浅析计算机嵌入式系统

知识文库 第23期214 嵌入式系统的特点及应用赵小凤在信息化时代下，嵌入式系统在人们日常生活的多个领域中均已得到广泛的使用，而随着计算机技术的快速发展，在对传统嵌入式系统的基础上有加以改进和完善，基于此本文就对嵌入式系统的特点进行分析，并对当前我国在嵌入式系统的应用现状进行探讨。

嵌入式系统是在计算机技术、软件技术及芯片技术发展的基础上所发展起来的，随着互联网技术与自动控制技术的结合，我国的科技水平明显提高，而对嵌入式技术的研究则是当前科技研究的核心。

嵌入式系统集软件和硬件为一体，以应用系统为核心的技术，并适用于应用系统的可靠性、功能性、功耗等诸多特点，并符合其成本与体积等性能方面的要求。

一、嵌入式系统的特点（一）嵌入式cpu嵌入式CPU目前成两极分化的特点，一种是在原有处理器的基础上进行拓展而形成嵌入式系统，而另一种则是32bit 处理器在路由器、交换机等通信领域中的应用。

与通用型计算机系统最大的不同是，嵌入式处理器通常是为特定的用户人群所设计的工作系统，具有体积小、功耗小、集成度高等，可以将通用处理器中的任务集成在芯片内部，从而促进嵌入式系统的设计逐渐向精细化和小型化方向发展，增强了其移动能力，和网络技术的联系紧密。

（二）嵌入式操作系统近年来，嵌入式操作系统也在不断的更新与完善，与原有的操作系统相比较而言，嵌入式操作系统也具有一些新特点，尤其是在嵌入式网络技术出现后，嵌入式系统迫切需要开发面向应用的嵌入式操作系统。

除了具有对文件、任务及设备驱动进行处理的功能外，还需要具有多种系统特性，如要对多种设备驱动接口具有即插即用的功能特性，系统的体系结构还要具有可剪裁、可伸缩性的特点，并为系统的体系结构提供多层次服务；在多种非计算机设备中可以得到应用，且运行效率高；其应用对象应是特定的应用系统接口，并支持某种特定的嵌入式应用系统。

（三）算法唯一性嵌入式系统的设计目的是为了完成某种特定任务的一种系统，在设计完成后则不会在进行改变。

嵌入式计算机简介一、嵌入式系统的概念着重理解“嵌入”的概念通俗的说,嵌入式技术就是"专用"计算机技术，这个专用，是指针对某个特定的应用，如针对网络、针对通信、针对音频、针对视频，针对工业控制等，从学术的角度，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，它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组成。

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，但其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×10或10G×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得新再装。

内蒙古财经学院本科毕业论文Windows XP Embedded 嵌入式操作系统自助查询终端的定制方法作者张洋院系计算机信息管理学院专业计算机科学与技术年级08计科1班学号802102129指导教师唐建平导师职称教授内容提要嵌入式计算机系统作为计算机应用的一个重要领域，应用广泛。

