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嵌入式系统的定义及特点是什么?

发布：嵌入式培训
来源：嵌入式资讯
时间：2019-11-13 17:51
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作为20世纪人类社会最伟大的发明之一,计算机在期待着第5代出现的同时,也迈入了其另一个新阶段—后PC时代。后PC时代的到来,使得人们开始越来越多地接触到一个新的概念—嵌入式产品,如手机、PDA、数控机床等。其实,嵌入式系统很早以前就出现并得到了广泛的应用,如微型计算器、PC中的键盘,都是最典型的、简单的嵌入式系统。

如果说PC机的出现构建了信息产业的框架,推动了整个信息产业和人类文明的发展和前进,那么嵌入式系统的发展将会更加完善这个框架,并成为信息产业发展的加速器。中国拥有世界上最大的消费电子产品市场,手机、彩电、VCD、家用电器等的拥有量都居世界第1。随着经济水平的提高和消费结构的改变,人们对消费电子产品的要求越来越高,如产品的灵活性、可控性、耐用性、高性价比等,这些都可以通过合理、有效的嵌入式系统设计和优化来实现。另外,在现代化的医疗、测控仪器和机电产品中对系统的可靠性、实时性要求较高,更需要有专用的嵌入式系统的支持,这些需求都极大地刺激了嵌入式系统的发展和产业化的进程。

根据IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义,嵌入式系统是控制、监视或者辅助设备机器和车间运行的装置,这主要是从产品的应用角度加以定义的。因为有众多不同专业的人士从各自不同的角度在思考和定位嵌入式系统,如系统设计人员更多的从系统架构来考虑,电子工程师更多的从硬件设计来考虑,软件工程师更多的从软件设计和优化来考虑,经营者和用户更多的从实用和市场应用来考虑,所以目前对嵌入式系统的定义非常多。本书从系统设计的角度入手,详细介绍了典型的嵌入式系统及其软硬件设计。按照目前业界和学术界对嵌入式系统的普遍看法,嵌入式系统被定义为以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,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。

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等各种技术相结合后的产物,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。嵌入式系统具有以下特点:

1.嵌入式系统面向特定应用

嵌入式系统是面向用户、面向应用的,一般会与用户和应用相结合,以其中的某个专用系统或模块出现。嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起,它的升级换代也是和具体产品同步进行,因此嵌入式系统产品一旦进入市场,就具有较长的生命周期。

2.嵌入式处理器受到应用要求的制约

嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能,这样才能在具体应用中更具有竞争力。

与通用型处理器相比,嵌入式处理器的最大不同是将大部分工作用在为特定用户群设计的系统中,它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点,能够把很多任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化,移动能力大大增强,跟网络的联系也越来越紧密。

嵌入式处理器的功耗、体积、成本、可靠性、速度、处理能力、电磁兼容性等均受到应用要求的制约。例如对于嵌入式微处理器就具备以下4个特点:

对实时多任务有很强的支持能力,能完成多任务并且有较短的中断响应时间,从而使内部的代码和实时内核的执行时间减少到最低限度。

具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化,而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用,需要设计强大的存储区保护功能,同时也有利于软件诊断。

可扩展的处理器结构,能最迅速地开发出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。

嵌入式微处理器必须功耗很低,尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此,功耗只有mW甚至μW级。

3.嵌入式软件要求固化、可靠