下载文档原格式
嵌入式系统调研报告在当今科技飞速发展的时代，嵌入式系统已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。
从智能手机、智能家居到汽车电子、医疗设备，嵌入式系统的应用无处不在。
为了更深入地了解嵌入式系统，本次进行了一番调研。
一、嵌入式系统的定义与特点嵌入式系统是一种以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。
它具有以下几个显著特点：1、专用性强嵌入式系统通常是为特定的应用而设计的，具有很强的针对性。
例如，汽车中的发动机控制系统就是专门为控制汽车发动机的运行而开发的。
2、实时性要求高很多嵌入式系统需要在规定的时间内完成特定的任务，以保证系统的稳定性和可靠性。
比如，航空航天领域的嵌入式系统，必须在极短的时间内做出响应，否则可能会导致严重的后果。
3、资源受限由于体积、成本等因素的限制，嵌入式系统的资源（如处理器性能、内存容量、存储容量等）通常比较有限。
因此，在设计嵌入式系统时，需要充分考虑资源的优化利用。
4、低功耗在一些应用场景中，如便携式设备和物联网设备，低功耗是一个关键因素。
嵌入式系统需要通过优化硬件和软件设计来降低功耗，延长设备的续航时间。
二、嵌入式系统的组成一个典型的嵌入式系统通常由硬件和软件两大部分组成。
硬件部分包括处理器、存储器、输入输出设备、电源等。
处理器是嵌入式系统的核心，它负责执行系统的指令和处理数据。
存储器用于存储程序和数据，包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
输入输出设备则用于实现系统与外部环境的交互，如传感器、显示屏、键盘等。
软件部分包括操作系统、驱动程序、应用程序等。
操作系统是管理和控制嵌入式系统资源的核心软件，常见的嵌入式操作系统有 Linux、Windows CE、VxWorks 等。
驱动程序用于实现硬件设备与操作系统之间的通信，应用程序则是为了实现特定的功能而开发的软件。
三、嵌入式系统的应用领域嵌入式系统的应用领域非常广泛，以下是一些主要的应用领域：1、消费电子领域智能手机、平板电脑、数码相机、智能手表等都是嵌入式系统的典型应用。
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。
嵌入式系统发展历程嵌入式系统是指集成电子计算机技术和软件技术于一体，用于控制、监测和操作其他系统的特定计算机系统。
它通常运行在嵌入式设备内部，具有实时性、低功耗等特点。
嵌入式系统的发展历程经历了多个阶段，以下是一篇关于嵌入式系统发展历程的700字的文章：嵌入式系统是近年来快速发展的一种计算机技术，它将计算机系统集成到其他设备中，以控制和操作这些设备。
随着技术的进步和市场的需求，嵌入式系统发展经历了多个阶段。
20世纪70年代，嵌入式系统的发展刚刚起步。
当时的嵌入式系统主要用于军事和航天领域，以控制和监测各种设备和系统。
这些系统通常采用自定义的硬件和嵌入式操作系统，功能有限，性能较低。
到了80年代，随着大规模集成电路（VLSI）技术的发展和微处理器的应用，嵌入式系统开始向民用领域扩展。
诸如电视机、电冰箱、打印机等家电产品开始普及，并且集成了嵌入式系统。
这些嵌入式系统运行在基于微处理器的硬件平台上，具备更高的性能和更多的功能。
90年代，随着嵌入式系统市场的不断扩大和竞争的加剧，更加强大、功能更为复杂的嵌入式系统开始出现。
这些系统通常使用现成的硬件平台，如ARM、Intel等，以更高的性能和更低的能耗来满足市场需求。
同时，嵌入式操作系统也得到了快速发展，如Linux、Windows CE等。
这些操作系统为嵌入式系统提供了更好的软件支持和开发环境。
