嵌入式系统的特点

计算机专升本中的计算机嵌入式系统计算机嵌入式系统在计算机专升本中的重要性计算机嵌入式系统是当今科技发展中不可或缺的一部分。

它广泛应用于各个领域，包括电子设备、交通工具、工业自动化等。

在计算机专升本课程中，学习和掌握计算机嵌入式系统的原理和应用，对于提高学生的综合素养和就业竞争力至关重要。

一、计算机嵌入式系统的定义与特点计算机嵌入式系统是指运行在某个特定硬件平台上，用于控制和驱动硬件设备的软件系统。

它具有以下几个特点：1. 不显式地呈现给用户：与个人计算机等通用计算机不同，嵌入式系统的用户界面通常不直接展现给用户，而是通过其他设备或系统与用户进行交互。

2. 实时性要求高：许多嵌入式系统需要快速响应和处理实时数据，如交通信号控制系统、航空航天设备等。

3. 资源有限：嵌入式系统通常具有有限的处理能力、存储容量和能源供应，因此需要高效的算法和优化的设计以满足功能需求。

4. 稳定可靠：嵌入式系统被广泛应用于工业设备、医疗设备等关系到人们生命安全和财产安全的领域，因此要求系统具有高可靠性和稳定性。

二、计算机嵌入式系统在计算机专升本中的重要地位1. 培养学生的系统思维能力：学习计算机嵌入式系统需要对整个系统进行综合性的思考和设计，这培养了学生的系统思维能力和抽象化思维能力。

