嵌入式系统的概念

嵌入式系统的概念

一、嵌入式系统的概念着重理解嵌入的概念主要从三个方面上来理解。

1、从硬件上，将基于CPU 的处围器件，整合到CPU 芯片内部，比如早期基于

X86 体系结构下的计算机，CPU 只是有运算器和累加器的功能，一切芯片要造

外部桥路来扩展实现，象串口之类的都是靠外部的16C550/2 的串口控制器芯

片实现，而目前的这种串口控制器芯片早已集成到CPU 内部，还有PC 机有显卡，而多数嵌入式处理器都带有LCD 控制器，但某种意义上就相当于显卡。

比较高端的ARM 类Intel Xscale 架构下的IXP 网络处理器CPU 内部集成PCI 控制器（可配成支持4 个PCI 从设备或配成自身为CPI 从设备）；还集成3 个NPE 网络处理器引擎，其中两个对应于两个MAC 地址，可用于网关交换用，

而另外一个NPE 网络处理器引擎支持DSL，只要外面再加个PHY 芯片即可以

实现DSL 上网功能。IXP 系列最高主频可以达到1.8G，支持2G 内存，

1G&TImes;10 或10G&TImes;1 的以太网口或Febre channel 的光通道。IXP 系列应该是目标基于ARM 体系统结构下由intel 进行整合后成Xscale 内核的最高

的处理器了。2、从软件上前，就是在定制操作系统内核里将应用一并选入，

编译后将内核下载到ROM 中。而在定制操作系统内核时所选择的应用程序组

件就是完成了软件的嵌入，比如WinCE 在内核定制时，会有相应选择，其中

就是wordpad,PDF,MediaPlay 等等选择，如果我们选择了，在CE 启动后，就

可以在界面中找到这些东西，如果是以前PC 上将的windows 操作系统，多半

的东西都需要我们重新再装。3、把软件内核或应用文件系统等东西烧到嵌入

式系统硬件平台中的ROM 中就实现了一个真正的嵌入。以上的定义是我在

6、7 年前给嵌入式系统下自话侧重于理解型的定义，书上的定义也有很多，但

在这个领域范围内，谁都不敢说自己的定义是十分确切的，包括那些专家学者

嵌入式系统的起源、分类、与通用计算机和单片机的区别

嵌入式系统的起源、分类、与通用计算机和单片机的区别 一、现代计算机的技术发展史 (包括通用计算机系统与嵌入式计算机系统) 1.始于微型机时代的嵌入式应用 电子数字计算机诞生于1946年，在其后漫长的历史进程中，计算机始终是供养在特殊的机房中，实现数值计算的大型昂贵设备。直到20世纪70年代，微处理器的出现，计算机才出现了历史性的变化。以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点，迅速走出机房; 基于高速数值解算能力的微型机，表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣，要求将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。例如，将微型计算机经电气加固、机械加固，并配置各种外围接口电路，安装到大型舰船中构成自动驾驶仪或轮机状态监测系统。这样一来，计算机便失去了原来的形态与通用的计算机功能。 为了区别于原有的通用计算机系统，把嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的计算机，称作嵌入式计算机系统。因此，嵌入式系统诞生于微型机时代，嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去，这些是理解嵌入式系统的基本出发点。 2.现代计算机技术的两大分支 由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算;技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。 而嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力;技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。

早期，人们勉为其难地将通用计算机系统进行改装，在大型设备中实现嵌入式应用。然而，对于众多的对象系统(如家用电器、仪器仪表、工控单元……)，无法嵌入通用计算机系统，况且嵌入式系统与通用计算机系统的技术发展方向完全不同，因此，必须独立地发展通用计算机系统与嵌入式计算机系统，这就形成了现代计算机技术发展的两大分支。 如果说微型机的出现，使计算机进入到现代计算机发展阶段，那么嵌入式计算机系统的诞生，则标志了计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展时代，从而导致20世纪末，计算机的高速发展时期。 3.两大分支发展的里程碑事件 通用计算机系统与嵌入式计算机系统的专业化分工发展，导致20世纪末、21世纪初，计算机技术的飞速发展。计算机专业领域集中精力发展通用计算机系统的软、硬件技术，不必兼顾嵌入式应用要求，通用微处理器迅速从286、386、486到奔腾系列;操作系统则迅速扩张计算机基于高速海量的数据文件处理能力，使通用计算机系统进入到尽善尽美阶段。 嵌入式计算机系统则走上了一条完全不同的道路，这条独立发展的道路就是单芯片化道路。它动员了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士，接过起源于计算机领域的嵌入式系统，承担起发展与普及嵌入式系统的历史任务，迅速地将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。 因此，现代计算机技术发展的两大分支的里程碑意义在于:它不仅形成了计算机发展的专业化分工，而且将发展计算机技术的任务扩展到传统的电子系统领域，使计算机成为进入人类社会全面智能化时代的有力工具。 二、嵌入式系统的定义与特点 如果我们了解了嵌入式(计算机)系统的由来与发展，对嵌入式系统就不会产生过多的误解，而能历史地、本质地、普遍适用地定义嵌入式系统。

