浅谈嵌入式系统

浅谈对嵌入式系统的理解信息学院16级计算机应用技术研究生陶金洪学号：1623100005摘要：嵌入式系统在日常生活中已得到广泛的应用，本文从嵌入式系统的概念、嵌入式微处理器以及嵌入式系统的操作系统等方面浅谈对嵌入式系的理解。

关键词：嵌入式系统操作系统嵌入式微处理器引言：随着社会的迅速进步，电子技术、计算机技术和网络技术的飞速发展，极大地改变了人们的生活模式。

人们到处可以见到电子设备的存在，而几乎所有的电子设备中都包含着嵌入式系统。

嵌入式应用给人们的生活带来了极大的便利。

经过本学期对嵌入式系统的学习加深了我对它的了解。

一、嵌入式系统的概念：国际电气与电子工程师协会将嵌入式系统定义为：嵌入式是用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置。

而国内通常将它定义为：嵌入式系统是以应用为中心，以电子技术和计算机技术为基础，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。

从两种定义中我们不难看出国内的定义直接的体现了嵌入式系统的嵌入性、专用性、计算机特性的基本要素和特征。

从定义中可以知道嵌入式系统它一般是由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序等部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

嵌入式系统不同于PC系统，它包括硬件和软件两部分。

硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。

软件部分包括操作系统软件和应用程序编程。

有时设计人员把这两种软件组合在一起。

应用程序控制着系统的运作和行为;而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。

由于嵌入式系统是针对特定用途、应用于特定环境下，所以它不同于通用计算机系统。

同样是计算机系统，嵌入式系统是针对特定应用而设计的“专用系统“它的硬件和软件都必须高效率的设计，量体裁衣，去除冗余，力争在较少的资源上实现更高的性能。

二、嵌入式微处理器嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。

嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。

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。

什么是计算机的嵌入式系统探讨嵌入式系统的特点与应用计算机的嵌入式系统是指被嵌入在计算机系统中的一种特殊的微型计算机系统，主要用于控制、监测和执行特定功能。

它通常由专门设计的硬件和软件组成，可在一些特定的应用领域中实现高效的控制功能。

嵌入式系统具有独特的特点和应用，下面将分别进行探讨。

嵌入式系统的特点：1.硬件资源受限：嵌入式系统通常采用专用的硬件，资源有限，主要关注功能的实现和性能的优化。

由于硬件资源受限，嵌入式系统对系统性能的要求较高，需要在有限的资源下满足任务需求。

2.软件定制化：嵌入式系统的软件通常是针对特定应用领域进行定制开发的，具有高度定制化和专业化特点。

开发人员需要深入了解应用领域的需求，结合硬件特性进行开发，以确保系统能够稳定可靠运行。

3.实时性要求高：嵌入式系统通常需要对外部环境做出实时响应，对任务的执行时间和可靠性有较高要求。

例如，汽车控制系统、工业自动化系统等需要对外部环境信号做出及时反应，确保系统安全可靠。

4.低功耗要求：由于嵌入式系统通常需要长时间稳定运行，因此需要具有低功耗的特点，以延长系统的使用时间和减少能源消耗。

嵌入式系统的应用：1.汽车电子系统：现代汽车中包含大量的嵌入式系统，用于控制引擎管理系统、空调系统、安全系统等各种功能。

这些系统能够监测和响应外部环境变化，提高行驶安全性和舒适性。

2.工业控制系统：工业领域中广泛应用嵌入式系统来实现自动化控制和监测功能，例如生产线控制、设备监测等。

嵌入式系统可以提高生产效率，减少人力成本，提高生产线稳定性。

3.智能家居系统：智能家居系统利用嵌入式系统实现对家庭设备的控制和监测，例如智能家居控制中心、智能照明系统、智能安防系统等。

这些系统可以提高家庭生活的便捷性和安全性。

4.医疗设备：医疗领域中的各种医疗设备如心电监护仪、呼吸机等都采用嵌入式系统来实现对患者的监测和治疗。

嵌入式系统可以实现对患者的实时监测和医疗数据记录，提高医疗诊断的准确性和效率。

嵌入式系统概论嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它被嵌入到其他设备中，以完成特定的功能或任务。

嵌入式系统广泛应用于各个领域，如家电、汽车、医疗设备、通信设备等。

本文将介绍嵌入式系统的基本概念、特点、应用领域以及发展趋势。

一、嵌入式系统的基本概念嵌入式系统是由硬件和软件组成的一种特殊计算机系统。

与通用计算机系统相比，嵌入式系统具有以下几个特点：1. 特定功能：嵌入式系统被设计用于执行特定的功能或任务，例如控制家电设备、驾驶汽车、监测环境等。

2. 实时性：嵌入式系统通常需要实时响应外部事件，确保系统能够及时做出反应。

3. 资源受限：由于嵌入式系统通常运行在资源受限的环境中，如处理能力、存储容量、能耗等都有限制。

4. 可靠性：嵌入式系统对系统的可靠性要求很高，一旦出现故障可能会对用户的生命财产安全造成影响。

二、嵌入式系统的应用领域嵌入式系统广泛应用于各个领域，以下列举几个典型的应用领域：1. 汽车领域：现代汽车中的嵌入式系统包括发动机控制单元(ECU)、车载娱乐系统、安全系统等，它们协同工作以提供稳定、安全的驾驶体验。

