是Linux開發(fā)的強(qiáng)大技術(shù)后盾。Linux的內(nèi)核小、功能強(qiáng)大、運(yùn)行穩(wěn)定、系統(tǒng)健壯、效率高，易于定制剪裁，在價(jià)格上極具競爭力。Linux不僅支持x86CPU，還可以支持其他數(shù)十種CPU芯片。

嵌入式Linux(EmbeddedLinux)是指對Linux經(jīng)過小型化裁剪后，能夠固化在容量只有幾百K字節(jié)或幾兆字節(jié)的存儲器芯片或單片機(jī)中，應(yīng)用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統(tǒng)。嵌入式Linux的開發(fā)和研究是目前操作系統(tǒng)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。主要有RTLinux和CLinux。嵌入式Linux

Linux在嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用越來越多，越來越多的用戶決定開始使用Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)原型。

嵌入式Linux什么是Android？

Android一詞的本義指“機(jī)器人”Android是Google在2007年11月5日公布的基于Linux平臺的開源智能手機(jī)操作系統(tǒng)名稱。該平臺由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成，首個(gè)為移動(dòng)終端打造的真正開放和完整的移動(dòng)軟件。讓互聯(lián)網(wǎng)盡在你的掌握Android主要特點(diǎn)Android主要特點(diǎn)－良好的開放性平臺Android手機(jī)系統(tǒng)最震撼人心之處在于它的開放性和服務(wù)免費(fèi)。Android是一個(gè)對第三方軟件完全開放的平臺，開發(fā)者在為其開發(fā)程序時(shí)擁有更大的自由度，突破了iPhone等只能添加為數(shù)不多的固定軟件的枷鎖；同時(shí)與WindowsMobile、Symbian等廠商不同，Android操作系統(tǒng)免費(fèi)向開發(fā)人員提供。Android主要特點(diǎn)－良好的開放性平臺網(wǎng)站下載：安卓網(wǎng)、機(jī)峰網(wǎng)、91助理等，支持所有.apk文件登陸－附件中心－下載－拷入SD卡－安裝手機(jī)下載：登陸－附件中心－下載－安裝最開放的海量應(yīng)用市場Android主要特點(diǎn)－實(shí)現(xiàn)個(gè)性化應(yīng)用設(shè)定Android系統(tǒng)對所有應(yīng)用程序一視同仁，不會區(qū)分手機(jī)的核心應(yīng)用程序和第三方應(yīng)用程序。它們可以平等的享有手機(jī)性能，向用戶提供廣泛的應(yīng)用和服務(wù)。用戶可以隨心所欲的設(shè)定、替換手機(jī)屏幕上的各種應(yīng)用程序、小插件等，打造出完全符合自己使用需求的個(gè)性化手機(jī)。Android主要特點(diǎn)－實(shí)現(xiàn)個(gè)性化應(yīng)用設(shè)定個(gè)性化界面設(shè)置輕松添加，得心應(yīng)手您可以隨意重新排列主頁屏幕項(xiàng)目多種插件、快捷方式和文件夾，打造個(gè)性化的主頁屏幕以適合您的個(gè)性Android主要特點(diǎn)－與Google應(yīng)用的無縫結(jié)合由于Android系統(tǒng)是由Google主導(dǎo)研發(fā)，因此Android操作系統(tǒng)手機(jī)將無縫結(jié)合這些優(yōu)秀的Google互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，如大家熟知的GoogleMap、GoogleSearch、Gmail等，在手機(jī)上同樣可以方便的使用支持谷歌全方位移動(dòng)服務(wù)，豐富最新網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)Android

