(完整版)嵌入式系统浅谈

浅谈Android--嵌入式操作系统Android（读音：[ˈændrɔid]，中文俗称安卓）是一个以Linux为基础的半开源操作系统，主要用于移动设备，由Google成立的Open Handset Alliance （OHA，开放手持设备联盟）持续领导与开发中。

--题记.维基百科说起嵌入式系统，曾经在保罗大叔的著作《黑客与画家》里看到多次，然后不明所以，就去查了嵌入式系统。

如果说嵌入式系统给我的第一印象是硬件，那么是我还不知道嵌入式在我生活里已经出现了很多年了。

大到冰箱，自动存款机（ATM），小到电子手表，遥控器。

在维基百科解答后，我对嵌入式直观的理解，是一种特定的植入硬件并极具针对性的计算机系统。

后来慢慢了解嵌入式的软件方面，就知道了嵌入式操作系统，而其中的佼佼者，就是如今已经超越ios，占据半壁江山的Android。

之所以会说Android，原因有二：一，因为Android如今炙手可热，在新一季度的日本手机软件营销额上，以Java等语言为Android系统开发的Apps，疯狂揽金，李开复断言在两年内，中国内地手机游戏软件市场，将会百花齐放；二，我虽并非研究Java也非致力于Android系统，但是Android系统的内核，却是我所熟悉的Linux内核。

而我将自己的开发平台转移到Linux系统，并以Python，Perl以及Lisp语言作为未来的生存工具，所以，就让我们谈一谈Android。

题记中套用维基百科对于Android的介绍，主要的目的，就是为了澄清一件事实“认知”——Android并没有真正的中文名。

Google并没有为Android命名，只有为其版本取名，且翻译成中文：4.2.x Jelly Bean 果冻豆，4.0.x Ice Cream Sandwich 冰激凌三明治，3.x.x HoneyComb 蜂巢，2.3.x Ginger Bread 姜饼。

而“安卓”一词，也是我们自己对其中文简称，就像Facebook并没有为其在中国大陆市场取名一样。

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。

1概述随着社会信息化的发展，计算机和网络已经渗透到人们日常生活的每个部分，无线通信技术也成为人们生活中必不可少的一个部分；我们每一个人基本上都拥有大小不一、形状各异、具有各种功能的、使用嵌入式技术的电子产品，比如ＭＰ３／ＭＰ４、ＰＤＡ、ＧＰＳ导航仪等小型数字化产品、智能家电、网络家电、智能手机等，都可以归类于嵌入式产品中。

本文从嵌入式计算机开始，结合嵌入式系统的特点，依次讨论了嵌入式系统的发展、软硬件组成、开发流程、结构设计、应用、当前的研究方向以及将要面临的挑战。

2什么是嵌入式系统嵌入式计算机是嵌入式系统的核心，我们从它的概念开始逐步深入讨论嵌入式系统。

2.1嵌入式计算机随着计算机技术对其他行业的广泛渗透及与其他行业应用技术的相互结合，以应用为中心的分类方法变得更加切合实际发展，即按计算机的嵌入式应用和非嵌入式应用将其分为通用计算机和嵌入式计算机，而通用计算机具有一般计算机的基本标准形态，通过装配不同的应用软件，以基本雷同面目出现并应用于社会的各个领域，其典型产品为ＰＣ；而非通用计算机。

嵌入式计算机，是以作为嵌入式系统的核心部件的形式隐藏在各种装置、设备、产品和系统中，因此嵌入式计算机是计算机技术发展中的一种计算机存在的形式，是从计算机技术的发展中分离出来的；嵌入式计算机应用是非通用计算机的计算机应用，属于“专用计算机”应用，是嵌入式计算机与实际应用的广泛结合，是在一切可能的设备上都使用计算机，将这些设备变得更智能化、可计算化。

嵌入式计算机是构成未来数字化世界的基本细胞、元素。

2.2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，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，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

嵌入式系统一般指非ＰＣ系统，它包括硬件和软件两部分。

1.什么是嵌入式系统？举例。

嵌入式系统是以应用为中心、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；水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能2.嵌入式发展历经四个阶段，分别说明各阶段特点。

无操作系统阶段：系统结构和功能相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。

简单操作系统阶段：出现了大量高可靠、低功耗的嵌入式CPU(如PowerPC等)，各种简单的嵌入式操作系统开始出现并得到迅速发展实时操作系统阶段：操作系统的实时性得到了很大改善，已经能够运行在各种不同类型的微处理器上，具有高度的模块化特点和扩展性面向Internet阶段：嵌入式技术与Intemet技术的结合正在推动着嵌入式技术的飞速发展，嵌入式系统的研究和应用会出现更多的新的显著变化3.简述嵌入式三个基本要素三要素：嵌入式系统的三个基本要素是嵌入性、专用性与计算机系统。

(1)嵌入性是把软件嵌入到Flash存储器中，(2)专用性是指针对某个具体应用领域和场合，量体裁衣式的定制适用该场合的专用系统，(3)计算机系统是指必须具有计算机系统的组成，核心是计算机系统。

4.简述嵌入式的几个重要特征系统内核小专用性强系统精简高实时性的系统软件(OS) 嵌入式系统开发需要开发工具和环境使用多任务的操作系统5.一切皆是文件是。

分门别类举例介绍为什么设备文件也可以共用操作系统对所有文件（目录、字符设备、块设备、套接字、打印机等）操作，读写都可用fopen()/fclose()/fwrite()/fread()等函数进行处理。

屏蔽了硬件的区别，所有设备都抽象成文件，提供统一的接口给用户。

这就是“一切皆是文件”的思想。

因为Linux系统把任何设备都抽象为文件了.设备文件分为:字符设备,块设备,网络设备,这些在Linux里都以文件的形式存在5.目录和分区在linux和windows上的实现具体哪些不一样Windows是以驱动器的盘符为基础，每一个目录与对应的分区对应，而linux相反，文件系统是一棵树，文件和外部设备都是以文件的形式挂载在文件树上的。

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。