进入21世纪，嵌入式系统发展呈现出多样化和个性化的特点。
在智能手机和平板电脑的推动下，消费类电子产品市场逐渐崛起，并成为嵌入式系统的主要应用领域。
这些系统具备更高的计算能力、更丰富的功能和更便捷的用户界面，成为人们生活中必不可少的工具。
目前，嵌入式系统正朝着更加智能、连接、安全和可靠的方向发展。
随着人工智能和物联网技术的不断进步，嵌入式系统将与各类传感器、云计算和大数据等领域相互结合，实现更全面、更高级别的功能。
例如，在智能家居领域，嵌入式系统可以通过各种传感器收集家庭的温度、湿度、照明等信息，并通过互联网进行远程控制和管理。
嵌入式系统的定义分类与特点嵌入式系统是一种特定功能的计算机系统，它主要用于控制、监测和操作各种电子设备和系统。
与通用计算机系统不同，嵌入式系统通常被嵌入到特定的机器或设备中，以完成特定的任务或功能。
嵌入式系统通常由硬件和软件组成，具有以下特点和分类。
一、特点1.实时性：嵌入式系统通常需要在严格的时间约束下完成任务，对于那些对时间要求敏感的应用来说，如空中交通控制、工业自动化等，实时性是嵌入式系统最重要的特点之一2.可靠性：嵌入式系统通常运行在不可控的环境中，如车辆、飞机等，因此可靠性是嵌入式系统的关键特点之一、嵌入式系统需要在各种不稳定的条件下长时间运行，并能适应各种异常情况。
3.低功耗：嵌入式系统通常使用电池或其他有限能源供电，因此低功耗是其重要特点之一、嵌入式系统需要优化硬件和软件设计，以最大程度地减少能耗，延长电池寿命。
4.小型化：嵌入式系统通常需要集成到较小的物理环境中，如智能手机、手表等。
因此，嵌入式系统需要小型化设计，以适应有限的空间和重量要求。
5.高性能：嵌入式系统通常需要处理大量的数据和复杂的计算任务，如高清视频处理、图像识别等。
因此，高性能是嵌入式系统的重要特点之一二、分类1.按应用领域划分：嵌入式系统可按其应用领域划分为工业控制系统、汽车电子系统、医疗设备系统、消费品电子等。
每个领域都有其特定的需求和要求，因此嵌入式系统的设计和实现方式也会有所不同。
2.按系统规模划分：嵌入式系统可按其系统规模划分为小型嵌入式系统和大型嵌入式系统。
小型嵌入式系统通常包括一些简单的功能和任务，如家用电器控制系统、智能手表等；大型嵌入式系统通常具有复杂的功能和任务，如军事导航系统、航空电子系统等。
3.按处理器架构划分：嵌入式系统可按其处理器架构划分为单片机嵌入式系统和微处理器嵌入式系统。
单片机嵌入式系统通常使用单片机作为核心处理器，功能简单，成本低，适用于一些简单的任务和应用；微处理器嵌入式系统通常使用微处理器作为核心处理器，功能复杂，成本较高，适用于一些复杂的任务和应用。
1. 什么是嵌入式系统？其特点有些什么？答: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。
特点：（1）通常是面向特定应用，低功耗、体积小、集成度高；（2）是技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统；（3）软硬件必须高效率地设计，根据应用需求量体裁衣，去除冗余；（4）与具体应用有机结合，具有较长的生命周期；（5）为提高执行速度和系统可靠性，软件一般固化在存储器芯片或单片机本身中；（6）本身不具备自举开发能力，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。
2. 嵌入式系统的BooTLoader的功能是什么？答： BooTLoader是系统加电后,操作系统内核或用户应用程序运行之前，首先必须运行的一段程序，即引导加载程序。
通过这段程序,为最终调用操作系统内核、运行用户应用程序准备好正确的环境。