主要特點(diǎn)－與Google應(yīng)用的無縫結(jié)合GoogleMapsCalendar(Sync)G-mailGoogleTalkSearchAndroidMarket本節(jié)提要14265為什么要學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的定義、特點(diǎn)及架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)、PC的區(qū)別嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域7嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法3嵌入式處理器及分類嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般就具備以下4個(gè)特點(diǎn)：對實(shí)時(shí)多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時(shí)間，從而使內(nèi)部的代碼和實(shí)時(shí)內(nèi)核的執(zhí)行時(shí)間減少到最低限度。嵌入式處理器具有功能很強(qiáng)的存儲區(qū)保護(hù)功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯(cuò)誤的交叉作用，需要設(shè)計(jì)強(qiáng)大的存儲區(qū)保護(hù)功能，同時(shí)也有利于軟件診斷?？蓴U(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)，以能最迅速地開發(fā)出滿足應(yīng)用的最高性能的嵌入式微處理器。嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動(dòng)的計(jì)算和通信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW級。

嵌入式處理器嵌入式微處理器分類（1）嵌入式微控制器嵌入式微控制器的典型代表是單片機(jī)，這種８位的電子器件目前在嵌入式設(shè)備中仍然有著極其廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制。（1）嵌入式微控制器（2）嵌入式DSP處理器DSP處理器是專門用于信號處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。目前最為廣泛應(yīng)用的嵌入式DSP處理器是TI的TMS320C2000/C5000/C6000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的應(yīng)用范圍。MPU嵌入式微處理器是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU演變而來的。與計(jì)算機(jī)處理器不同的是，在實(shí)際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。（3）嵌入式微處理器（MPU)和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。目前主要的嵌入式處理器類型有Am186/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM/StrongARM系列等（3）嵌入式微處理器（MPU)SoC就是SystemonChip，SoC嵌入式系統(tǒng)微處理器就是一種電路系統(tǒng)。它結(jié)合了許多功能模塊，將功能做在一個(gè)芯片上，像是ARMRISC、MIPSRISC、DSP或是其他的微處理器核心，加上通信的接口單元，如通用串行端口（USB）、TCP/IP通信單元、GPRS通信接口、GSM通信接口、IEEE1394、藍(lán)牙模塊接口等等，這些單元以往都是依照各單元的功能做成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的處理芯片。（4）嵌入式片上系統(tǒng)(SoC)

SoC是追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，SoC最大的特點(diǎn)是成功實(shí)現(xiàn)了軟硬件無縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊。運(yùn)用VHDL等硬件描述語言不需要再像傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)一樣，繪制龐大復(fù)雜的電路板，一點(diǎn)點(diǎn)的連接焊制，只需要使用精確的語言，綜合時(shí)序設(shè)計(jì)直接在器件庫中調(diào)用各種通用處理器的標(biāo)準(zhǔn)，然后通過仿真之后就可以直接交付芯片廠商進(jìn)行生產(chǎn)。（4）嵌入式片上系統(tǒng)(SoC)

