嵌入式系統(tǒng)的特點
發(fā)布時間:2009/1/17 0:00:00 訪問次數(shù):722
從嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成上看,嵌入式系統(tǒng)是集軟硬件于一體的、可獨立工作的計算機系統(tǒng);從外觀上看,嵌入式系統(tǒng)像是一個“可編程”的電子“器件”;從功能上看,它是對宿主對象進行 控制,使其具有“智能”的控制器。從應(yīng)用的角度看,嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)相比,有如下一些特點:
●專用性強。由于嵌入式系統(tǒng)通常是面向某個特定應(yīng)用的,所以嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟 件,尤其是軟件,都是為特定用戶群來設(shè)計的,它通常都具有某種專用性的特點。
●實時性好。目前,嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制、數(shù)據(jù)采集、傳輸通信等場合,主要用來對宿主對象進行控制,所以都對嵌入式系統(tǒng)有或多或少的實時性。例如,對嵌入在武器裝各中的嵌入式系統(tǒng)、在火箭中的嵌入式系統(tǒng)、一些工業(yè)控制裝置中的控制系統(tǒng)等應(yīng)用中的實時性要求就極高。也正因為這種要求,在硬件上嵌人式系統(tǒng)極少使用存取速度慢的磁盤等存儲器,在軟件上更是加以精心設(shè)計,從而可使嵌入式系統(tǒng)快速地響應(yīng)外部事件。當(dāng)然,隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的擴展,有些系統(tǒng)對實時性要求也并不是很高,例如近年來發(fā)展速度比較快的手持式計算機、掌上電腦等。但總體來說,實時性是對嵌入式系統(tǒng)的普遍要求,是設(shè)計者和用戶重點考慮的一個重要指標。
●可裁剪性好。從嵌人式系統(tǒng)專用性的特點來看,作為嵌入式系統(tǒng)的供應(yīng)者,理應(yīng)提供各式各樣的硬件和軟件以各選用。但是,這樣做勢必會提高產(chǎn)品的成本。為了既不提高成本,又滿足專用性的需要,嵌入式系統(tǒng)的供應(yīng)者必須采取相應(yīng)措施使產(chǎn)品在通用和專用之間進行某種平衡。目前的做法是,把嵌人式系統(tǒng)硬件和操作系統(tǒng)設(shè)計成可裁剪的,以便使嵌入式系統(tǒng)開發(fā)入員根據(jù)實際應(yīng)用需要來量體裁衣,去除冗余,從而使系統(tǒng)在滿足應(yīng)用要求的前提下達到最精簡的配置。
●可靠性高。由于有些嵌入式系統(tǒng)所承擔(dān)的計算任務(wù)涉及產(chǎn)品質(zhì)量、人身設(shè)各安全、國家機密等重大事務(wù),加之有些嵌入式系統(tǒng)的宿主對象要工作在無人值守的場合,例如危險性高的工業(yè)環(huán)境中、內(nèi)嵌有嵌入式系統(tǒng)的儀器儀表中、在人際罕至的氣象檢測系統(tǒng)中以及為偵察敵方行動的小型智能裝置中等。所以與普通系統(tǒng)相比較,對嵌入式系 統(tǒng)可靠性的要求極高。
●功耗低。有很多嵌入式系統(tǒng)的宿主對象都是一些小型應(yīng)用系統(tǒng),例如移動電話、pda、 mp3、飛機、艦船、數(shù)碼相機等,這些設(shè)各不可能配各容量較大的電源,因此低功耗一直是嵌入式系統(tǒng)最求的目標。當(dāng)然也是為了降低系統(tǒng)的功耗,嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般不存儲于磁盤等載體中,而都固化在存儲器芯片或單片系統(tǒng)的存儲器之中。
嵌入式系統(tǒng)的硬件部分看起來與通用計算機系統(tǒng)沒有什么區(qū)別,也由處理器、存儲器、外部設(shè)各、i/o接口、圖形控制器等部分組成。但根據(jù)嵌人式系統(tǒng)應(yīng)用上的特點,致使嵌人式系 統(tǒng)在硬件的選用方面還是與通用計算機系統(tǒng)有較大區(qū)別的。
