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嵌入式系統特點

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嵌入式系統是面向使用者、面向產品、面向應用的,它必須與具體應用相結合才會具有生命力、才更具有優勢。因此可以這樣理解上述三個面向的含義,即嵌入式系統是與應用緊密結合的,它具有很強的專用性,必須結合實際系統需求進行合理的裁減利用。

嵌入式系統特點

嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術和各個行業的具體應用相結合後的產物,這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識整合系統。所以,介入嵌入式系統行業,必須有一個正確的定位。例如Palm之所以在PDA領域佔有70%以上的市場,就是因為其立足於個人電子消費品,著重發展圖形介面和多工管理;而風河的Vxworks之所以在火星車上得以應用,則是因為其高實時性和高可靠性。

嵌入式系統必須根據應用需求對軟硬體進行裁剪,滿足應用系統的功能、可靠性、成本、體積等要求。所以,如果能建立相對通用的軟硬體基礎,然後在其上開發出適應各種需要的系統,是一個比較好的發展模式。目前的嵌入式系統的核心往往是一個只有幾K到幾十K微核心,需要根據實際的.使用進行功能擴充套件或者裁減,但是由於微核心的存在,使得這種擴充套件能夠非常順利的進行。

實際上,嵌入式系統本身是一個外延極廣的名詞,凡是與產品結合在一起的具有嵌入式特點的控制系統都可以叫嵌入式系統,而且有時很難以給它下一個準確的定義。現在人們講嵌入式系統時,某種程度上指近些年比較熱的具有作業系統的嵌入式系統,本文在進行分析和展望時,也沿用這一觀點。

一般而言,嵌入式系統的構架可以分成四個部分:處理器、儲存器、輸入輸出(I/O)和軟體(由於多數嵌入式裝置的應用軟體和作業系統都是緊密結合的,在這裡我們對其不加區分,這也是嵌入式系統和一般的PC作業系統的最大區別)。

這些年來掀起了嵌入式系統應用熱潮的原因主要有幾個方面:一是晶片技術的發展,使得單個晶片具有更強的處理能力,而且使整合多種介面已經成為可能,眾多晶片生產廠商已經將注意力集中在這方面。另一方面的原因就是應用的需要,由於對產品可靠性、成本、更新換代要求的提高,使得嵌入式系統逐漸從純硬體實現和使用通用計算機實現的應用中脫穎而出,成為近年來令人關注的焦點。

  從上面的定義,我們可以看出嵌入式系統的幾個重要特徵:

1.系統核心小。由於嵌入式系統一般是應用於小型電子裝置的,系統資源相對有限,所以核心較之傳統的作業系統要小得多。比如Enea公司的OSE分散式系統,核心只有5K,而Windows的核心?簡直沒有可比性。

2.專用性強。嵌入式系統的個性化很強,其中的軟體系統和硬體的結合非常緊密,一般要針對硬體進行系統的移植,即使在同一品牌、同一系列的產品中也需要根據系統硬體的變化和增減不斷進行修改。同時針對不同的任務,往往需要對系統進行較大更改,程式的編譯下載要和系統相結合,這種修改和通用軟體的“升級”是完全兩個概念。

3.系統精簡。嵌入式系統一般沒有系統軟體和應用軟體的明顯區分,不要求其功能設計及實現上過於複雜,這樣一方面利於控制系統成本,同時也利於實現系統安全。

4.高實時性的系統軟體(OS)是嵌入式軟體的基本要求。而且軟體要求固態儲存,以提高速度;軟體程式碼要求高質量和高可靠性。

5.嵌入式軟體開發要想走向標準化,就必須使用多工的作業系統。嵌入式系統的應用程式可以沒有作業系統直接在晶片上執行;但是為了合理地排程多工、利用系統資源、系統函式以及和專家庫函式介面,使用者必須自行選配RTOS(Real-Time Operating System)開發平臺,這樣才能保證程式執行的實時性、可靠性,並減少開發時間,保障軟體質量。

6.嵌入式系統開發需要開發工具和環境。由於其本身不具備自舉開發能力,即使設計完成以後使用者通常也是不能對其中的程式功能進行修改的,必須有一套開發工具和環境才能進行開發,這些工具和環境一般是基於通用計算機上的軟硬體裝置以及各種邏輯分析儀、混合訊號示波器等。開發時往往有主機和目標機的概念,主機用於程式的開發,目標機作為最後的執行機,開發時需要交替結合進行。

7.嵌入式系統與具體應用有機結合在一起,升級換代也是同步進行。因此,嵌入式系統產品一旦進入市場,具有較長的生命週期。

8.為了提高執行速度和系統可靠性,嵌入式系統中的軟體一般都固化在儲存器晶片中。