新的發(fā)展方向：SOCASICCoreMemoryEmbeddedProcessorCoreAnalogFunctionsCommunicationSensorInterface按嵌入式處理器的位數(shù)來分類4位嵌入式系統(tǒng)8位嵌入式系統(tǒng)16位嵌入式系統(tǒng)32位嵌入式系統(tǒng)64位嵌入式系統(tǒng)正成為主流發(fā)展趨勢高度復(fù)雜的、高速的嵌入式系統(tǒng)已開始采用目前已大量應(yīng)用按應(yīng)用來分類信息家電類移動(dòng)終端類通信類汽車電子類工業(yè)控制類按速度分類強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng),其系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間在毫秒或微秒級。一般實(shí)時(shí)系統(tǒng),其系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間在幾秒的數(shù)量級上,其實(shí)時(shí)性的要求比強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)要差一些。弱實(shí)時(shí)系統(tǒng),其系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間約為數(shù)十秒或更長。這種系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間可能隨系統(tǒng)負(fù)載的輕重而變化。按嵌入式系統(tǒng)軟件復(fù)雜程度來分類循環(huán)輪詢系統(tǒng)前后臺系統(tǒng)單處理器多任務(wù)系統(tǒng)多處理器多任務(wù)系統(tǒng)循環(huán)輪詢系統(tǒng)initialize()while(true){ if(condition_1)action_1(); if(condition_2)action_2(); ...... if(condition_n)acition_n();}CheckforInputDoSomething優(yōu)點(diǎn)對于簡單的系統(tǒng)而言，便于編程和理解。沒有中斷的機(jī)制，程序運(yùn)行良好，不會出現(xiàn)隨機(jī)的問題。缺點(diǎn)有限的應(yīng)用領(lǐng)域。對于大量的I/O服務(wù)的應(yīng)用，不容易實(shí)現(xiàn)。大的程序不便于調(diào)試。循環(huán)輪詢系統(tǒng)適合于慢速和非?？焖俚暮唵蜗到y(tǒng)前后臺系統(tǒng)是中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一種后臺是一個(gè)循環(huán)輪詢系統(tǒng)一直在運(yùn)行。前臺是由一些中斷處理過程組成的。當(dāng)有一前臺事件(外部事件)發(fā)生時(shí)，引起中斷,進(jìn)行前臺處理,處理完成后又回到后臺(通常又稱主程序)。中斷1中斷2主程序中斷1中斷1中斷2初始化處理1事件1處理2事件2NYYNISR1ISR2前臺處理后臺處理ISR3前后臺系統(tǒng)需要考慮的是中斷的現(xiàn)場保護(hù)和恢復(fù)，中斷嵌套，中斷處理過程與主程序的協(xié)調(diào)(共享資源)問題。系統(tǒng)的性能主要由中斷延遲時(shí)間(Interruptlatencytime),響應(yīng)時(shí)間(responsetime)和恢復(fù)時(shí)間(recoverytime)來刻畫。單處理器多任務(wù)系統(tǒng)對于一個(gè)復(fù)雜的嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)來說，當(dāng)采用中斷處理程序加一個(gè)后臺主程序這種軟件結(jié)構(gòu)難以實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的、可靠的完成時(shí)存在一些互不相關(guān)的過程需要在一個(gè)計(jì)算機(jī)中同時(shí)處理時(shí)需要采用實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)！結(jié)構(gòu)由多個(gè)任務(wù)，多個(gè)中斷處理過程，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)組成的有機(jī)的整體。每個(gè)任務(wù)是順序執(zhí)行的，并行性通過操作系統(tǒng)來完成，任務(wù)間的相互通信和同步也需要操作系統(tǒng)的支持。單處理器多任務(wù)系統(tǒng)流程并發(fā)多任務(wù)：：：：：：后臺前臺ISRsTasks多任務(wù)系統(tǒng)多個(gè)順序執(zhí)行的程序并行運(yùn)行。宏觀上看，所有的程序同時(shí)運(yùn)行，每個(gè)程序運(yùn)行在自己獨(dú)立的CPU上。實(shí)際上，不同的程序是共享同一個(gè)CPU和其它硬件。因此，需要RTOS來對這些共享的設(shè)備和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。每個(gè)程序都被編制成無限循環(huán)的程序，等待特定的輸入，執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)等。這種程序模型將系統(tǒng)分成相對簡單的，相互合作的模塊。單處理器多任務(wù)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)將復(fù)雜的系統(tǒng)分解為相對獨(dú)立的多個(gè)線程，達(dá)到“分而制之”的目的，從而降低系統(tǒng)的復(fù)雜性。保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)的模塊化好，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性。單處理器多任務(wù)系統(tǒng)缺點(diǎn)需要采用一些新的軟件設(shè)計(jì)方法。需要增加功能：線程間的協(xié)調(diào)，同步和通信功能。需要對每一個(gè)共享資源互斥。導(dǎo)致線程間的競爭。需要使用RTOS，RTOS要增加系統(tǒng)的開銷。單處理器多任務(wù)系統(tǒng)多處理器多任務(wù)系統(tǒng)多任務(wù)可運(yùn)行在多個(gè)處理器上，由操作系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度，處理。