厂里硬件高手分享嵌入式基础

发表时间:2020-09-24 09:34:45 人气:925

1.嵌入式系统的定义

一种完全嵌入受控器件内部,为特定应用而设计的专用计算机系统。其核心由一个或几个预先编程以用来执行少数几项任务的微处理器或者微控制器组成。所有带有数字接口的设备都使用嵌入式系统,所有带有数字接口的设备都使用嵌入式系统,如手表,微波炉,录像机,汽车等。


2. 嵌入式系统发展

1)单片微型计算机(SCM)阶段,即单片机时代:系统功能由汇编语言实现。这一时代系统硬件:单片机。软件:无操作系统。主要特点:系统结构相对单一,处理效率低,存储容量十分有限,几乎无用户接口。

2)微控制器(MUC)阶段,:主要技术方向:不断扩展对象系统要求的各种外围电路和接口电路,突显其对象的智能化控制能力这一阶段基础:嵌入式微处理器。这一阶段核心:简单操作系统。主要特点:硬件使用嵌入式微处理器,微处理器的种类繁多,通用性弱;系统开销小,效率较高。

3)片上系统(SOC):主要特点:嵌入式系统能够运行于各种不同的微处理器上,兼容性好,操作系统的内核小,效果好。

4)internet为标志的嵌入式系统:嵌入式网络化主要表现:一方面是嵌入式处理器集成了网络接口另一方面是嵌入式设备应用于网络环境中。


3. 实时系统

指能够在指定或者确定的时间内完成系统功能和外部或内部,同步或异步时间作出响应的系统。实时系统应该具有在事先定义的时间范围内识别和处理离散事件的能力;系统能够处理和存储控制系统所需要的大量数据。


4. 实时性分类

1)硬实性:应用的最大需求能够得到完全满足,否则会造成重大事故

2)软实性:某些应用虽然提出时间要求,但是实时任务偶尔违反这种要求不会对系统运行或环境造成严重影响。或者也可以理解成,软实行对运行时间没有严格的卡死,而是安排了在运行时间里实时任务能够按优先级执行的顺序执行。特点:

a)可预测性:系统对实时任务的执行时间进行判断,确定是否能够满足任务的时限要求。

i.分类:硬件延迟的可预测性

ii.软件系统的可预测性(应用程序和响应时间)

iii.操作系统的可预测性(实时原语,调度函数等运行开销有限,以保证应用程序执行时间的有界性)

b)可靠性:提高可靠性方法:静态分析,保留资源,冗余配置等使系统在最坏情况下都能正常工作或避免损失。

c)交互作用:外部物理环境(通常是被控子系统)是实时系统不可缺少的组成部分,计算机系统一般是控制系统。两者相互作用构成完整的实时系统。


5. 嵌入式微处理器体系结构

1)冯诺依曼体系结构。

2)哈佛体系结构。

3)CISC(复杂指令集计算机)和RISC(精简指令集计算机)。

4)流水线技术:指在程序操作执行时多条指令重叠进行操作的一种并行处理实现技术。


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