详解嵌入式系统的发展特点及架构

详解嵌入式系统的发展特点及架构 随着电子产品的发展，嵌入式系统已经广泛地应用我们的生活的各个领域，例如：计算机、汽车、航天飞机等等。提到嵌入式系统首先联想到单片机，是的，MCU是最基础和常用的嵌入式系统。嵌入式系统与模拟电路或其他功能电路组成的SoC（System on Chip,片上系统）或SiP（System in Package，系统级封装）在手机、机顶盒等功能复杂的产品中的应用也越来越多。 嵌入式系统发展呈现如下特点：·由8位处理向32位过渡·由单核向多核过渡·向网络化功能发展·MCU、FPGA、ARM、DSP等齐头并进·嵌入式操作系统呈多元化趋势所有的嵌入式处理器都是基于一定的架构的，即IP核（Intellectual Property，知识产权），生产处理器的厂家很多，但拥有IP核的屈指可数。有自己的IP核，光靠卖IP核即可坐拥城池。嵌入式系统的架构有专有架构和标准架构之分，在MCU（微控制器）产品上，像瑞萨（Renesas）、飞思卡尔（Freescale）、NEC都拥有自己得专有IP核，而其他嵌入式处理器都是基于标准架构。 标准的嵌入式系统架构有两大体系，目前占主要地位的是所谓RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机）处理器。RISC体系的阵营非常广泛，从ARM、MIPS、PowerPC、ARC、Tensilica等等，都是属于RISC处理器的范畴。不过这些处理器虽然同样是属于RISC体系，但是在指令集设计与处理单元的结构上都各有不同，因此彼此完全不能兼容，在特定平台上所开发的软件无法直接为另一硬件平台所用，而必须经过重新编译。 其次是CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）处理器体系，我们所熟知的Intel的X86处理器就属于CISC体系，CISC体系其实是非常低效率的体系，其指令集结构上背负了太多包袱，贪大求全，导致芯片结构的复杂度被极大的提升。过去被应用在嵌入式系统的X86处理器，多为旧世代的产品，比如说，工业计算机中仍可常见数年前早已退出个人计算机市场的Pentium3处理器。由于此世代的产品效能与功耗比可以说是过去X86体系的甜蜜点，加上已经被市场长久验证，稳定性高，故常被应用于效能需求不高，但稳定性要求高的应用中，如工控设备等产品。 1、RISC家族之ARM处理器 ARM 公司于1991年成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术智能财产（IP）核心的处理器，即我们通常所说的ARM处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的处理器应用约占据了32位RISC微处理器75％以上的市场，ARM技术不止逐步渗入到我们生活的各个方面，我们甚至可以说，ARM 于人类的生活环境中，已经是不可或缺的一环。 目前市面上常见的ARM处理器架构，可分为ARM7、ARM9以及ARM11，新推出的Cortex系列尚在进行开发验证，市面上还未有相关产品推出。ARM也是嵌入式处理器中首先推出多核心架构的厂商。ARM 首个多核心架构为ARM11 MPCore，架构于原先的ARM11处理器核心之上。ARM11核心是发布于2002年10月份，为了进一步提升效能，其管线长度扩展到8阶，处理单元则增加为预取、译码、发送、转换/MAC1、执行/MAC2、内存存取/MAC3和写入等八个单元，体系上属于ARM V6指令集架构。ARM11采用当时最先进的0.13μm制造制程，运行频率最高可达500到700MHz。如果采用90nm制程，ARM11核心的工作频率能够轻松达到1GHz以上—对于嵌入式处理器来说，这显然是个相当惊人的程度，不过显然1GHz在ARM11体系中不算是个均衡的设定，因此几乎没有厂商推出达到1GHz的ARM11架构处理器。 ARM11的逻辑核心也经过大量的改进，其中最重要的当属“静/动态组合转换的预测功能”。ARM11的执行单元包含一个64位、4种状态的地址转换缓冲，它主要用来储存最近使用过的转换地址。当采用动态转换预测机制而无法在寻址缓冲内找到正确的地址时，静态转换预测功能就会立刻接替它的位置。在实际测试中，单纯采用动态预测的准确率为88%，单纯采用静态预测机制的准确率只有77%，而ARM11的静/动态预测组合机制可实现92%的高准确率。针对高时脉速度带来功耗增加的问题，ARM11采用一项名为“IEM （Intelligent Energy Manager）”的智能电源管理技术，该技术可根据任务负荷情况动态调节处理器的电压，进而有效降低自身的功耗。这一系列改进让ARM11的功耗效能比得以继续提高，平均每MHz只需消耗0.6mW（有快取时为0.8mW）的电力，处理器的最高效能可达到660 Dhrystone MIPS，远超过上一代产品。至于ARM11 MPCore，其在架构上与ARM11同样属于V6指令体系。根据不同应用的需要，MPCore可以被配置为1-4个处理器的组合方式，根据官方资料，其最高性能约可达到2600 Dhrystone MIPS的程度。MPCore是标准的同质多核心处理器，组成MPCore的是4个基于ARM11架构的处理器核心，由于多核心设计的优点是在频率不变的情况下让处理器的性能获得明显提升，因此可望在多任务应用中拥有良好的表现，这一点很适合未来家庭消费电子的需要。例如，机顶盒在录制多个频道电视节目的同时，还可通过互联网收看数字视频点播节目、车内导航系统在提供导航功能的同时，仍然有余力可以向后座乘客播放各类视频码流等。 2、RISC家族之MIPS处理器 MIPS是美国历史悠久的RISC处理器体系，其架构的设计，也如美国人的性格一般，相当的大气且理想化。MIPS架构起源，可追溯到1980年代，斯坦福大学和伯克利大学同时开始RISC架构处理器的研究。MIPS公司成立于1984年，随后在1986年推出第一款R2000处理器，在1992年时被SGI所并购，但随着MIPS架构在桌面市场的失守，后来在1998年脱离了SGI，成为MIPS技术公司，并且在1999年重新制定公司策略，将市场目标导向嵌入式系统，并且统一旗下处理器架构，区分为32-bit以及64-bit两大家族，以技术授权成为主要营利模式。 MIPS除了在手机中应用得比例极小外，其在一般数字消费性、网络语音、个人娱乐、通讯、与商务应用市场有着相当不错的成绩，不过近年来因为其它IP授权公司的兴起，其占有比率稍有衰退。MIPS应用最为广泛的应属家庭视听电器（包含机顶盒）、网通产品以及汽车电子方面。对于MIPS，其核心技术强调的是多执行绪处理能力（Multiple issue,国内也通常称作多发射核技术，以下以此称谓）。一般来说，多核心与多发射是两个并不是互斥的体系，可以彼此结合，然而在嵌入式领域，ARM与MIPS这两大处理器IP厂商对这两个架构的态度不同，造成这两个架构在嵌入式市场上对抗的结果。 MIPS 的多发射体系为MIPS34K系列，此为32位架构处理器，从架构上来看，其实多发射核技术只是为了尽量避免处理单元闲置浪费而为的折衷手段，就是将处理器中的闲置处理单元，分割出来虚拟为另一个核心，以提高处理单元的利用率。在技术上，为了实现硬件多重处理，多核心与多发射两者对于软件最佳化的复杂度方面同样都比单核心架构来得复杂许多。34K核心能执行现有的对称式二路SMP操作系统（OSes）与应用软件，通过操作系统的主动管理，现有的应用软件也能善用多发射处理能力。它亦能应用在多个执行线程各自有不同角色的（AMP或非对称式多重处理）环境下。此外，34K核心能设定一或两个虚拟处理组件（VPE）以及多至5个线程内容（Thread Content），提供相当高的设计弹性。MIPS的多发射在任务切换时，有多余的硬件缓存器可以记录执行状态，避免切换任务时，因为必须重新加载指令，或者是重新执行某部分的工作，造成整个执行线程的延迟。不过即便能够达到同时执行多个任务的能力，多发射处理器本质上仍然是单核心处理器，在单一执行绪

