内容发布更新时间 : 2024/5/2 21:49:28星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
第一章 嵌入式系统概述
1.1 嵌入式系统
1.1.1 系统
系统是一种根据固定的计划、程序或者规则进行工作、组织或者执行一项或多项任务的方式。系统也是一种工作安排方法，其所有单元能够按照一定的计划或者程序装配在一起，共同完成工作任务。
1.1.2 嵌入式系统
嵌入式系统是控制、监视、或辅助某个设备‘机器甚至工厂运行的设备。它具备 4 个特征：
1、用来执行特定的功能 2、以微型计算机和外围设备构成核心 3、具有严格的时序与稳定度 4、全自定操作循环工作
还可以用文字总结嵌入式系统的概念：嵌入式系统一般指非 PC 系统，有计算机功能但又不称为计算机设备，它以应用为中心，软硬件可裁减，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统的基本架构如下图所示：
1.2 嵌入式系统硬件
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般具备 4 个特点。 1、对实时和多任务有很强的支持力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时操作系统的执行时间减少到最低限度
2、具有功能很强的存储区保护功能，这是由于嵌入式系统的软件结构已经模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有
利于软件诊断。
3、可扩展的处理器结构，以便能够迅速地扩展满足应用的高性能的嵌入式微处理器 4、嵌入式微处理器的功耗要求必须很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备，对于靠电池供电的嵌入式系统更是如此，功耗往往在 mW 甚至 uW 级。
1.2.1 嵌入式微处理器
嵌入式微处理器，它的基础是通用计算机的 CPU。在应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用有关的母板功能，这样才可以大幅度减少系统的体积和功耗。
嵌入式微处理器具有体积小，重量轻，成本低，可靠性高的优点，但是在电路板上必须包括 ROM，RAM，总线接口，各种外设等器件。
嵌入式处理器目前主要有 Am186/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS系列
1.2.2 嵌入式微控制器
嵌入式微控制器，又称为单片机，顾名思义就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。嵌入式微控制器一般以某一种内核为核心，芯片内部集成 ROM/Flash、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、PWM、AD、DA、IIC、SPI、CAN 等等各种功能的外设。
和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减少，从而使功耗和成本下降、可靠性高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流，其片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。
嵌入式微控制器目前品种和数量最多。比较有代表性的是 8051、MCS-96、MC68H 系列。如今 ST 推出的高性能 STM8 系列的 8 位机以及 STM32 的 32 位机。
1.2.3 嵌入式 DSP 处理器
嵌入式 DSP 处理器对嵌入式系统结构和指令做了特殊的设计，使其适合于执行 DSP 算法，编译效率较高，指令执行速度也较快。在数字滤波、FFT、谱分析等方面 DSP 算法正在大量进入嵌入式领域，DSP 应用正从通用单片机中以普通指令实现 DSP 功能，过渡到采用嵌入式 DSP 处理器。
嵌入式 DSP 处理器比较有代表性的产品时 Texas Instruments 的 TMS320 系列和飞思卡尔的 DSP56000 系列。
1.2.4 嵌入式偏上系统
随着 EDI 的推广和 VLSI 设计的普及化，半导体工艺的迅速发展，在一个硅片上实现一个更为复杂系统的时代已经来临，这就是 System on Chip（SoC）。
1.3 嵌入式系统中软件系统
嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入式系统设计的重要组成部分，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。
嵌入式操作系统往往也是实时操作系统，常见的嵌入式操作系统有 Windows CE、嵌入式 Linux、VxWorks、uC/OS-II、eCos、QNX、Android、Symbian 等。 实时操作系统是对逻辑和时序要求非常严格的系统，如果逻辑和时序出现偏差，将会引起严重后果。即实时系统是必须能在确定的时间内执行特定功能，并能对外部的异步事件作出相应的计算机系统，实时系统对相应时间有严格要求。
实时多任务操作系统是指具有多任务调度和资源管理功能的实时系统，即所谓的嵌入式操作系统，它往往具有以下特点：
1、实时性，即在确定的时间内执行特定功能和对中断做出相应。
2、体积小，一般为几 KB 到几百 KB。
3、可裁剪，即嵌入式操作系统采用模块化设计，可根据需要选择特定的功能模块。 4、健壮性，即具有很好的运行稳定性。
5、可移植性，即可以运行于多种嵌入式平台上。
6、可固化性，即嵌入式操作系统可固化在嵌入式系统的 Flash 芯片内。
7、提供设备驱动和应用程序接口，即用户可以借助嵌入式操作系统使用和管理系统资源。
8、提供图形用户界面和网络功能。