廠里硬件高手分享嵌入式基礎

發表時間:2020-09-24 09:34:45 人氣:558

1.嵌入式系統的定義

一種完全嵌入受控器件內部,為特定應用而設計的專用計算機系統。其核心由一個或幾個預先編程以用來執行少數幾項任務的微處理器或者微控制器組成。所有帶有數字接口的設備都使用嵌入式系統,所有帶有數字接口的設備都使用嵌入式系統,如手表,微波爐,錄像機,汽車等。


2. 嵌入式系統發展

1)單片微型計算機(SCM)階段,即單片機時代:系統功能由匯編語言實現。這一時代系統硬件:單片機。軟件:無操作系統。主要特點:系統結構相對單一,處理效率低,存儲容量十分有限,幾乎無用戶接口。

2)微控制器(MUC)階段,:主要技術方向:不斷擴展對象系統要求的各種外圍電路和接口電路,突顯其對象的智能化控制能力這一階段基礎:嵌入式微處理器。這一階段核心:簡單操作系統。主要特點:硬件使用嵌入式微處理器,微處理器的種類繁多,通用性弱;系統開銷小,效率較高。

3)片上系統(SOC):主要特點:嵌入式系統能夠運行于各種不同的微處理器上,兼容性好,操作系統的內核小,效果好。

4)internet為標志的嵌入式系統:嵌入式網絡化主要表現:一方面是嵌入式處理器集成了網絡接口另一方面是嵌入式設備應用于網絡環境中。


3. 實時系統

指能夠在指定或者確定的時間內完成系統功能和外部或內部,同步或異步時間作出響應的系統。實時系統應該具有在事先定義的時間范圍內識別和處理離散事件的能力;系統能夠處理和存儲控制系統所需要的大量數據。


4. 實時性分類

1)硬實性:應用的最大需求能夠得到完全滿足,否則會造成重大事故

2)軟實性:某些應用雖然提出時間要求,但是實時任務偶爾違反這種要求不會對系統運行或環境造成嚴重影響?;蛘咭部梢岳斫獬?,軟實行對運行時間沒有嚴格的卡死,而是安排了在運行時間里實時任務能夠按優先級執行的順序執行。特點:

a)可預測性:系統對實時任務的執行時間進行判斷,確定是否能夠滿足任務的時限要求。

i.分類:硬件延遲的可預測性

ii.軟件系統的可預測性(應用程序和響應時間)

iii.操作系統的可預測性(實時原語,調度函數等運行開銷有限,以保證應用程序執行時間的有界性)

b)可靠性:提高可靠性方法:靜態分析,保留資源,冗余配置等使系統在最壞情況下都能正常工作或避免損失。

c)交互作用:外部物理環境(通常是被控子系統)是實時系統不可缺少的組成部分,計算機系統一般是控制系統。兩者相互作用構成完整的實時系統。


5. 嵌入式微處理器體系結構

1)馮諾依曼體系結構。

2)哈佛體系結構。

3)CISC(復雜指令集計算機)和RISC(精簡指令集計算機)。

4)流水線技術:指在程序操作執行時多條指令重疊進行操作的一種并行處理實現技術。


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