嵌入式系统的定义及特点是什么

嵌入式系统的定义及特点是什么？嵌入式系统有哪些组成部分？ 嵌入式系统可以称为是后PC时代和后网络时代的新秀，那什么是嵌入式系统呢？ 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能，对可靠性，成本，体积，功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统一般由嵌入式微处理器，外围硬件设备，嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分，用于实现对其他设备的控制，监视或管理等功能。 嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。因此可以这样理解上述三个面向的含义，即嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统进行合理的裁减利用。 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。所以，介入嵌入式系统行业，必须有一个正确的定位。 嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。所以，如果能建立相对通用的软硬件基础，然后在其上开发出适应各种需要的系统，是一个比较好的发展模式。 从上面的定义上，可以看出嵌入式系统的几个重要特征： 1.系统内核小。由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。 ２．专用性强。嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植，即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全两个概念。 ３．系统精简。嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。 ４．高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基本要求。而且软件要求固态存储，以提高速度；软件代码要求高质量和高可靠性。 ５．嵌入式软件开发要想走向标准化，就必须使用多任务的操作系统。嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行；但是为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口，用户必须自行选配RTOS 开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。 ６．嵌入式系统开发需要开发工具和环境。由于其本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套

嵌入式系统的定义及特点

嵌入式系统的定义及特点 定义：嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统。 特点：（1）嵌入式系统是面向特定应用的。嵌入式系统中的CPU是专门为特定应用设计的，具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于整个系统设计趋于小型化。 （2）嵌入式系统涉及先进的计算机技术、半导体技术、电子技术、通信和软件等各个行业。是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。 （3）嵌入式系统的硬件和软件都必须具备高度可定制性。 （4）嵌入式系统的生命周期相当长。嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，其升级换代也是和具体产品同步进行的。 （5）嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力。在设计完成以后，用户如果需要修改其中的程序功能，必须借助于一套专门的开发工具和环境。 （6）为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中，而不是存贮于磁盘等载体中。 3．与通用计算机相比，嵌入式系统有哪些特点？答：与通用计算机相比，嵌入式系统有以下特点：（1）嵌入式系统通常是面向特定应用的；（2）嵌入式系统的硬件和软件必须高效率地设计，做到量体裁衣、去除冗余；（3）有实时操作系统的支持；（4）嵌入式系统具有较长的生命周期；（5）嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存储在磁盘等载体中；（6）具有专门的开发工具支持。 操作系统在嵌入式系统中所起的作用 EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度作，控制、协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。 嵌入式系统是以应用为中心，整合了计算机软件、硬件技术，通信技术和微电子技术， 嵌入式操作系统（嵌入式linux学习）的功能 嵌入式操作系统除具备了一般操作系统（嵌入式linux系统）最基本的功能，如任务调度、同步机制、中断处理、文件处理等外，还有以下两个方面的功能： 1.构成一个易于编程的虚拟机平台 嵌入式操作系统构成一个虚拟机平台，EOS把底层的硬件细节封装起来，为运行在它上面的软件(如中间件软件和各种应用软件)提供了一个抽象的编程接口。软件开发在这个编程接口的上进行，而不直接与机器硬件层打交道。EOS所提供的编程接口实际上就是操作系统对外提供的系统调用函数。