2. 家电领域：智能家居中的嵌入式系统能够实现家电设备的远程控制、能耗监测以及与其他设备的联动等功能。

3. 医疗设备领域：医疗设备中的嵌入式系统用于监测病人的生命体征、控制手术设备等，对病人的诊断和治疗起到重要作用。

4. 工业控制领域：嵌入式系统在工业自动化领域中广泛应用，用于控制生产线、监测设备状态、优化生产过程等。

三、嵌入式系统的发展趋势随着科技的不断进步，嵌入式系统也在不断发展。

以下是几个嵌入式系统的发展趋势：1. 物联网：随着物联网的兴起，越来越多的设备将与互联网连接，嵌入式系统将扮演连接设备与互联网的桥梁，实现设备之间的通信与协同工作。

2. 人工智能：人工智能技术的发展将为嵌入式系统带来更多的智能化能力，使其能够识别、理解和响应更复杂的指令或环境变化。

3. 虚拟化技术：虚拟化技术可以将多个嵌入式系统虚拟化为一个物理平台，提高系统的资源利用率和灵活性。

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。

浅谈嵌入式系统的可靠性与安全性设计1 可靠性与安全性设计的两次重大变革20世纪初，人类进入到电子时代，随着时代的变迁，电子系统出现了两次巨大的变革，即从传统电子到智能电子与从智能电子到网络电子的变革。

前者是微控制器(MCU)诞生后，嵌入式系统带来的变革，后者是物联网时代智能电子系统普遍入网后带来的变革。

传统电子时代，只有可靠性概念，没有安全性概念;智能电子时代，诞生了安全性包容设计;网络电子时代，电子系统的安全性设计提升到空前高度。

传统电子时代，没有安全性设计概念，可靠性与安全性是统一的。

因为，这一时期的电子系统只有正常与失效两种状态。

正常即可靠，可安全使用;失效即无法工作，也无安全可言。

智能电子时代，由于有MCU 的介入，众多功能可由软件实现。

软件介入后对系统的可靠性设计有两个重大影响：一个是软件介入后系统不可避免地出现失误，出现了正常、失效之间出错概率的多值可靠性;另一个是软件可主动实现系统的可靠性管理。

前者引发了多值可靠性设计概念，后者帯来了可靠性控制的设计内容。

这时的智能电子系统，借助于集成电路的不断进化、人工智能的可靠性控制与封闭的体系结构，无论是可靠性还是安全性都到达了空前高度。

网络电子时代，由于智能电子系统普遍具有网络接入功能，智能电子系统对外部开放的后果是，所有网络安全问题都会带入到智能电子系统中。

病毒入侵、恶意攻击等网络犯罪成为网络电子系统的不安全因素，安全性设计提升到空前高度。

防入侵、防攻击成为网络电子系统安全性设计中不可或缺的重要内容。

下面以汽车电子为例，来描述电子系统可靠性、安全性设计的变革。

老爷车时代，是传统电子时代，无论是仪表系统，还是发动机点火系统都只能由分立电子元件组成，其中任何一个元器件失效都会导致汽车瘫痪。

电子工程师通过精心挑选每个元器件、可靠的电路设计与精心工艺制作，来保证系统的可靠性与安全性。

现代汽车时代是智能电子时代，在汽车电子中，高可靠的集成电路、分布式总线技术、实时多任务操作系统、软件的可靠性管理、重要组件的冗余技术等，保证了汽车电子系统高可靠地运行;还可以通过汽车运行中的各种工况监测(如发动机运行工况监测、车胎压力监测等)，确保汽车的安全运行。

嵌入式系统可以被通俗理解为以计算机技术为基础、并且软件硬件可裁剪的一种专用计算机系统。

它通常应用在那些对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的场合，例如智能家电、工业自动化、医疗设备、通信设备等。

