武汉理工大学信息工程学院学科导论作业之4 嵌入式系统综述.doc
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[键入文字]嵌入式系统综述现在手机已经进化到智能机普及阶段,看看周围很大一部分人都拥有一台智能手机,搭载的操作系统可能是windowsphone7,也可能是android系统或者是Symbian系统。无论如何,它们实质上都是一个嵌入式系统。嵌入式系统几乎无处不在:移动电话、家用电器、汽车……无不有它的踪影。嵌入控制器因其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点,其应用已深入到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生活等各个领域,对各行各业的技术改造、产品更新换代、加速自动化化进程、提高生产率等方面起到了极其重要的推动作用。嵌入式系统通常是以具体应用为中心,以处理器为核心且面向实际应用的软硬件系统,其硬件是整个嵌入式系统运行的基础和平台,提供了软件运行所需的物理平台和通信接口;而嵌入式系统的软件一般包括操作系统和应用软件,它们是整个系统的控制核心,提供人机交互的信息等。所以嵌入式系统的开发通常包括硬件和软件两部分的开发,硬件部分主要包括选择合适的MCU或者SOC器件、存储器类型、通讯接口及I/O、电源及其他的辅助设备等;软件部分主要涉及OSporting和应用程序的开发等,与此同时,软件中断调试和实时调试、代码的优化、可移植性/可重用以及软件固化等也是嵌入式软件开发的关键。嵌入式系统到现在已经发展30多年了。近几年来,计算机、通信、消费电子的一体化趋势日益明显,嵌入式技术已成为一个研究热点。纵观嵌入式技术的发展过程,大致经历四个阶段。嵌入式技术的发展,大致经历了四个阶段:第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统,同时具有与监测,伺服,指示设备相配合的功能.这种系统大部分应用于一些专业性极强的工业控制系统中,一般没有操作系统的支持,通过汇编语言编程对系统进行直接控制,运行结束后清除内存。第二阶段是以嵌入式cpu为基础,以简单操作系统为核心的嵌入式系统.这一阶段的操作系统具有一定的兼容性和扩展性,但用户界面不够友好。第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌人式系统。这一阶段系统的主要特点是:嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上,兼容性好;操作系统内核精小,效率高,并且具有高度的模块化和扩展性;具备文件和目录管理,设备支持,多任务,网络支持,图形窗口以及用户界面等功能;具有大量的应用程序接口(API),开发应用程序简单;嵌入式应用软件丰富。第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统,这是一个正在迅速发展的阶段。当下以安卓为代表的各种移动设备操作系统都纷纷推出各种云服务,即针对性能不高的设备推出的网络服务。在安卓系统开发商谷歌公司在该系统中绑定了许多谷歌网络服务,如googlemaps,wetalk,googlesearch等等。类似的,微软公司也在其windowsphone7系统中内置了云服务,社交服务,天气,地图等等在线服务。嵌入式设备与Internet的结合将代表着嵌入式技术的真正未来。嵌入式系统的发展对嵌入式操作系统提出了更高的要求,嵌入式操作系统的结构,设计,用户界面等诸多方面都得到了深入研究。一般来说,嵌入式系统自底向上包含有3个部分:嵌入式应用、应用程序与嵌入式操作系统、硬件平台。嵌入式系统的基本结构包括操作系统的接口和操作系统与硬件的接口。硬件环境是整个嵌入式操作系统和应用程序运行的硬件平台,不同的应用通常有不同的硬件环境。与通用计算机的固定架构不同,硬件平台的多样性是嵌入式系统的一个主要特点。嵌入式操作系统完成嵌入式应用的任务调度和控制等核心功能,具有内核较精简、可配置、与高层应用紧密关联、具有相对不变性等特点。嵌入式应用程序运行于操作系统之上,利用操作系统提供的机制完成特定功能的嵌入式应用。不同的系统需要设计不同的嵌入式应用程序。如何简洁有效地使嵌入式系统能够应用于各种不同的应用环境,是嵌入式系统发展中所必须解决的关键问题。经过不断的发展,嵌入式系统从上述的三层结构逐步演化成为一种四层结构。即在硬件层与操作系统层之间添加了硬件抽象层。是一个介于硬件与软件之间的中间层次。硬件抽象层通过特定的上层接口与操作系统进行交互,向操作系统硬件的直接操作,这样就使得操作系统与硬件的相关性大大减弱,可移植性得到极大增强。硬件抽象层的引入为推动嵌入式操作系统的通用化起到了举足轻重的地步。随着高端电子消费类产品的广泛普及,实时嵌入式操作系统使用越来越广泛。而基于ARM的嵌入式系统尤其风光,目前大多数民用嵌入式系统都是基于arm结构设计开发的。ARM对操作系统以及系统开发执行环境提供最广泛的选择,客户可以根据需要来选择最适应市场要求的基于ARM的嵌入式操作系统。而搭载的操作系统则有几十种,使用较多的有Android,Linux,WinCE,Palm,Symbian等等。采用