嵌入式系统的定义及特点

嵌入式系统的定义及特点

嵌入式系统的定义及特点 定义：嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统。 特点：（1）嵌入式系统是面向特定应用的。嵌入式系统中的CPU是专门为特定应用设计的，具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于整个系统设计趋于小型化。 （2）嵌入式系统涉及先进的计算机技术、半导体技术、电子技术、通信和软件等各个行业。是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。 （3）嵌入式系统的硬件和软件都必须具备高度可定制性。 （4）嵌入式系统的生命周期相当长。嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，其升级换代也是和具体产品同步进行的。 （5）嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力。在设计完成以后，用户如果需要修改其中的程序功能，必须借助于一套专门

的开发工具和环境。 （6）为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中，而不是存贮于磁盘等载体中。 3．与通用计算机相比，嵌入式系统有哪些特点？答：与通用计算机相比，嵌入式系统有以下特点：（1）嵌入式系统通常是面向特定应用的；（2）嵌入式系统的硬件和软件必须高效率地设计，做到量体裁衣、去除冗余；（3）有实时操作系统的支持；（4）嵌入式系统具有较长的生命周期；（5）嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存储在磁盘等载体中；（6）具有专门的开发工具支持。 操作系统在嵌入式系统中所起的作用 EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度作，控制、协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。

嵌入式系统的概念

嵌入式系统的概念 一、嵌入式系统的概念着重理解嵌入的概念主要从三个方面上来理解。 1、从硬件上，将基于CPU 的处围器件，整合到CPU 芯片内部，比如早期基于 X86 体系结构下的计算机，CPU 只是有运算器和累加器的功能，一切芯片要造 外部桥路来扩展实现，象串口之类的都是靠外部的16C550/2 的串口控制器芯 片实现，而目前的这种串口控制器芯片早已集成到CPU 内部，还有PC 机有显卡，而多数嵌入式处理器都带有LCD 控制器，但某种意义上就相当于显卡。 比较高端的ARM 类Intel Xscale 架构下的IXP 网络处理器CPU 内部集成PCI 控制器（可配成支持4 个PCI 从设备或配成自身为CPI 从设备）；还集成3 个NPE 网络处理器引擎，其中两个对应于两个MAC 地址，可用于网关交换用， 而另外一个NPE 网络处理器引擎支持DSL，只要外面再加个PHY 芯片即可以 实现DSL 上网功能。IXP 系列最高主频可以达到1.8G，支持2G 内存， 1G&TImes;10 或10G&TImes;1 的以太网口或Febre channel 的光通道。IXP 系列应该是目标基于ARM 体系统结构下由intel 进行整合后成Xscale 内核的最高 的处理器了。2、从软件上前，就是在定制操作系统内核里将应用一并选入， 编译后将内核下载到ROM 中。而在定制操作系统内核时所选择的应用程序组 件就是完成了软件的嵌入，比如WinCE 在内核定制时，会有相应选择，其中 就是wordpad,PDF,MediaPlay 等等选择，如果我们选择了，在CE 启动后，就 可以在界面中找到这些东西，如果是以前PC 上将的windows 操作系统，多半 的东西都需要我们重新再装。3、把软件内核或应用文件系统等东西烧到嵌入 式系统硬件平台中的ROM 中就实现了一个真正的嵌入。以上的定义是我在 6、7 年前给嵌入式系统下自话侧重于理解型的定义，书上的定义也有很多，但 在这个领域范围内，谁都不敢说自己的定义是十分确切的，包括那些专家学者

《嵌入式系统原理与应用》课程教学大纲.

《嵌入式系统原理与应用》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：230449 课程名称：嵌入式系统原理与应用 英文名称：Principle and Application of Embedded System 课程类别：专业课 学时：72（其中实验32学时） 学分：3.5 适用对象: 计算机科学与技术业 考核方式：考试（平时成绩占总评成绩的30%，期末考试成绩占70%） 先修课程：计算机组成原理、操作系统、编译原理 二、课程简介 嵌入式系统原理与应用是计算机科学技术专业的一门专业课，讲述嵌入式系统的基本理论、原理。本课程是一门既与硬件关系紧密，又与嵌入式操作系统、嵌入式软件关系十分紧密课程。它围绕目前流行的32位ARM处理器和源码开放的Linux操作系统，讲述嵌入式系统的概念，软、硬件组成，开发过程以及嵌入式应用程序开发设计方法。本课程的知识将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。The principle of embedded system is an important course of computer science and technology, which introduce the principles and the theory of embedded system.T his curriculum is tied closely with not only hardware but also embedded operating system and embedded software. It introduce the conception of embedded system, components of software and hardware, developing progresses and designing methods of embedded programming which based on the 32bit arm processor and operating system of opened linux.The knowledge of this course would be solid foundation for the student who would be engaged in researching or developing about embedded system. 三、课程性质与教学目的 嵌入式系统原理与应用课程的性质：该课程是计算机科学与技术专业的专业课。 嵌入式系统原理与应用课程的教学目的：通过对基于ARM嵌入式芯片的系统的基本组织结构与工作原理的学习，使学生对计算机系统的硬件部分有一个全面的了解，对嵌入式软件的开发过程有一个清楚的认识，通过对嵌入式操作系统的工作原理的学习，使学生对嵌入式操作系统有一个清晰的认识，提高学生在嵌入式软件设计设计能力及解决实际问题的动手能力，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。 四、教学内容及要求 第一章嵌入式系统导论 （一）目的与要求