3. 什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？答：嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。
4. 目前嵌入式操作系统有哪些？答：（1）Windows CE（2）VxWorks（3）pSOS（4）QNX（5）Palm OS（6）嵌入式Linux 5. 构造嵌入式开发环境有哪几种形式？答：（1）交叉开发环境（2）软件模拟环境（3)评估电路板6. 嵌入式系统开发的基本流程?答：（1）系统定义与需求分析（2）规格说明（3）系统结构设计（4）构件设计（5）系统集成7. 什么是可编程片上系统？答：用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上,称作可编程片上系统PSOC.它是一种特殊的嵌入式系统，首先它是SOC，即由单个芯片实现整个系统的主要逻辑功能，具有一般SOC基本属性；其次，它又具备软硬件在系统可编程的功能，是可编程系统，具有可裁剪、可扩充、可升级等灵活的设计方式。
8. 有时要使用Thumb技术的原因?答：16位Thumb指令集是32位ARM指令集的子集，用16位代码密度的指令获得32位处理器的性能既节省存储空间及成本，又不降低处理性能，低功耗，小体积，低成本。
嵌入式系统的发展历程嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它嵌入在一些特定的设备中，用于控制和执行特定的功能。
随着科技的发展，嵌入式系统得到了广泛的应用，其发展历程也经历了几个阶段。
第一阶段是嵌入式系统的起步阶段。
在20世纪50年代和60年代，嵌入式系统主要用于军事和航空领域。
这些系统使用的是早期的电子管和磁芯存储器，体积庞大且功能有限。
然而，随着集成电路技术的发展，嵌入式系统开始变得更小巧、更高效。
第二阶段是嵌入式系统的成熟阶段。
在20世纪70年代和80年代，嵌入式系统开始在工业控制、汽车电子和家用电器等领域得到广泛应用。
这些系统使用的是更加先进的微处理器和存储器，能够实现更多样化的功能。
同时，实时操作系统的发展也使得嵌入式系统能够更好地响应外部事件和控制任务。
第三阶段是嵌入式系统的智能化阶段。
在20世纪90年代和2000年代，嵌入式系统开始融合更多的智能化技术，如人工智能、机器学习和无线通信等。
这些系统能够实现更复杂的任务，如语音识别、图像处理和无线通信。
同时，嵌入式系统的体积也进一步缩小，能够嵌入到更多的设备中。
第四阶段是嵌入式系统的互联网化阶段。
随着互联网的普及，嵌入式系统开始与互联网进行连接，形成了IoT（物联网）的概念。
这使得嵌入式系统能够实现远程访问、数据共享和云计算等功能，极大地扩展了其应用范围。
例如，智能家居、智能交通和智能医疗等领域的发展，都与嵌入式系统的互联网化密不可分。
第五阶段是嵌入式系统的人工智能阶段。
随着深度学习和神经网络等人工智能技术的快速发展，嵌入式系统也开始加入更复杂的智能化算法和硬件。
这使得嵌入式系统能够实现更高级的人工智能功能，如人脸识别、自动驾驶和智能机器人等。
同时，人工智能技术的推动也使得嵌入式系统在医疗、安防和工业等领域发挥了更大的作用。
总的来说，嵌入式系统在发展历程中经历了起步阶段、成熟阶段、智能化阶段、互联网化阶段和人工智能阶段等几个阶段。
每个阶段都伴随着技术的进步和应用的拓展，使得嵌入式系统在各个领域发挥了越来越重要的作用。
嵌入式系统设计与应用嵌入式系统是指在某种特定应用领域中快速、高效地完成某一指定任务的计算机系统。
这种系统通常由特殊的硬件、软件和操作系统组成，因此与一般的计算机系统有所不同。
嵌入式系统设计与应用已经在诸多领域中得到了广泛的应用，比如工业自动化、智能家居、安防监控等领域，成为现代生活中不可或缺的一部分。