2. 提高学生的编程技能：在嵌入式系统开发过程中，学生需要编写底层的驱动程序和控制算法，这对于提高学生的编程技能和理解计算机硬件原理有着重要作用。

3. 增加学生的实践经验：计算机嵌入式系统的开发往往需要通过实际的硬件平台进行测试和验证，这使得学生能够亲自动手完成项目，并积累实践经验。

4. 拓宽就业领域：掌握计算机嵌入式系统开发技术的学生，将有更多的就业机会，可以从事嵌入式软件开发、硬件设计、系统集成等相关工作。

三、计算机嵌入式系统课程内容建议1. 嵌入式系统硬件基础：学习计算机硬件原理和嵌入式系统常用的芯片、传感器、接口等硬件组成部分，了解它们的特点和应用场景。

嵌入式系统的特点与设计方法嵌入式系统（Embedded System）是指嵌入在其他设备中的计算机系统，它通过使用微处理器或微控制器来控制、监视和执行特定功能。

与通用计算机系统不同，嵌入式系统的设计方法和特点更为独特和特殊。

本文将具体探讨嵌入式系统的特点与设计方法，以帮助读者更好地理解和应用于实际项目中。

嵌入式系统的特点：1. 特定功能：嵌入式系统通常被设计用于执行特定的任务或功能，例如家电设备中的控制模块、汽车中的引擎控制系统等。

因此，嵌入式系统的设计需要充分了解和满足这些特定功能的需求。

2. 系统封闭性：嵌入式系统通常是封闭的，即它们不需要与其他外部系统进行通信。

因此，嵌入式系统设计时需要考虑其独立性和稳定性，以确保其功能的正常运行和有效性。

3. 资源受限：嵌入式系统在计算能力、存储容量和能源供应方面往往受到限制。

因此，设计者需要充分考虑资源的有效利用和优化，以最大程度地满足系统功能的需求。

4. 可靠性要求高：很多嵌入式系统被用于控制关键任务或环境，如医疗设备、航空航天系统等。

这些系统对可靠性的要求非常高，设计上需要考虑系统的容错性、稳定性和自动恢复能力。

嵌入式系统的设计方法：1. 确定需求：首先，设计者需要明确系统的需求和功能。

这包括系统要实现的功能、性能指标、接口需求等。

通过充分了解和明确需求，可以为后续的设计提供明确的目标和方向。

2. 系统架构设计：在系统架构设计阶段，设计者需要确定系统的组织结构、主要模块和模块间的关系。

这意味着要确定主控制器、传感器、执行器等组件的位置和交互方式。

此外，还需要确定适当的电源管理和通信接口。

3. 硬件设计：硬件设计是嵌入式系统设计中的关键环节。

设计者需要选取合适的处理器或控制器，并根据需求选择合适的外部器件。

此外，还需要进行电路设计、布局和散热等方面的考虑。

4. 软件设计：在软件设计阶段，设计者需要根据系统需求和硬件特性来编写软件代码。

这包括系统的控制算法、状态机设计、任务调度等。

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。

嵌入式系统特点
与通用的计算机系统相比，嵌入式系统具有以下特点：1）专用紧凑：由于嵌入式设备的用途固定、成本敏感，其软硬件够用即可。

因此，它在体积、功耗和配置等方面有明显的约束；
2）实时响应：嵌入式系统是某种技术过程信号处理和控制的核心处理环节，必须满足技术过程的时限要求，一定要具有实时处理的特性；
3）并发处理：在嵌入式系统的应用环境中，系统处理的事件往往是多个，而且可能同时发生，所以嵌入式系统一般具有并发特点；
4）稳定可靠：嵌入式系统产品使用环境不定，使用条件往往恶劣，故其稳定性和可靠性是系统的必须具备的条件；
5）技术密集：嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体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、不断创新的知识集成系统；
6）开发困难：嵌入式系统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,必须有一套开发工具和环境才能进行开发,它的开发
依赖于通用计算机上的软硬件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。

7）形式多样：嵌入式系统应用于国民经济各个领域，造成其品种繁多，形式多样。

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。

嵌入式系统试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 嵌入式系统的特点是（）。

A. 体积小、成本低、功能强B. 体积大、成本高、功能弱C. 体积小、成本低、功能弱D. 体积大、成本高、功能强答案：A2. 以下哪个不是嵌入式系统的组成部分？（）A. 嵌入式微处理器B. 嵌入式操作系统C. 通用操作系统D. 嵌入式软件答案：C3. 嵌入式系统通常用于（）。

A. 个人计算机B. 服务器C. 家用电器D. 网络设备答案：C4. 在嵌入式系统中，以下哪个不是常用的编程语言？（）A. C语言B. C++C. JavaD. Python答案：D5. 嵌入式系统的开发流程不包括以下哪个步骤？（）A. 需求分析B. 系统设计C. 系统测试D. 系统销售答案：D6. 以下哪个是嵌入式系统的硬件平台？（）A. 单片机B. 个人电脑C. 服务器D. 工作站答案：A7. 嵌入式系统的实时性要求通常（）。

A. 非常高B. 一般C. 非常低D. 可有可无答案：A8. 以下哪个不是嵌入式系统的开发工具？（）A. 编译器B. 调试器C. 编辑器D. 游戏机答案：D9. 嵌入式系统通常不用于以下哪个领域？（）A. 汽车电子B. 移动通信C. 航空航天D. 办公自动化答案：D10. 以下哪个是嵌入式系统的软件平台？（）A. 操作系统B. 数据库系统C. 网络服务器D. 办公软件答案：A二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 嵌入式系统的开发需要考虑以下哪些因素？（）A. 系统稳定性B. 系统安全性C. 系统可扩展性D. 系统成本答案：ABCD2. 嵌入式系统的硬件设计通常包括以下哪些部分？（）A. 微处理器B. 存储器C. 电源管理D. 显示设备答案：ABCD3. 嵌入式系统的软件设计通常包括以下哪些部分？（）A. 操作系统B. 应用程序C. 驱动程序D. 用户界面答案：ABCD4. 以下哪些是嵌入式系统的开发工具？（）A. 交叉编译器B. 版本控制系统C. 性能分析工具D. 游戏机答案：ABC5. 嵌入式系统在以下哪些领域有广泛应用？（）A. 工业控制B. 消费电子C. 医疗设备D. 办公自动化答案：ABC三、判断题（每题2分，共10分）1. 嵌入式系统与通用计算机系统没有区别。