嵌入式系统架构发展趋势及比较分析

嵌入式系统架构发展趋势及比较分析 范虎 嵌入式系统已经广泛地应用到当今各个领域，与我们的生活息息相关，小到掌上的数字产品，大到汽车、航天飞机。提到嵌入式系统我们很快会联想到单片机，不错，MCU是最基础和常用的嵌入式系统，但是目前像FPGA、ARM、DSP、MIPS 等其他嵌入式系统应用也越来越广泛。 总的来说，嵌入式系统发展呈现如下特点：·由8位处理向32位过渡·由单核向多核过渡·向网络化功能发展·MCU、FPGA、ARM、DSP等齐头并进·嵌入式操作系统呈多元化趋势，所有的嵌入式处理器都是基于一定的架构的，即IP 核（IntellectualProperty，知识产权），生产处理器的厂家很多，但拥有IP 核的屈指可数。嵌入式系统的架构有专有架构和标准架构之分，在MCU（微控制器）产品上，像瑞萨（Renesas）、飞思卡尔（Freescale）、NEC等都拥有自己的专有IP核，而其他嵌入式处理器都是基于标准架构。 标准的嵌入式系统架构有两大体系，目前占主要地位的是所谓RISC （ReducedInstructionSetComputer，精简指令集计算机）处理器。RISC体系的阵营非常广泛，从ARM、MIPS、PowerPC、ARC、Tensilica等等，都是属于RISC 处理器的范畴。不过这些处理器虽然同样是属于RISC体系，但是在指令集设计与处理单元的结构上都各有不同，因此彼此完全不能兼容，在特定平台上所开发的软件无法直接为另一硬件平台所用，而必须经过重新编译。 其次是CISC（ComplexInstructionSetComputer，复杂指令集计算机）处理器体系，我们所熟知的Intel的X86处理器就属于CISC体系，CISC体系其实是比较低效率的体系，但由于其已经被市场长久验证，稳定性高，故常被应用于效能需求不高，但稳定性要求高的应用中，如工控设备等产品。 下面将简单介绍一下几种比较常见的RISC和CISC嵌入式系统架构。 1、RISC家族之ARM处理器 ARM公司于1991年成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术（IP）核心的处理器，即我们通常所说的ARM处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的处理器应用约占据了32位RISC微处理器75％以上的市场。 目前市面上常见的ARM处理器架构，可分为ARM7、ARM9，ARM11以及Cortex 系列。ARM也是嵌入式处理器中首先推出多核心架构的厂商。ARM首个多核心架构为ARM11MPCore，架构于原先的ARM11处理器核心之上。ARM11采用当时最先进的0.13μm制造制程，运行频率最高可达500到700MHz。如果采用90nm制程，ARM11核心的工作频率能够轻松达到1GHz以上—对于嵌入式处理器来说，这显然是个相当惊人的程度。

嵌入式系统架构的发展趋势及比较分析

主要是处理器不一样，一般嵌入式系统用的是arm架构的处理器，属于专用处理器。一般的PC机用的是X86架构的处理器（intel、amd）属于通用处理器。 你可以把arm嵌入式系统看成是一个专用的pc。它比通用pc机所消耗的硬件资源要少。由于在一些特定的场合需要实现一些智能的操纵，使用通用pc机不合算（成本），使用嵌入式系统可以基本满足需要。显然，嵌入式系统的操作系统和硬件资源相对于pc机来说是进过精简的。 应用场合、系统结构、知识背景等等：百度百科上说的就很详细（直接百度百科“嵌入式系统”），这里不在累赘了。以看pc机的眼光看嵌入式系统就很简单了。 嵌入式系统架构的发展趋势及比较分析 嵌入式系统已经广泛地应用到当今各个领域，与我们的生活息息相关，小到掌上的数字产品，大到汽车、航天飞机。 提到嵌入式系统我们很快会联想到单片机，不错，MCU是最基础和常用的嵌入式系统，但是目前像FPGA、ARM、DSP、MIPS等其他嵌入式系统应用越来越广泛。嵌入式系统与模拟电路或其他功能电路组成的SoC(System on Chip,片上系统)或SiP(System in PAC kage，系统级封装)在手机、机顶盒等功能复杂的产品上的应用也越来越多。 总的来说，嵌入式系统发展呈现如下特点： ·由8位处理向32位过渡 ·由单核向多核过渡 ·向网络化功能发展 ·MCU、FPGA、ARM、DSP等齐头并进 ·嵌入式操作系统呈多元化趋势 所有的嵌入式处理器都是基于一定的架构的，即IP核（Intellectual Property，知识产权），生产处理器的厂家很多，但拥有IP核的屈指可数。有自己的IP核，光靠卖IP 核即可坐拥城池。 嵌入式系统的架构有专有架构和标准架构之分，在MCU（微控制器）产品上，像瑞萨（Renesas）、飞思卡尔（Freescale）、NEC都拥有自己得专有IP核，而其他嵌入式处理器都是基于标准架构。本文讨论仅讨论标准架构的嵌入式系统。 标准的嵌入式系统架构有两大体系，目前占主要地位的是所谓RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机）处理器。RISC体系的阵营非常广泛，从ARM、MIPS、PowerPC、ARC、Tensilica等等，都是属于RISC处理器的范畴。不过