一、嵌入式系统的基本特点嵌入式系统的设计和应用有以下几个基本特点：1.紧凑设计：由于嵌入式系统的应用场景通常有着特定的环境和特殊的需求，因此系统需要在性能、体积、功耗等方面做到最优化的平衡。
这就要求嵌入式系统在设计过程中必须考虑到最小化系统资源占用的问题，以便在满足功能要求的同时，同时能够保证嵌入式系统的稳定性和可靠性。
2.高实时性：嵌入式系统的绝大部分应用都要求在短时间内完成特定的任务，比如在毫秒级内采集、处理和传输数据，这就要求系统软件必须有着高实时性的要求。
这一点常常因为设计上的失误而导致系统故障。
3.节约功耗：嵌入式系统通常需要在低功耗条件下完成任务，因此需要在设计时充分考虑节能的要求。
此外，硬件的可设计性也是嵌入式系统功耗得以优化的一个重要因素。
二、嵌入式系统的应用领域1.工业自动化：嵌入式控制技术是现代工业自动化技术中不可或缺的一部分。
通过精细的嵌入式系统设计，可以实现自动化设备的智能化控制、监测和管理。
比如在冶金、电力、输变电等领域中，嵌入式系统已经广泛应用，可以有效地提高生产效率、降低成本、提高产品质量。
2.智能家居：智能家居系统是指通过控制系统、感知系统、联网系统及可视化界面，实现智能化家居设备控制、环境监测、安防监控等多个功能的系统。
嵌入式芯片作为其核心技术之一，使得智能家居得以实现远程遥控、联网互动，实现更便利、智能的生活。
3.安防监控：嵌入式技术在安防监控领域中也发挥了重要的作用，不仅可以实现视频图像的高清晰度显示和编解码，还可以进行自动控制、远程操作、智能分析、数据存储等功能。
嵌入式系统的特点嵌入式系统是指集成了硬件和软件的特殊型计算机系统，其工作在方案的控制、测量、通讯、移动等方面。
它的应用领域非常广泛，包括智能家居、车载电子、医疗设备、航空航天、智能制造等等。
因此，嵌入式系统的特点也相当丰富多样。
1. 实时性嵌入式系统的最重要特点是其实时性。
所谓实时性，指的是在规定的时间内完成某项功能或任务的能力，即系统的响应时间非常快，有时甚至需要毫秒级别的响应时间。
例如，在机器人的控制系统中，需要及时对机器人的运动进行实时反馈，确保其不会碰撞或发生错误。
2. 稳定性稳定性也是嵌入式系统应具备的重要特点之一。
稳定性主要体现在系统的高可靠性，即系统能够在长时间的运行中保持其正常工作状态，不发生系统崩溃或其他故障。
3. 低功耗嵌入式系统通常需要使用电池或其他低功耗设备，因此其功耗特性也是非常重要的。
为了确保系统在长时间的工作中，功耗需要做到尽可能的低，降低电池的更换次数和使用成本。
同时，低功耗特性也可以减少系统发热，避免过热引起系统故障。
4. 程序独立性嵌入式系统需要对特定的任务进行优化，因此系统的程序必须要独立于硬件架构和处理器架构。
这样可以确保系统的兼容性与可维护性，提高系统的工作效率和性能水平。
5. 多任务处理嵌入式系统通常需要同时处理多个任务。
例如，在车载电子中，系统需要同时处理导航、娱乐、安全监控等多个任务，因此需要同时运行多个软件。
多任务处理特性可以提高系统的效率和响应速度，保证系统的正常工作。
6. 硬件特定性嵌入式系统的硬件在大多数情况下是极其特定的，因此该系统必须与之兼容，以便能够正常工作。
为了满足这一个特点，嵌入式系统的设计需要与硬件设施的特点和限制相吻合，同时具有能够灵活运行和协调的软件。
7. 资源有限性由于嵌入式系统的小型化和低成本化的设计特点，其资源是有限的。
这包括了处理器、内存、存储器等硬件资源的限制，以及电力、空间等一些外部资源的限制。
因此在设计嵌入式系统时，必须进行资源的高效利用，确保可以实现系统的各项任务。
第一章嵌入式系统概述1.嵌入式系统的概念从技术的角度概念：以应用为中心、以运算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、靠得住性、本钱、体积、功耗严格要求的专用运算机系统。