嵌入式系统是软件和硬件的结合，它通常是针对某种特定应用进行特殊定制的，因此它的硬件部分通常比通用计算机系统更加精简，并且需要集成相应的接口和驱动程序。

而软件方面，嵌入式系统通常需要直接对硬件进行编程，以实现对特定功能的控制和管理。

嵌入式系统的开发过程通常也不同于传统的软件开发，它需要硬件工程师和软件工程师紧密合作，共同完成系统的开发和调试。

嵌入式系统的开发工具和开发环境通常也需要针对特定的硬件平台进行定制，以提供高效的开发和调试环境。

嵌入式系统的发展和应用领域不断扩大，随着计算机技术和通信技术的发展，嵌入式系统已经深入到各种应用领域中，例如智能交通、医疗设备、智能家居、工业自动化等等。

这些应用领域的发展也促进了嵌入式系统的不断发展和创新。

对于用户来说，嵌入式系统提供了一种灵活的解决方案，它可以满足各种不同的应用需求，并且可以提供更高的可靠性和安全性。

同时，嵌入式系统的开发过程也具有挑战性，它需要硬件工程师和软件工程师紧密合作，共同完成系统的开发和调试，这需要开发人员具有广泛的知识和技能。

总的来说，嵌入式系统是一种专门为特定应用而设计的计算机系统，它具有独特的优势和特点，如可靠性高、成本低、体积小、功耗低等。

随着计算机技术和通信技术的发展，嵌入式系统已经深入到各种应用领域中，并且不断发展和创新。

嵌入式系统基础知识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无处不在的一部分。

从智能手机、智能家居设备到汽车电子、医疗设备等，嵌入式系统的应用几乎涵盖了各个领域。

那么，什么是嵌入式系统呢？它又有着怎样的特点和构成呢？接下来，让我们一起走进嵌入式系统的世界，来了解一下它的基础知识。

嵌入式系统，简单来说，就是一种嵌入到其他设备或系统中的专用计算机系统。

它的主要目的是为了控制、监测或执行特定的任务，而不是像我们常见的个人电脑那样进行通用的计算和数据处理。

嵌入式系统具有以下几个显著的特点。

首先是专用性。

它是为特定的应用而设计的，具有明确的功能和性能要求。

比如，汽车中的电子控制单元（ECU）就是专门用于控制发动机、变速器等部件的工作，其设计和功能都是围绕着汽车的运行和性能优化展开的。

其次是实时性。

在很多应用场景中，嵌入式系统需要在规定的时间内完成特定的任务。

例如，飞机的飞行控制系统必须能够实时响应飞行员的操作指令，确保飞行的安全和稳定。

再者是低功耗。

由于很多嵌入式设备是依靠电池供电的，如便携式医疗设备、智能手表等，因此降低功耗以延长电池寿命就显得至关重要。

然后是可靠性和稳定性。

嵌入式系统通常运行在较为恶劣的环境中，需要长时间稳定工作，不能出现故障或错误。

此外，嵌入式系统的体积通常较小，以适应设备的空间限制。

一个典型的嵌入式系统通常由硬件和软件两大部分组成。

硬件方面，包括处理器、存储器、输入输出设备等。

处理器是嵌入式系统的核心，负责执行指令和处理数据。

常见的嵌入式处理器有微控制器（MCU）和数字信号处理器（DSP）等。

存储器用于存储程序和数据，包括只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）和闪存（Flash）等。

输入输出设备则用于与外界进行交互，如传感器、按键、显示屏、通信接口等。

软件方面，主要包括操作系统、驱动程序和应用程序。

操作系统是管理嵌入式系统资源的核心软件，如实时操作系统（RTOS），它能够确保系统的实时性和可靠性。

嵌入式系统概述嵌入式系统是一种专门设计用于控制某个特定任务的计算机系统。

它通常以微处理器为核心，集成了软件和硬件组件，用于实时控制、监测和交互。

由于嵌入式系统直接嵌入在所控制的设备中，因此它们的体积小、功耗低，并且具有高度的可靠性和实时性。

本文将从嵌入式系统的定义、应用领域以及未来发展的趋势等几个方面对嵌入式系统进行概述和介绍。

1. 嵌入式系统的定义嵌入式系统是一种被嵌入在目标设备中的计算机系统，其目的是实现特定任务或控制设备的功能。

与传统计算机系统相比，嵌入式系统往往具有更小的体积、更低的功耗和更高的可靠性。

它们用于各种领域，包括消费电子、医疗设备、汽车、航空航天和工业控制等。

2. 嵌入式系统的应用领域嵌入式系统广泛应用于各个领域，以下是几个典型的应用领域：2.1 消费电子嵌入式系统在消费电子产品中发挥着重要作用，如智能手机、平板电脑和智能家居设备等。

这些设备需要处理复杂的任务，如多媒体播放、图形处理和无线通信等。

2.2 医疗设备医疗设备中的嵌入式系统用于监测和控制患者的生命体征，并协助医生进行诊断和治疗。

这些设备对实时性和可靠性的要求非常高，如心电图仪、血压仪和呼吸机等。

2.3 汽车现代汽车中的嵌入式系统功不可没，它们控制着车辆的引擎、安全系统和娱乐系统等。

嵌入式系统在实时监测车辆性能、提升安全性能和提供导航服务等方面发挥着重要作用。

2.4 航空航天航空航天领域依赖于高度可靠的嵌入式系统来驱动和控制飞机、卫星和导弹等。

这些系统必须具有高度的安全性和实时性，以确保飞行器的稳定性和准确性。

2.5 工业控制工业控制中的嵌入式系统用于监控和控制生产过程。

它们可以实现自动化的生产线，并提高效率和质量。

嵌入式系统在工业领域中的应用非常广泛，如机器人、传感器和自动化仪表等。

3. 嵌入式系统的未来发展趋势随着科技的不断发展，嵌入式系统也在不断演进和改进。

以下是嵌入式系统未来的发展趋势：3.1 物联网物联网是未来嵌入式系统的一个重要方向。