宏觀上看是并發(fā)的，微觀上看也是并發(fā)的。多處理機(jī)系統(tǒng)分為緊耦合系統(tǒng)(tightly-coupledsystem)和松耦合系統(tǒng)(loosely-coupledsystem)兩種。本節(jié)提要14265為什么要學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的定義、特點(diǎn)及架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)、PC的區(qū)別嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域7嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法3嵌入式處理器及分類嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)、PC機(jī)的區(qū)別嵌入式系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)屬于嵌入式系統(tǒng)，故嵌入式系統(tǒng)的歷史 已經(jīng)有幾十年單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)有區(qū)別，只有嵌入式系統(tǒng) 的部分結(jié)構(gòu)和部分功能單片機(jī)數(shù)據(jù)處理能力有限、處理速度有限，不 能夠用于所有的嵌入式系統(tǒng)單片機(jī)不使用操作系統(tǒng)單片機(jī)無網(wǎng)絡(luò)功能目前嵌入式系統(tǒng)的主流是以32位嵌入式微處理器為核心的硬件設(shè)計(jì)和基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）的軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)多為4位、8位、16位機(jī)，不適合運(yùn)行操作系統(tǒng)，難以進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算及處理功能嵌入式系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)基于平臺的設(shè)計(jì)、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，單片機(jī)大多采用軟硬件流水設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是軟件設(shè)計(jì)（占70%左右的工作量），單片機(jī)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)所占比例基本相同嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)、PC機(jī)的區(qū)別嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)在學(xué)習(xí)方法上不同單片機(jī)學(xué)習(xí)一般從硬件入手，從硬件體系結(jié)構(gòu)、匯編語言到硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)可以從軟件入手，從應(yīng)用層編程到操作系統(tǒng)移植。硬件平臺設(shè)計(jì)較好，按單片機(jī)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)流程較難掌握通用計(jì)算機(jī)－看得見的計(jì)算機(jī)如：PC機(jī)、服務(wù)器、大型計(jì)算機(jī)等。顯示器主機(jī)鼠標(biāo)鍵盤硬件諸如主機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等看得見部件軟件通用計(jì)算機(jī)－看得見的計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)PC機(jī)嵌入式系統(tǒng)一般是專用系統(tǒng)，而PC是通用計(jì)算平臺嵌入式系統(tǒng)的資源比PC少得多嵌入式系統(tǒng)軟件故障帶來的后果比PC機(jī)大得多嵌入式系統(tǒng)一般采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)大都有成本、功耗的要求嵌入式系統(tǒng)得到多種微處理體系的支持嵌入式系統(tǒng)需要專用的開發(fā)工具本節(jié)提要14265為什么要學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的定義、特點(diǎn)及架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)、PC的區(qū)別嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域7嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法3嵌入式處理器及分類嵌入式應(yīng)用信息家電智能玩具軍事電子通信設(shè)備移動(dòng)存貯工控設(shè)備智能儀表汽車電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備消費(fèi)電子軍事國防電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式技術(shù)在交通管理、環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用交通管理在車輛導(dǎo)航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務(wù)方面，目前GPS設(shè)備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進(jìn)入了普通百姓的家庭，只需要幾千元水文資料實(shí)時(shí)監(jiān)測，防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測、堤壩安全，地震監(jiān)測網(wǎng)，實(shí)時(shí)氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測。加油站停車場管理……基于RTLinux的仿人機(jī)器人高48cm