从系统的角度概念：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一路的运算机系统。
术语嵌入式反映了这些系统一般是更大系统中的一个完整的部份，称为嵌入的系统。
嵌入的系统中能够共存多个嵌入式系统。
2.嵌入式处置器的分类①嵌入式微处置器；②嵌入式微控制器；③嵌入式DSP处置器；④嵌入式片上系统（SOC）3.嵌入式操作系统的大体概念及特点一般实时操作系统应用于实时处置系统的上位机和实时查询系统等实时性较弱的实时系统，而且提供了开发、调试、运用一致的环境。
嵌入式实时操作系统应用于实时性要求高的实时控制系统，而且应用程序的开发进程是通过交叉开发来完成的，即开发环境与运行环境是不一致。
嵌入式实时操作系统具有规模小(一般在几K～几十K 内)、可固化利用实时性强(在毫秒或微秒数量级上)的特点4.实时操作系统的大体概念及特点总的来讲实时操作系统是事件驱动的，能对来自外界的作用和信号在限定的时刻范围内作出响应。
它强调的是实时性、靠得住性和灵活性, 与实时应用软件相结合成为有机的整体起着核心作用, 由它来管理和协调各项工作,为应用软件提供良好的运行软件环境及开发环境。
从实时系统的应用特点来看实时操作系统能够分为两种：一般实时操作系统和嵌入式实时操作系统IEEE 的实时UNIX分委会以为实时操作系统应具有以下的几点:异步的事件响应；切换时刻和中断延迟时刻肯定；优先级中断和调度；抢占式调度；内存锁定；持续文件；同步；5.操作系统的内核有哪两种，各自的特点①非占先式内核：非占先式内核要求每一个任务自我舍弃CPU 的所有权。
非占先式调度法也称作合作型多任务，各个任务彼此合作共享一个CPU。
异步事件仍是由中断服务来处置。
中断服务能够使一个高优先级的任务由挂起状态变成就绪状态。
嵌入式系统的概念、特点、组成与应用场合一、嵌入式系统的概念嵌入式系统是一种以特定功能为目的，嵌入在具有其他功能的系统中的计算机系统。
它是由软件和硬件组成的，并提供特定的功能。
嵌入式系统通常具有较小的体积、较低的功耗、高可靠性和实时性。
二、嵌入式系统的特点1. 实时性：嵌入式系统能够在规定的时间内完成任务，具有高实时性要求。
2. 可靠性：嵌入式系统必须具有高可靠性，以保证系统在各种环境下运行正常。
3. 高效性：嵌入式系统的硬件和软件一般都是专门为实现特定功能而设计的，能够在有限的资源下实现高效率的工作。
4. 稳定性：嵌入式系统要求具有稳定的运行环境，不受外界干扰。
5. 硬件与软件结合：嵌入式系统由硬件和软件两部分组成，两者相互结合，形成一个整体。
三、嵌入式系统的组成1. 微处理器/微控制器：是嵌入式系统的核心，负责控制和处理系统的各种任务。
2. 存储器：包括闪存、RAM、ROM等，用于存储程序代码和数据。
3. 输入/输出设备：包括键盘、鼠标、显示器、打印机等，用于人机交互。
4. 通信接口：通信接口是嵌入式系统与其他设备通信的接口，包括串口、并口、USB、以太网等。
5. 电源系统：提供系统所需的电能，包括直流电源、充电电路、电池等。
四、嵌入式系统的应用场合1. 工业自动化：用于控制生产线和机器人等自动化设备。
2. 汽车电子：用于汽车电子控制单元（ECU）等系统中，包括发动机管理、车身控制、安全系统等。
3. 医疗设备：用于病人监护、诊断和治疗等方面。
4. 家庭电器：如电视、洗衣机、冰箱、电烤箱、热水器等。
5. 智能手机和平板电脑：用于智能手机和平板电脑中的各种功能，如拍照、视频、通话、应用程序等。
6. 空间探测器：用于测量和探测星球、行星等宇宙环境。
7. 军事设施：用于导弹控制、雷达目标跟踪、GPS等。
总之，嵌入式系统是一种以特定功能为目的，嵌入在具有其他功能的系统中的计算机系统。