為滿足嵌入式系統(tǒng)在速度、體積和功耗上的要求,像操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、特殊數(shù)據(jù)等需要長期保存的數(shù)據(jù),通常不使用磁盤這類具有大容量且速度較慢的存儲介質(zhì),而大多使用eprom、eeprom或閃存(flash memory)。其中,由于閃存具有在正常工作電壓和電流的條件下進行擦除和重寫的特點,系統(tǒng)可像使用磁盤那樣“在線”地改變其內(nèi)容,加之近年來閃存的容量越來越大,價格越來越低,所以現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)一般都采用閃存來作為永久性數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)。
除了a/d或d/a轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)接口、dsp等一些通用外圍芯片之外,為適應(yīng)專用性的要求,嵌入式系統(tǒng)通常還要使用一些專用外圍芯片(application specific integrated circuit,asic)。這些asic芯片一般是由具體設(shè)各生產(chǎn)商自行開發(fā)的具有高速或高性能的專用芯片,也正是這些芯片形成了設(shè)各生產(chǎn)商的知識產(chǎn)權(quán)。
根據(jù)實際應(yīng)用和規(guī)模的不同,有些嵌入式系統(tǒng)要采用外部總線。一般而言,經(jīng)過變形和改進的pci總線是嵌入式系統(tǒng)采用最多的總線,這種總線也被稱做cpci(compect pci)。這種總線主要是為需要在工業(yè)環(huán)境中連續(xù)運行的設(shè)各而設(shè)計的,有其自己的一套標準。在邏輯上cpci總線是pci總線的擴充,其基本部分與poi總線基本一致,這樣就保證了為pci總線開發(fā)的驅(qū)動程序不加任何修改就可用于pci總線。
為了降低成本,減小設(shè)各的體積,在條件允許的情況下,有些嵌人式系統(tǒng)還采用速度比較低、容量比較小的pc/104等由isa變形而來的總線?傊S著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的迅速擴張,系統(tǒng)越來越趨于個性化,嵌入式系統(tǒng)根據(jù)自身特點采用總線的種類也越來越多。
另外,為了對嵌入式處理器內(nèi)部電路進行測試,處理器芯片普遍采用了邊界掃描測試技術(shù)jtag.
歡迎轉(zhuǎn)載,信息來自維庫電子市場網(wǎng)(www.dzsc.com)
從嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成上看,嵌入式系統(tǒng)是集軟硬件于一體的、可獨立工作的計算機系統(tǒng);從外觀上看,嵌入式系統(tǒng)像是一個“可編程”的電子“器件”;從功能上看,它是對宿主對象進行 控制,使其具有“智能”的控制器。從應(yīng)用的角度看,嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)相比,有如下一些特點:
●專用性強。由于嵌入式系統(tǒng)通常是面向某個特定應(yīng)用的,所以嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟 件,尤其是軟件,都是為特定用戶群來設(shè)計的,它通常都具有某種專用性的特點。
●實時性好。目前,嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制、數(shù)據(jù)采集、傳輸通信等場合,主要用來對宿主對象進行控制,所以都對嵌入式系統(tǒng)有或多或少的實時性。例如,對嵌入在武器裝各中的嵌入式系統(tǒng)、在火箭中的嵌入式系統(tǒng)、一些工業(yè)控制裝置中的控制系統(tǒng)等應(yīng)用中的實時性要求就極高。也正因為這種要求,在硬件上嵌人式系統(tǒng)極少使用存取速度慢的磁盤等存儲器,在軟件上更是加以精心設(shè)計,從而可使嵌入式系統(tǒng)快速地響應(yīng)外部事件。當(dāng)然,隨著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的擴展,有些系統(tǒng)對實時性要求也并不是很高,例如近年來發(fā)展速度比較快的手持式計算機、掌上電腦等。但總體來說,實時性是對嵌入式系統(tǒng)的普遍要求,是設(shè)計者和用戶重點考慮的一個重要指標。