嵌入式系统期末考试题库及答案

《嵌入式系统》试题库 一、填空题 1、嵌入式系统的基本定义为：以应用中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 2、从模块结构来看，嵌入式系统由三大部分组成，分别是：硬件、软件和开发平台。 3、从层次角度来看，嵌入式系统由四大部分组成，分别是：应用软件层、操作系统层、板级支持包（或硬件抽象层）和硬件层。 4、嵌入式产品的主要度量指标包括：上市时间、设计成本和产品质量。 5、嵌入式系统的设计过程包括：需求分析、规格说明、体系结构设计、构件设计、系统集成和系统测试。 6、需求分析包括：功能性需求分析和非功能性需求分析。 7、确定输入信号是数字信号还是模拟信号属于功能性需求。 8、确定系统的物理尺寸和重量属于非功能性需求。 9、在嵌入式系统的设计过程中，其中规格说明解决“做什么”。 10、在嵌入式系统的设计过程中，其中体系结构设计解决“如何做”。 11、在嵌入式系统的设计过程中，软硬件划分应该在体系结构设计阶段完成。 12、在嵌入式系统的设计过程中，处理器的选择应该在体系结构设计阶段完成。 13、在嵌入式系统的设计过程中，嵌入式操作系统的选择应该在体系结构设计阶段完成。 14、在嵌入式系统的设计过程中，完成原理图设计应在构件设计阶段完成。 15、在嵌入式系统的设计过程中，完成版图设计应在构件设计阶段完成。 16、在嵌入式系统的设计过程中，完成软件设计应在构件设计阶段完成。 17、反映嵌入式系统设计人员的水平能力主要在于总体设计（需求分析、规格说明和体系结构设计）和系统调试。 18、设计流程指的是设计过程中所经历的过程步骤。 19、设计重用技术主要分为基于 IP 核的模块级重用和基于平台的系统级重用。 20、软硬件协同设计由系统描述、软硬件划分、软硬件协同综合以及软硬件协同模拟与验证几个阶段组成。 21、嵌入式处理器的分类包括三种，分别是：嵌入式微处理器、微控制器（或单片机）和

嵌入式系统的定义及特点(精)

嵌入式系统的定义及特点定义：嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统。 特点：（1）嵌入式系统是面向特定应用的。嵌入式系统中的CPU 是专门为特定应用设计的，具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU 中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于整个系统设计趋于小型化。 （2）嵌入式系统涉及先进的计算机技术、半导体技术、电子技术、通信和软件等各个行业。是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。 （3）嵌入式系统的硬件和软件都必须具备高度可定制性。 （4）嵌入式系统的生命周期相当长。嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，其升级换代也是和具体产品同步进行的。 （5）嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力。在设计完成以后，用户如果需要修改其中的程序功能，必须借助于一套专门的开发工具和环境。 （6）为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中，而不是存贮于磁盘等载体中。 3．与通用计算机相比，嵌入式系统有哪些特点？答：与通用计算机相比，嵌入式系统有以下特点：（1）嵌入式系统通常是面向特定应用的；（2）嵌入式系统的硬件和软件必须高效率地设计，做到量体裁衣、去除冗余；（3）有实时操作系统的支持；（4）嵌入式系统具有较长的生命周期；（5）嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存储在磁盘等载体中；（6）具有专门的开发工具支持。 操作系统在嵌入式系统中所起的作用 EOS负责嵌入系统的全部软、硬件资源的分配、调度作，控制、协调并发活动；它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。 嵌入式系统是以应用为中心，整合了计算机软件、硬件技术，通信技术和微电子技术，嵌入式系统主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及应用程序等四个部分组成。嵌入式操作系统是嵌入式系统应用的核心. 嵌入式操作系统，大大地提高了嵌入式系统硬件工作效率，并为应用软件开发提供了极大的便利。 嵌入式操作系统（嵌入式linux学习）的功能 嵌入式操作系统除具备了一般操作系统（嵌入式linux系统）最基本的功能，如任务调 度、同步机制、中断处理、文件处理等外，还有以下两个方面的功能：