它具有实时性、可靠性、高效性、稳定性等特点，由微处理器/微控制器、存储器、输入/输出设备、通信接口、电源系统等组成，广泛应用于工业自动化、汽车电子、医疗设备、家庭电器、智能手机和平板电脑、空间探测器、军事设施等领域。
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。
嵌入式操作系统的发展历程、特点及发展趋势信安1301 田泽佳摘要：随着3C融合进程和我国传统产业结构升级的加速，人们对设备越来越高的应用需求已无法满足当前和未来高性能的应用与发展需求。
同时，激烈的市场竞争和技术竞争，要求产品的开发周期越来越短，显然，嵌入式系统的软、硬件技术和开发手段，正日益受到重视，成为各领域技术创新的重要基础。
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。
本文回顾了嵌入式操作系统发展的历史，通过与通用桌面操作系统的比较，分析了嵌入式操作系统的特点，并且从嵌入式操作系统市场和技术的发展着手，探讨了嵌入式系统的未来发展趋势。
1、嵌入式系统的历史嵌入式系统的产生20世纪70年代嵌入式系统诞生于微型机时代，经过微型计算机的嵌入式专用化的短暂探索后，便进入到嵌入式系统独立的微控制器发展时代。
直接在嵌入式处理器与外围集成电路技术基础上发展的带处理器内核的单片机，即微控制器的智能化电子系统。
无论是工控机，还是单板机，都无法彻底地满足嵌入式系统的微小体积、极低价位、高可靠性的要求。
目前正以前所未有的速度影响和改变着我们的生活，迄今为止，只要我们目之能及，嵌入式系统已经无所不能、无处不在。
无所不能是指嵌入式系统将人工智能技术和超级计算技术有机结合，而无所不在则是指嵌入式系统有着广阔的应用领域，如人们平常用的手机、摄像机、医疗仪器、汽车、工业控制设备、航天设备、航空设备都有嵌入式系统，这些只是嵌入式应用的冰山一角。
由于迅速发展的互联网技术和廉价的微处理器的出现，不远的将来，嵌入式设备将会“嵌”入在各种日常用品中，全面走入人类的生活，还会在工业、军事、自然探索等各方面广泛应用。
事实上，有数据显示，当前市面上销售的CPU只有不到10%流向了各类通用计算机系统，而超过90%的CPU则被装在了各类嵌入式系统中。
嵌入式系统开发与应用嵌入式系统开发与应用是现代科技领域的重要组成部分，它涵盖了从底层硬件设计到高层软件开发的一系列技术和方法。
嵌入式系统广泛应用于诸多领域，如消费电子、工业控制、汽车电子、医疗设备等。
本文将介绍嵌入式系统开发的基本概念、应用领域以及未来发展趋势。
一、嵌入式系统开发的基本概念嵌入式系统是指嵌入在其他设备或系统中，具有特定功能的计算机系统。
与传统计算机系统相比，嵌入式系统通常具有体积小、功耗低、成本低的特点。
嵌入式系统的核心是微处理器（如ARM、MIPS等）或微控制器（如8051、STM32等），以及与之配套的外设（如存储器、输入输出接口等）。
嵌入式系统开发的关键是将硬件与软件紧密集成，以实现特定功能。
硬件开发主要包括电路设计、PCB设计、嵌入式软件开发者对硬件的控制，以及常用的传感器、执行器和通信接口的选型和集成。
软件开发主要包括操作系统的选择和裁剪、驱动程序的编写、应用程序的开发，以及与硬件之间的交互和通信。
二、嵌入式系统的应用领域1. 消费电子：嵌入式系统广泛应用于智能手机、平板电脑、智能电视等消费电子产品。
这些设备要求高性能、低功耗以及良好的用户体验。
嵌入式系统在这些设备中的作用是负责处理各类用户操作、数据处理、多媒体播放、通信等功能。
2. 工业控制：嵌入式系统广泛应用于工业自动化领域。
它能够实现工业设备的监控、控制和运行管理。
嵌入式系统可以处理各种输入输出信号，与工艺设备和传感器进行通信，并对工艺过程进行控制和调节。