嵌入式系统的维护设计嵌入式系统是由硬件和软件相结合的特殊计算机系统，它主要应用于嵌入到其他电子产品中，以实现特定的功能和任务。

由于嵌入式系统通常运行在特定的硬件平台上，因此其维护和设计工作也具有一定的独特性和挑战性。

一、嵌入式系统的特点及维护需求嵌入式系统通常具有以下特点：1. 特定目的性：嵌入式系统一般用于实现特定的功能和任务，其软硬件设计都针对于这些目的而进行。

2. 资源受限：嵌入式系统的硬件资源和系统存储容量都一般比较有限，这要求软件和硬件设计都需要进行有效的优化。

3. 实时性要求高：嵌入式系统通常是在实时环境下运行的，在时间上有严格的要求。

如果出现延迟或中断，可能会导致严重的后果。

4. 不可升级性：由于其特殊性，嵌入式系统通常是被固定在特定的硬件上，难以进行升级和维护。

因此设计时需要考虑到这些因素。

针对嵌入式系统的这些特点，我们在维护和设计时需要注意以下几个方面：1. 硬件选型：在设计嵌入式系统时，我们需要根据实际需求，在满足性能要求的前提下，选择尽量少的资源组成系统。

这样有利于降低成本和提升系统的稳定性。

2. 系统更新：由于嵌入式系统难以进行升级，因此在系统维护时需要谨慎处理更新问题。

我们需要根据系统的实际情况和需求进行必要的更新，同时要保证系统数据的安全和可靠。

3. 系统稳定性：嵌入式系统操作环境的特殊性，使得它对系统稳定性的要求很高。

在系统设计时我们需要注意软硬件兼容性，进行模拟试验，提高系统抗干扰能力，防止数据丢失和系统故障。

4. 性能优化：嵌入式系统所拥有的硬件资源较少，软件算法效率也需要进行优化，以达到满足实时的工作需求。

在软硬件设计过程中，我们需要进行算法和代码的优化，尽可能发掘硬件的潜力，提升系统性能。

二、嵌入式系统设计中需要特别关注的点在嵌入式系统设计中，我们需要特别关注以下几个点：1. 系统架构的选择：嵌入式系统的架构选择对系统的性能和功能有着决定性的作用。

我们需要根据系统的实际需求和资源情况，选择合适的系统架构，以提高系统的整体性能。

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。

嵌入式系统的定义及特点首先，嵌入式系统是为特定的应用领域而设计的。

嵌入式系统的设计目标通常是用于特定的行业或特定的应用领域，如汽车、工业控制、医疗设备等。

这意味着嵌入式系统可以根据特定需求进行定制化设计，以满足该领域的要求。

其次，嵌入式系统通常具有实时性要求。

很多嵌入式系统需要对外部事件进行实时响应，并在预定的时间内完成特定的任务。

例如，汽车防抱死系统需要在检测到车轮即将抱死时立即调整刹车压力，以避免发生危险情况。

这就要求嵌入式系统能够在极短的时间内做出反应，并完成相应的动作。

第三，嵌入式系统通常具有资源有限的特点。

由于嵌入式系统嵌入在其他设备中，其硬件资源（如处理器、内存、存储等）通常受限。

为了在有限的资源下完成其任务，嵌入式系统需要高效地利用和管理这些资源。

因此，嵌入式系统的软件设计通常需要更高的优化性能和占用资源的精细控制。

第四，嵌入式系统通常运行在独立的硬件平台上。

由于嵌入式系统需要与其他设备协同工作，因此它通常需要与设备进行良好的硬件接口和通信协议。

这就需要嵌入式系统具备一定的硬件设计能力，以确保与其他设备的兼容性和稳定性。

此外，嵌入式系统还具有可靠性要求。

很多嵌入式系统被应用于关键领域，如航空航天、医疗设备等，任何故障都可能导致严重的后果。

因此，嵌入式系统需要具备高可靠性，以避免故障和损坏。

最后，嵌入式系统的开发和维护过程常常需要较长的周期和复杂的流程。

嵌入式系统通常需要经过需求分析、硬件设计、软件开发、系统集成和测试等多个阶段。

由于嵌入式系统在应用领域中的特殊性和复杂性，其开发和维护过程相对困难和耗时。

总结起来，嵌入式系统是一种用于特定应用领域的计算机系统，具有实时性要求、资源有限、运行在独立硬件平台上、可靠性要求高、开发维护复杂等特点。

随着科技的进步和应用领域的不断扩展，嵌入式系统在各个领域中得到广泛应用，并不断与其他技术进行结合，使得其在各个领域中都能发挥出更大的作用。

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。