嵌入式软件架构篇

模块划分 模块划分的"划"是规划的意思，意指怎样合理的将一个很大的软件划分为一系列功能独立的部分合作完成系统的需求。C语言作为一种结构化的程序设计语言，在模块的划分上主要依据功能（依功能进行划分在面向对象设计中成为一个错误，牛顿定律遇到了相对论），C语言模块化程序设计需理解如下概念： （1）模块即是一个.c文件和一个.h文件的结合，头文件(.h)中是对于该模块接口的声明； （2）某模块提供给其它模块调用的外部函数及数据需在.h中文件中冠以extern关键字声明； （3）模块内的函数和全局变量需在.c文件开头冠以static关键字声明； （4）永远不要在.h文件中定义变量！定义变量和声明变量的区别在于定义会产生内存分配的操作，是汇编阶段的概念；而声明则只是告诉包含该声明的模块在连接阶段从其它模块寻找外部函数和变量。如： 以上程序的结果是在模块1、2、3中都定义了整型变量a，a在不同的模块中对应不同的地址单元，这个世界上从来不需要这样的程序。正确的做法是： 这样如果模块1、2、3操作a的话，对应的是同一片内存单元。 一个嵌入式系统通常包括两类模块： （1）硬件驱动模块，一种特定硬件对应一个模块； （2）软件功能模块，其模块的划分应满足低偶合、高内聚的要求。 多任务还是单任务 所谓"单任务系统"是指该系统不能支持多任务并发操作，宏观串行地执行一个任务。而多任务系统则可以宏观并行（微观上可能串行）地"同时"执行多个任务。 多任务的并发执行通常依赖于一个多任务操作系统（OS），多任务OS的核心是系统调度器，它使用任务控制块（TCB）来管理任

务调度功能。TCB包括任务的当前状态、优先级、要等待的事件或资源、任务程序码的起始地址、初始堆栈指针等信息。调度器在任务被激活时，要用到这些信息。此外，TCB还被用来存放任务的"上下文"（context)。任务的上下文就是当一个执行中的任务被停止时，所要保存的所有信息。通常，上下文就是计算机当前的状态，也即各个寄存器的内容。当发生任务切换时，当前运行的任务的上下文被存入TCB，并将要被执行的任务的上下文从它的TCB中取出，放入各个寄存器中。 嵌入式多任务OS的典型例子有Vxworks、ucLinux等。嵌入式OS并非遥不可及的神坛之物，我们可以用不到1000行代码实现一个针对80186处理器的功能最简单的OS内核，作者正准备进行此项工作，希望能将心得贡献给大家。 究竟选择多任务还是单任务方式，依赖于软件的体系是否庞大。例如，绝大多数手机程序都是多任务的，但也有一些小灵通的协议栈是单任务的，没有操作系统，它们的主程序轮流调用各个软件模块的处理程序，模拟多任务环境。 单任务程序典型架构 （1）从CPU复位时的指定地址开始执行； （2）跳转至汇编代码startup处执行； （3）跳转至用户主程序main执行，在main中完成： a.初试化各硬件设备； b.初始化各软件模块； c.进入死循环（无限循环），调用各模块的处理函数 用户主程序和各模块的处理函数都以C语言完成。用户主程序最后都进入了一个死循环，其首选方案是： 有的程序员这样写： 这个语法没有确切表达代码的含义，我们从for(;;)看不出什么，只有弄明白for(;;)在C语言中意味着无条件循环才明白其意。 下面是几个"著名"的死循环： （1）操作系统是死循环； （2）WIN32程序是死循环； （3）嵌入式系统软件是死循环； （4）多线程程序的线程处理函数是死循环。 你可能会辩驳，大声说："凡事都不是绝对的，2、3、4都可以不是死循环"。Yes，you are right，但是你得不到鲜花和掌声。实际上，这是一个没有太大意义的牛角尖，因为这个世界从来不需要一个处理完几个消息就喊着要OS杀死它的WIN32程序，不需要一个刚开始RUN就自行了断的嵌入式系统，不需要莫名其妙启动一个做一点事就干掉自己的线程。有时候，过于严谨制造的不是便利而是麻烦。君不见，五层的TCP/IP协议栈超越严谨的ISO/OSI七层协议栈大行其道成为事实上的标准？ 经常有网友讨论： 等类似问题。面对这些问题，我们只能发出由衷的感慨：世界上还有很多有意义的事情等着我们去消化摄入的食物。 实际上，嵌入式系统要运行到世界末日。 中断服务程序 中断是嵌入式系统中重要的组成部分，但是在标准C中不包含中断。许多编译开发商在标准C上增加了对中断的支持，提供新的关

嵌入式系统基础知识题库

嵌入式系统设计师考试笔记之嵌入式系统基础知识- 自《嵌入式系统设计师考试复习笔记之存储管理篇》在嵌入式在线的博客出现后，意外的得到很多朋友的关注和评论，收到不少朋友的邮件，问一些有关考试的问题，希望得到我的复习笔记的其他部分。我非常感谢他们，他们的热切关注，使我有了继续往下写的无限动力，使我萌生了将我以前的复习笔记、考试经验结合大纲教程并重新按《教程》的章节顺序整理一份适合考生复习的笔记手册，笔记后面再分析历年的真题，按章节考点找出相关的考题进行分析，希望能和有兴趣的人们一起讨论讨论。 嵌入式系统设计师的一天考试分为上午和下午部分，两部分的考试方式、试题难度、考点分布和复习方法都是不同的。这次我们讨论的是嵌入式系统基础知识，我本人觉得，这部分出下午大题的可能性不大，主要是分布在上午的75道选择题之中。 从历年的真题和考试大纲来看，上午的选择题主要考查一些基本概念，重要原理的理解，一些关键技术和一些重要的原理引申出来的简单计算。根据这些考试特点，复习的时候可以采用适当的策略，当然每个人的方法都是不一样的，适合自己的办法才是最好的办法。方法大家可以自己慢慢去体会，我的也不多说了，通过笔记和真题分析就可以体现处理。对于很多关键的知识点和基本概念，除了记住之外还要彻底理解，否则出题的时候会进行一些变换，或者引申一些计算，那么就算你知道考那个考点，可能你也做不好。 在复习的过程中，你要记住：你不是要考一个很高的分数，而是要考一个通过的分数，在复习过程中可以放弃一些内容，只要保证在大部分基本概念，关键技术，重要原理和历年考点上都把握住，能够拿到需要的分数就可以了。 复习笔记 1、嵌入式系统的定义