3. 汽车电子：嵌入式系统在现代汽车中起到了至关重要的作用。
它能够实现汽车引擎控制、车身电子控制、信息娱乐、驾驶辅助等功能。
嵌入式系统可以通过各种传感器获取车辆状态信息，同时与汽车中的各种模块进行通信。
4. 医疗设备：嵌入式系统在医疗设备领域应用广泛，如心脏起搏器、呼吸机、血糖监测仪等。
嵌入式系统能够监测病人的生理参数，同时控制和调节医疗设备的工作状态，以满足病人的实际需求。
1、什么是嵌入式系统？它由哪几部分组成？有何特点？写出你所想要的嵌入式系统。
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，从而能狗适应实际应用中队功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统通常由嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统和应用软件等几大部分组成。
嵌入式系统有以下特点：（1）软硬件一体化，集计算机技术、微电子技术、行业技术于一体；（2）需要操作系统支持，代码小，执行速度快；（3）专用进抽，用途固定，成本敏感；（4）可靠性要求高；（5）多样性，应用广泛，种类繁多。
我想要的系统应该体积小，功能强大，操作简单。
2、ARM英文原意是什么？它是一个怎样的公司？其处理器有何特点？ARM：Advanced RISC MachinesARM公司是全球领先的16/32位RISC微处理器知识产权设计供应商，通过将其高性能、低成本的RISC微处理器、外围和系统芯片设计技术转让给合作伙伴来生产各具特色的芯片。
ARM处理器有3答特点：（1）小体积、低功耗、低成本而高性能；（2）16/32位双指令集；（3）去拿球的合作伙伴众多。
3、实时操作系统常用的任务调度算法有哪几种？基于优先级的抢占式调度算法；（1）非抢占式调度（2）抢占式调度同一优先级的时间片轮转调度算法；单调速率调度算法。
4、用什么方法解决优先级反转问题？（1）优先级继承：设C为正占用着某项共享资源的进程P以及所有正在等待占用此项资源的进程集合。
找出这个集合中的优先级最高者P_h，其优先级为p'。
把进程P的优先级设置成p'。
（2）优先级封顶：设C为所有可能竞争使用某项共享资源的进程的集合。
事先为这个集合规定一个优先上限p'，使得这个集合中所有进程的优先级都小于p'。
在创建保护该项资源的信号量或互斥量时，将p'作为一个参数。
每当有进程通过这个信号量或互斥量取得对共享资源的独占使用权时，九江此进程的优先级暂时提高到p'，一直到释放该资源时菜回复其原有的优先级。
嵌入式系统的定义、分类与特点1.1.11．嵌入式系统的定义嵌入式系统的定义1：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。
嵌入式系统的定义2：嵌入到对象体系中的专用计算机系统。
嵌入性、专用性与计算机系统是嵌入式系统的三个基本要素。
对象系统是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。
嵌入式系统与通用计算机系统的本质区别在于系统的应用不同，嵌入式系统是将一个计算机系统嵌入到对象系统中。
这个对象可能是庞大的机器，也可能是小巧的手持设备，用户并不关心这个计算机系统的存在。
在理解嵌入式系统的定义时，不要与嵌入式设备相混淆。
嵌入式设备是指内部有嵌入式系统的产品、设备，例如，内含单片机的家用电器、仪器仪表、工控单元、机器人、手机、PDA 等。
2．嵌入式系统的分类按照上述嵌入式系统的定义，只要满足定义中三要素的计算机系统，都可称为嵌入式系统。
嵌入式系统按形态可分为设备级（工控机）、板级（单板、模块）、芯片级（MCU、SOC）。