●可裁剪性好。從嵌人式系統(tǒng)專用性的特點來看,作為嵌入式系統(tǒng)的供應(yīng)者,理應(yīng)提供各式各樣的硬件和軟件以各選用。但是,這樣做勢必會提高產(chǎn)品的成本。為了既不提高成本,又滿足專用性的需要,嵌入式系統(tǒng)的供應(yīng)者必須采取相應(yīng)措施使產(chǎn)品在通用和專用之間進行某種平衡。目前的做法是,把嵌人式系統(tǒng)硬件和操作系統(tǒng)設(shè)計成可裁剪的,以便使嵌入式系統(tǒng)開發(fā)入員根據(jù)實際應(yīng)用需要來量體裁衣,去除冗余,從而使系統(tǒng)在滿足應(yīng)用要求的前提下達到最精簡的配置。
●可靠性高。由于有些嵌入式系統(tǒng)所承擔(dān)的計算任務(wù)涉及產(chǎn)品質(zhì)量、人身設(shè)各安全、國家機密等重大事務(wù),加之有些嵌入式系統(tǒng)的宿主對象要工作在無人值守的場合,例如危險性高的工業(yè)環(huán)境中、內(nèi)嵌有嵌入式系統(tǒng)的儀器儀表中、在人際罕至的氣象檢測系統(tǒng)中以及為偵察敵方行動的小型智能裝置中等。所以與普通系統(tǒng)相比較,對嵌入式系 統(tǒng)可靠性的要求極高。
●功耗低。有很多嵌入式系統(tǒng)的宿主對象都是一些小型應(yīng)用系統(tǒng),例如移動電話、pda、 mp3、飛機、艦船、數(shù)碼相機等,這些設(shè)各不可能配各容量較大的電源,因此低功耗一直是嵌入式系統(tǒng)最求的目標。當(dāng)然也是為了降低系統(tǒng)的功耗,嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般不存儲于磁盤等載體中,而都固化在存儲器芯片或單片系統(tǒng)的存儲器之中。
嵌入式系統(tǒng)的硬件部分看起來與通用計算機系統(tǒng)沒有什么區(qū)別,也由處理器、存儲器、外部設(shè)各、i/o接口、圖形控制器等部分組成。但根據(jù)嵌人式系統(tǒng)應(yīng)用上的特點,致使嵌人式系 統(tǒng)在硬件的選用方面還是與通用計算機系統(tǒng)有較大區(qū)別的。
為滿足嵌入式系統(tǒng)在速度、體積和功耗上的要求,像操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、特殊數(shù)據(jù)等需要長期保存的數(shù)據(jù),通常不使用磁盤這類具有大容量且速度較慢的存儲介質(zhì),而大多使用eprom、eeprom或閃存(flash memory)。其中,由于閃存具有在正常工作電壓和電流的條件下進行擦除和重寫的特點,系統(tǒng)可像使用磁盤那樣“在線”地改變其內(nèi)容,加之近年來閃存的容量越來越大,價格越來越低,所以現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)一般都采用閃存來作為永久性數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)。
除了a/d或d/a轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)接口、dsp等一些通用外圍芯片之外,為適應(yīng)專用性的要求,嵌入式系統(tǒng)通常還要使用一些專用外圍芯片(application specific integrated circuit,asic)。這些asic芯片一般是由具體設(shè)各生產(chǎn)商自行開發(fā)的具有高速或高性能的專用芯片,也正是這些芯片形成了設(shè)各生產(chǎn)商的知識產(chǎn)權(quán)。
根據(jù)實際應(yīng)用和規(guī)模的不同,有些嵌入式系統(tǒng)要采用外部總線。一般而言,經(jīng)過變形和改進的pci總線是嵌入式系統(tǒng)采用最多的總線,這種總線也被稱做cpci(compect pci)。這種總線主要是為需要在工業(yè)環(huán)境中連續(xù)運行的設(shè)各而設(shè)計的,有其自己的一套標準。在邏輯上cpci總線是pci總線的擴充,其基本部分與poi總線基本一致,這樣就保證了為pci總線開發(fā)的驅(qū)動程序不加任何修改就可用于pci總線。
為了降低成本,減小設(shè)各的體積,在條件允許的情況下,有些嵌人式系統(tǒng)還采用速度比較低、容量比較小的pc/104等由isa變形而來的總線?傊S著嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的迅速擴張,系統(tǒng)越來越趨于個性化,嵌入式系統(tǒng)根據(jù)自身特點采用總線的種類也越來越多。
另外,為了對嵌入式處理器內(nèi)部電路進行測試,處理器芯片普遍采用了邊界掃描測試技術(shù)jtag.
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