嵌入式系统定义探讨

嵌入式系统定义探讨 随着现代化技术的飞速发展，嵌入式系统已深入到社会的各个领域，嵌入式系统的产品已应用到人们的日常生活的各个角落，嵌入式系统技术已成为目前人们研究的热门之一。但是，什么是嵌入式系统？大家却众说不一，至今没有统一的定论，为此我们有必要加以探讨，使嵌入式系统沿着健康的道路发展。1 什么是嵌入式系统对于不懂这方面知识的人来说，嵌入式系统这个词可能显得比较深奥，其实嵌入式系统和普通人的生活联系非常紧密。手机、U 盘你一定很熟悉吧，它就是典型的嵌入式系统；MP3、MP4、微波炉、有线电视机顶盒，你一定不陌生，它也是嵌入式系统；汽车、ATM 自动取款机、电梯等等都属于嵌入式系统。以上仅从应用方面感性的认识嵌入式系统，但它并不是嵌入式系统的真正含义。那么嵌入式系统真正的含义是什么？现在国内流行的说法是：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。[13]对于这个定义，我有两点疑义：其一，说嵌入式系统以计算机技术为基础，我认为不全面，它忽略了微电子等技术作为嵌入式系统基础的重要作用;其二，把嵌入式系统定义为专用计算机系统，我认为不正确，它混淆了嵌入式系统与计算机系统的区别。何立民老师说得好：嵌入式系统不是专用计算机系统［4］，嵌入式系统是一个智能化的控制系统。为什么嵌入式系统不是专用计算机系统，不只是以计算机技术为基础？如何定义嵌入式系统?我们从以下几方面分析探讨。2 嵌入式系统不是专用计算机系统专用计算机系统这个名词应该和通用计算机系统这个名词相对应。从字义上看，不管是专用或者是通用，它们都没有脱离计算机系统这个范畴，应该说它们都归属计算机系统。既然是计算机系统，那它们的发展起源应该是计算机。它们的体系结构、

描述嵌入式系统的几个组成部分的层次结构

描述嵌入式系统的几个组成部分的层次结构，并总结他们与开发过程的关系。_百度知道 底层（硬件层）：需要你自己对于硬件相当的了解，能够独立绘制PCB并进行焊接，之后调试板子，做好电路板。比如sc2410,你需要绘制至少四层PCB电路板，其中ARM核心板是最难掌握的部分，外围电路要注意各种走线技巧等等。绘制完PCB之后就需要你的焊接功夫。将元器件焊接在PCB上。最后调试电路板，这是这一层设计中的收尾工作，也是最具有挑战性的工作。调试电路需要大量的经验，对于初学者来说，需要很强的电路知识，对于硬件的性能以及应用要非常了解才行。 中间层（驱动层）：电路板已经有现成的。你需要编程使一个死的板子，活起来，就是把程序下载进去，能叫板子跑起来。这里需要你对于ARM芯片的结构有很好的掌握，要会读芯片资料（datasheet）通常都是英文的。了解其内部资源我们就可以进行驱动编程了。我们平时所使用单片机，一般都是写好的程序，各个管脚在什么时序下输出什么信号（1或0），来操作实现相应借口的外围设备，比如液晶屏、LED灯等。单片机也可以叫做简单的嵌入式。原理相同。ARM也可以向单片机一样使用，但我们更多的是要对ARM加入操作系统的，这才是我们最常说的嵌入式。加入操作系统了以后，芯片对于个个资源的调度有了更系统的统筹规划，可以更充分的利用ARM芯片的系统资源，提高性能，使资源合理分配。而通常的驱动是在操作系统下工作的。比如基于LINUX或WINCE等等下的驱动程序。驱动程序是链接硬件平台和操作系统的纽带，当然编写驱动要同时兼顾操作系统特点和硬件接口的特点。做驱动的开发，需要对于软硬件都要有所了解，其中更偏重操作系统的理解。这部分工作也是最难做的。 上层（应用层）：应用层，即我们所说的软件编程了。就相我们手机里QQ和飞信一样，我们需要根据我们手机的操作系统来编写应用程序。对于各个开发板，我们同样需要根据它里边的系统进行应用开发。这部分，应该是几乎脱离硬件了，我们只需简单的了解硬件即可。我们只需深刻理解操作系统的中各个系统函数和接口函数，即可进行开发。需要很强的C++水平。 以上是我总结出的一些东西，希望对于楼主能有所帮助。