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嵌入式系统特性

发布于:2013-02-20  |   作者:广州网站建设  |   已聚集:人围观
 嵌入式系统特性
嵌入式系统的应用越来越广泛。这是因为嵌入式系统具有功能特定、规模可变、扩展灵活、有一定的实时性和稳定性、系统内核比较小等特点。
1.1.1  功能特定性
应该说基本上所有的嵌入式系统都具有一些特定的功能。如一个IP转串口的小型嵌入式设备,其主要功能就是把IP(TCP/UDP)数据转成RS232数据,或者把RS232数据转成TCP/UDP数据。也正是基于这样特定和单一的功能,才能把这类嵌入式设备做得体积小巧并且价格低廉。应用于专业领域的嵌入式系统通常都具有执行特定功能的特性。在本书后4章介绍的几个实例同样都具有这个特点。比如说第9章介绍的基于S3C2510处理器的IP编解码器,其主要功能就是完成模拟视、音频数据与网络TS/PS流媒体数据流之间的转换的。
嵌入式系统的这个特性要求设计者在实际设计嵌入式系统的时候一定要做详尽的需求分析,把系统的功能定义清晰,真正地了解客户的需求是做好设计的前提。另外一点,如果在系统中增加一些不必要的功能不仅是开发时间上与经费上的浪费,也带来了系统整体性价比的降低,同样也会带来系统成本的增加。           广州网站建设
1.1.2  规模可变性
这里的规模可变主要指嵌入式系统主要是以微处理器与周边器件构成核心的,其规模可以变化。嵌入式处理器可以从8位到16位,到32位甚至到64位的都有。也正是基于这个特点,推荐嵌入式系统开发工程师在实际的开发过程中先设计与调试系统中基本不会变的那个部分--通常都是指嵌入式处理器核心电路部分,也就是本书中提到的小系统部分,然后再根据实际的应用扩展其外围接口。当然,这里的规模可变也和具体应用有很大的关系。比如说在第9章介绍的IP编解码器设计中,实例中并没有扩展USB接口,主要原因就是在实例的实际应用中没有对USB扩展的需求。如果客户的需求中要求可以通过USB接口的文件传输来修改IP编解码器配置参数的话,那么根据这个需求设计出来的系统就应该扩展USB接口。由于嵌入式处理器内部集成的外围接口丰富,所以也使得一般的嵌入式系统都具有很强的规模可伸缩性。
嵌入式系统的这个特点给开发人员在系统设计过程中带来了很大的灵活性。在需要变化的时候,使系统的设计可以快速地进行扩展来适应需求。比如系统内存的增加、系统外围接口的扩展等,都是很容易实现的,但前提是在系统设计的时候已经考虑到了这部分的扩展冗余。也就是说设计师在设计系统的时候,要适当地考虑一下系统以后的扩展性。最方便的就是通过一些跳线或者串联0Ω电阻等方法做一些简单扩展等。
1.1.3  实时性与稳定性
嵌入式系统因其应用情况通常会对时序和稳定性有一定的要求,也正是这样就出现了实时嵌入式系统等更深层次的系统。常见的实时嵌入式系统有RT Linux、Nucleus、VxWorks等。大家所熟知的火星探测器上使用的操作系统其实就是一个实时性很高的嵌入式系统,上面使用的操作系统就是美国风河系统公司(Wind River System)的VxWorks操作系统。现在发展越来越快的GPS车辆实时监控系统中同样也对时序和稳定性有一定的需求。车辆移动端的控制器要根据GPS的秒信号与整个系统做时钟同步,从而实现移动端数据的分时按时间片向数据中心上报。在工控领域中应用的嵌入式系统对时序和稳定性的要求更高,一般这样的设备通常是系统不间断地运行,需要面对较为恶劣的温度和湿度环境。
1.1.4  系统的其他特性
嵌入式系统除了具有以上几个特性外,还具有系统内核小、专用性强、系统小而精、使用多任务操作系统、有专门的开发配套工具等特点。
1)系统内核小
因为嵌入式系统一般都是应用于小型电子装置,所以系统资源相对有限,其内核也比传统的操作系统小很多,小的有几千字节,大的也不过几十兆。嵌入式操作系统内核比较小的有uC/OS-II和Nucleus等,相对较大就是Microsoft的Windows Mobile 操作系统,其内核也只有几十兆,比PC机上运行的其他操作系统规模小得多。
2)专用性强
嵌入式系统的个性化很强,软件和硬件的结合紧密,一般都针对硬件进行系统的移植,同时针对不同的任务,系统软件也需要更改一定程序,程序的编译下载要和系统相结合。
3)系统精简
早期的嵌入式系统,系统软件和应用软件没有明显的区分,不要求其功能的设计过于复杂。不过这也带来了开发上的不方便,也就是说如果不把系统软件和上层应用软件区分开的话,每一次修改软件,都要把系统软件和上层软件一起编译调试,会带来开发时间上的浪费。
4)高实时性
高实时性的操作系统软件是嵌入式软件的基本要求,软件一般都要求固化和存储的。通常嵌入式系统中的软件都是存储在Flash中的。上电之后,才把这些软件中的部分调入RAM区运行。
5)使用多任务的操作系统
嵌入式软件逐渐走向标准化,所以一般都使用多任务的操作系统。嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统在芯片上直接运行,但是为了合理地调度多个任务,充分利用系统资源、系统函数等,推荐选用RTOS开发平台。                        广州网站建设
6)具有专门的开发工具和开发环境
由于嵌入式系统本身不具备自主开发能力,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,以及各种仪器仪表等。开发时一般分为主机(HOST)和目标机(TARGET)两个概念,主机用于程序开发,目标机作为最后的执行机。通常都是在主机上建立基于目标机的编译环境,编译目标机要运行的代码,然后把编译出来的可执行二进制代码通过主机和目标机之间的某种通信接口与协议传输到目标机上进行烧录和运行。
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