Windows XP Embedded（XPE）具备XP与诸多嵌入式系统的优点。

针对嵌入式工控机的开发要求，设计了基于工控机硬件平台、采用XPE进行嵌入式系统开发的技术路线。

首先简单介绍XPE 操作系统的特点，其次详细说明了使用Windows XP Embedded Studio 设计工具构建XPE 操作系统的开发流程。

最后讨论XPE操作系统相对于原有的Windows XP Professional 操作系统的突出特点。

关键词：嵌入式操作系统、Windows XP Embedded、Windows XP Embedded StudioAbstractThe embedded computer system takes an important domain in computer application, so it is widely applied. Windows XP Embedded (XPE) has some advantages of XP and many embedded system. According to the requirement of a Industrial Personal Computer, a new method was put forward that develop the embedded system based on the Industrial Personal Computer and windows XP embedded. This article firstly introduces the characteristics of XPE operating system, and than it explained how to use Windows XP Embedded Studio T ools to construct XPE operating system in details, at last it provides the outstanding characters that XPE operating system had compared to Windows XP Professional.Key words: embedded operating system XPE operating system Windows XP Embedded Studio目录一、引言 (3)1.1 自助式查询终端开发背景 (3)1.2 XPE的优势 (4)二、XPE重要组件说明 (4)2.1 防火墙组件 (4)2.2 文件保护组件 (5)2.3 系统克隆组件 (5)三、针对自助式查询终端的XPE操作系统的定制流程 (7)3.1 自助式查询终端的定制需求 (7)3.2 开发环境 (8)3.3 XPE操作系统配置 (9)3.4 测试XPE系统 (11)四、总结 (13)参考文献 (14)致谢 (15)一、引言1.1自助式查询终端开发背景校园里所应用的一卡通自主机，采用微型电脑自助查询方式，校园师生只要将感应卡在查询机的感应区确认身份后，便可以查询到您“校园卡”的信息：学校有关信息、维护业务、使用指南、申请挂失、更改密码和个人理财等有关信息。

嵌入式计算机系统怎么与神经网络结合嵌入式计算机系统与神经网络可以结合在一起，从而形成一个智能的
嵌入式系统，这种系统一般由三个部分组成，包括嵌入式芯片、硬件和软件。

嵌入式芯片，通常是一种微处理器，它可以像普通微处理器一样处理
指令，提供外部存储和内部存储，以及外部接口，用于连接外部外设，如
传感器、ADC/DAC采样器等。

硬件由这些芯片组成，外部接口和外设组装
在一起，形成一个完整的硬件系统。

软件是控制硬件的程序，它一般是一
段机器代码，可以让芯片按照预设顺序执行一系列指令，完成特定的任务。

嵌入式计算机系统与人工神经网络可以结合在一起，形成一种智能嵌
入式计算机系统。

首先，可以考虑使用神经网络算法，如多层感知机算法，在嵌入式芯片中运行，可以在不增加芯片尺寸的情况下实现智能化。

其次，可以使用嵌入式技术，在硬件系统中实现神经网络算法，包括使用计算机
网络的学习算法，构建神经元、层和其他算法，以及使用模式识别算法，
实现从数据中辨别出对应的模式。

同时，也可以使用一些对应的软件程序，使系统更易于编程和管理，从而使智能嵌入式计算机系统的性能最大化。

1.嵌入式系统的定义：一般都认为嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为根底，并且软硬件可裁剪，可满足应用系统对功能、可靠性、本钱、体积和功能有严格要求的专用计算机系统。

2.嵌入式系统的特征：〔1〕通常是面向特定应用的。

具有功耗低、体积小和集成度高等特点。

〔2〕硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能满足功能、可靠性和功耗的苛刻要求。

〔3〕实时系统操作支持。

〔4〕嵌入式系统与具体应用有机结合在一起，升级换代也同步进展。

〔5〕为了提高运行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般固化在存储器芯片中。

3.ARM嵌入式微系统的应用：工业控制、网络系统、成像和平安产品、无线通信、消费类电子产品。

4.ARM嵌入式微处理器的特点：〔1〕体积小、低功耗、低本钱、高性能。

〔2〕支持Thumb〔16位〕/ARM〔32位〕双指令集，兼容8位/16位器件。

〔3〕使用单周期指令，指令简洁规整。

〔4〕大量使用存放器，大多数数据都在存放器中完成，只有加载/存储指令可以存储器，以提高指令的执行效率。

〔5〕寻址方式简单灵活，执行效率高。

〔6〕固定长度的指令格式。

5.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、用户软件构成。

2.哈佛体系构造的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间。

3.嵌入式处理器主要有四种嵌入式微处理器〔EMPU〕、嵌入式微控制器〔MCU〕、嵌入式数字信号处理器〔DSP〕、嵌入式片上系统〔SoC)4.ARM7采用3级流水线构造，采用·诺依曼体系构造；ARM9采用5级流水线构造，采用哈佛体系构造。

5.ARM处理器共有37个32bit存放器，包括31个通用存放器和6个状态存放器。

6.ARM体系构造可以用2种方法存储字数据，即大端格式和小端格式。

7.ARM处理器既支持32位的ARM指令集又支持16位的THCMB指令集。

8.ARM处理器有7种工作模式，他们分为两大类特权模式、非特权模式。

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。