有些人把嵌入式处理器当作嵌入式系统，但由于嵌入式系统是一个嵌入式计算机系统，因此，只有将嵌入式处理器构成一个计算机系统，并作为嵌入式应用时，这样的计算机系统才可称作嵌入式系统。
嵌入式系统与对象系统密切相关，其主要技术发展方向是满足嵌入式应用要求，不断扩展对象系统要求的外围电路（如ADC、DAC、PWM、日历时钟、电源监测、程序运行监测电路等），形成满足对象系统要求的应用系统。
因此，嵌入式系统作为一个专用计算机系统，要不断向计算机应用系统发展。
3．嵌入式系统的特点嵌入式计算机系统与通用计算机系统、数字产品相比具有以下特点：（1）嵌入式系统是面向特定应用的。
嵌入式系统中的CPU与通用CPU的最大不同就是前者大多数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。
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，在单一执行绪面临高负载时，其它执行绪的处理时间就有可能会被压缩，甚至被暂停。
而不同执行绪在执行的过程中，诸如内存锁定、解锁以及同步等处理过程在多发射体系上也会发生，因此在极端情况下，多发射的性能是明显比不上原生多核心架构的（以两个执行绪对两个核心的比较而言）。
不过多发射体系的优点在于硬件效率高，理论上功耗也能有效降低。
部分IC设计公司也推出了基于MIPS架构的平行架构多核心，形成兼具多核与多发射的应用架构，相信在未来这种体系将会纳入MIPS的原生架构当中，以应付更复杂的应用。
3、RISC家族之PowerPC PowerPC 是一种RISC多发射体系结构。
二十世纪九十年代，IBM（国际商用机器公司）、Apple（苹果公司）和Motorola（摩托罗拉）公司开发PowerPC芯片成功，并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。
PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。
第一代PowerPC采用0.6微米的生产工艺，晶体管的集成度达到单芯片300万个。
Motorola公司将PowerPC内核设计到SOC芯片之中，形成了Power QUICC（Quad Integrated Communications Controller），Power QUICC II和Power QUICC III家族的数十种型号的嵌入式通信处理器。
Motorola的基于PowerPC体系结构的嵌入式处理器芯片有MPC505、821、850、860、8240、8245、8260、8560等近几十种产品，其中MPC860是Power QUICC 系列的典型产品，MPC8260是Power QUICC II系列的典型产品，MPC8560是Power QUICC III系列的典型产品。
Power QUICC 系列微处理器一般有三个功能模块组成，嵌入式PowerPC核（EMPCC），系统接口单元（SIU）以及通信处理器（CPM）模块，这三个模块内部总线都是32位。
除此之外Power QUICC中还集成了一个32位的RISC内核。
Power PC核主要执行高层代码，而RISC则处理实际通信的低层通信功能，两个处理器内核通过高达8K字节的内部双口RAM相互配合，共同完成MPC854强大的通行控制和处理功能。
CPM以RISC控制器为核心构成，除包括一个RISC控制器外，还包括七个串行DMA（SDMA）通道、两个串行通信控制器（SCC）、一个通用串行总线通道（USB）、两个串行管理控制器（SMC）、一个I2C接口和一个串行外围电路（SPI），可以通过灵活的编程方式实现对Ethemet、USB、T1/E1,ATM等的支持以及对UART, HDLC等多种通信协议的支持。