重:6kg

靈活性：20DOF操作系統(tǒng):RT-Linux

接口形式:USB1.0(12Mbps)響應(yīng)周期:1ms

能源：DC24Vx6.2A(150W)制造：富士通據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年只有2%左右的計(jì)算機(jī)芯片是用在臺式PC或膝上電腦上的。用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造的CPU，每年大概有10---20億片。每年大約有1萬個(gè)新的嵌入式系統(tǒng)投入產(chǎn)生，而且越來越多的系統(tǒng)需要復(fù)雜的嵌入式操作系統(tǒng)。如：手持設(shè)備市場。2000年的全球產(chǎn)銷量為1290萬部，2004年約為6340萬部。巨大的市場計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)用以及納米微電子技術(shù)的突破，正有力推動(dòng)著21世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)，商業(yè)活動(dòng)科學(xué)試驗(yàn)和家庭生活等領(lǐng)域自動(dòng)化和信息化進(jìn)程。嵌入式產(chǎn)品的巨大商機(jī)－－全過程自動(dòng)化產(chǎn)品制造、大范圍電子商務(wù)活動(dòng)、高度協(xié)同科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及現(xiàn)代化家庭起居。你接觸的每一樣?xùn)|西將裝有芯片和嵌入式軟件。創(chuàng)新的機(jī)遇通用計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)是壟斷的。嵌入式系統(tǒng)與技術(shù)是一個(gè)分散的工業(yè)，充滿競爭、機(jī)遇與創(chuàng)新。沒有哪一個(gè)系列的處理器和操作系統(tǒng)能夠壟斷全部市場即便在體系結(jié)構(gòu)上存在著主流，但各不相同的應(yīng)用領(lǐng)域決定了不可能有少數(shù)公司，少數(shù)產(chǎn)品壟斷全部市場。因此嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的產(chǎn)品和技術(shù)，必然是高度分散的，留給各個(gè)行業(yè)的中小規(guī)模高技術(shù)公司的創(chuàng)新余地很大。本節(jié)提要14265為什么要學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的定義、特點(diǎn)及架構(gòu)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)、PC的區(qū)別嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域7嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)方法3嵌入式處理器及分類嵌入式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢軟件設(shè)計(jì)比重日益突出組件設(shè)計(jì)技術(shù)SOC硬件軟件化

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經(jīng)濟(jì)性 要很便宜，讓更多的人能買得起；

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小型化（筆記本、PDA） 人們攜帶方便；

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可靠性（汽車VCD，跳動(dòng)問題） 能夠在一般環(huán)境條件下或者是苛刻的環(huán)境條件下運(yùn)行；

宏觀方面發(fā)展趨勢

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高速度（飛機(jī)剎車系統(tǒng)） 能夠迅速地完成數(shù)據(jù)計(jì)算或數(shù)據(jù)傳輸；

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智能性（知識推理、模糊查詢、識別、感知運(yùn)動(dòng)） 使人們用起來更習(xí)慣，對人們更有使用價(jià)值。宏觀方面發(fā)展趨勢嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢新的挑戰(zhàn)：支持日趨增長的功能密度靈活的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接輕便的移動(dòng)應(yīng)用多媒體的信息處理、低功耗、人機(jī)界面友好互動(dòng)支持二次開發(fā)和動(dòng)態(tài)升級等嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢形成行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)：行業(yè)性嵌入式軟硬件平臺嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心的系統(tǒng)，不會象PC一樣只有一種平臺。吸取PC的成功經(jīng)驗(yàn)，形成不同行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)具有開放、設(shè)計(jì)技術(shù)共享、軟硬件重用、構(gòu)件兼容、維護(hù)方便和合作生產(chǎn)的特點(diǎn)，是增強(qiáng)行業(yè)性產(chǎn)品競爭能力的有效手段。如歐共體汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟規(guī)定以O(shè)SEK標(biāo)準(zhǔn)作為開發(fā)汽車嵌入式系統(tǒng)的公用平臺和應(yīng)用編程接口嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢面向應(yīng)用領(lǐng)域的、高度集成的、以32位嵌入式微處理器為核心的SoC（SystemOnChip）將成為應(yīng)用主流SoC給系統(tǒng)帶來高性能之外更多更重要的好處穩(wěn)定性、體積、散熱、功耗···處理器外設(shè)存儲器I/O“Systemonboard”“Systemonchip”USB以太網(wǎng)memoryExternalMemoryCPUAddressDataCacheBusInterfaceWriteBufferMMU/MPURRWWWW(R/W)

外設(shè)如USB、LCD

控制器等擴(kuò)展芯片內(nèi)核（core）處理器存儲器子系統(tǒng)SoC的片內(nèi)外設(shè)系統(tǒng)的片外設(shè)備處理器（Processor）芯片（SoC）系統(tǒng)（System）嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