嵌入式感想-我的大学课程.doc

上大学不久我就在学校给我们发的培养计划上看到我们又一门课叫做嵌入式，而且还安排在大四了，我想这门课能放在大四应该是进入社会之前很重要的吧，怀着好奇，新鲜感我终于到大四了，而我也终于接触到传说中的这门课了。怀着好奇我查阅了一些资料知道了一些有关嵌入式系统的基本概念。最最基本的就是嵌入式和嵌入式系统这个耳熟能详却又不甚很理解的概念。IEEE（国际电气和电子工程师协会）对嵌入式系统的定义：“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。原文为：Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants）。目前，对嵌入式系统的定义多种多样，但没有一种定义是全面的。其中这两种我个人觉得比较合理：从技术的角度定义：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。从系统的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。当然这些都只是理论上的，在现实中的嵌入式系统即使不可见，嵌入式系统也无处不在。嵌入式系统在很多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业，包括工业自动化、国防、运输和航天领域。例如神州飞船和长征火箭中肯定有很多嵌入式系统，导弹的制导系统也是嵌入式系统，高档汽车中也有多达几十个嵌入式系统。在日常生活中，人们使用各种嵌入式系统，但未必知道它们。事实上，几乎所有带有一点“智能”的家电（全自动洗衣机、电脑电饭煲）都是嵌入式系统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性，使得视听、工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统。嵌入式系统有三方面的特点，专用性，嵌入性，智能性。专用性：嵌入式系统面向用户、面向产品、面向应用，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。也正是这个原因，必须结合实际系统需求进行合理的裁减。嵌入性：也就是说系统和被控制的对象是紧密连接的，一般不需要人为干预，从这点上讲，也就对嵌入式系统的环境适应性、稳定性、可靠性等提出了一些要求，在进行软件和硬件设计时必须考虑这些要求。智能性1.嵌入式系统需要有一个中央处理器单元（CPU），来实现对对象的智能控制。2.嵌入式系统首先是计算机系统，其次是专用的计算机系统，这种系统有别于通用的个人电脑（PC），最后由于其专用的特点决定了其软硬件必须能够进行定制，必须能够进行裁减。3.单片机也是属于嵌入式系统的范畴。但是由于历史的原因，单片机和嵌入式系统被许多人区分开来对待，嵌入式系统更多地被理解为使用ARM等32位嵌入式微处理器的计算机系统。4.单片机系统一般采用单任务程序或简单的多任务内核，如uC/OS-II操作系统，一般应用于一些小型应用系统中；而ARM嵌入式系统还能很轻松的运行Linux、Windows CE、VxWorks等复杂的操作系统，比较适合于设计大型应用系统。嵌入式系统的发展历程共经历了四个阶段：1. 无操作系统的嵌入式算法阶段2. 简单监控式的实时操作系统阶段3. 通用的嵌入式实时操作系统阶段4. 以Internet为标志的嵌入式系统嵌入式操作系统的作用是作用：1.能够有效管理越来越复杂的系统资源；2.大大提高了嵌入式系统开发的效率，而且提高了嵌入式应用软件的可移植性。嵌入式系统开发的角色一般有1. 芯片制造商：负责制造包括CPU、网卡、RAM、及Flash等芯片的厂商。2. 设备制造商：负责制造硬件开发板和产品板。 3. 操作系统提供者：负责提供嵌入式操作系统。4. 软件开发商：负责在操作系统之上开发具有独立功能的应用程序。5. 系统集成商：负责向最终用户提供产品解决方案。嵌入式开发的一般方法：嵌入式系统的软件开发通常采用“宿主机目标机”方式，首先利用宿主机上的丰富的资源及良好的开发环境开发和仿真调试目标机上的软件，然后，通过串行口或网络将交叉编译生成的目标代码传输并装载到目标机上，最后目标机在特定的环境下运行。嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式应用中用得越来越广泛，尤其在功能复杂、系统庞大的应用中显得愈来愈重要。在嵌入式应用中，只有把CPU嵌入到系统中，同时又把操作系统嵌入进去，才是真正的计算机嵌入式应用。使用实时操作系统主要有以下几个因素：嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。 提高了开发效率，缩短了开发周期。 嵌入式实时操作系统充分发挥了32位CPU的多任务潜力。 实时操作系统的优缺点：优点：在嵌入式实时操作系统环境下开发实时应用程序使程序的设计和扩展变得容易，不需要大的改动就可以增加新的功能。通过将应用程序分割成若干独立的任务模块，使应用程序的设计过程大为简化；而且对实时性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的处理。通过有效的系统服务，嵌入式实时操作系统使得系统资源得到更好的利用。缺点：但是，使用嵌入式实时操作系统还需要额外的ROM/RAM开销，25%的CPU额外负荷，以及内核的费用。 下面说说几种常见的嵌入式系统吧。嵌入式Linux：uClinux是一个完全符合GNU/GPL公约的操作系统，完全开放代码。uClinux从Linux2.0/2.4内核派生而来，沿袭了主流Linux的绝大部分特性。它是专门针对没有MMU的CPU，并且为嵌入式系统做了许多小型化的工作。适用于没有虚拟内存或内存管理单元(MMU)的处理器，例如ARM7TDMI。它通常用于具有很少内存或Flash的嵌入式系统。它保留了Linux的大部分优点：稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的对各种文件系统的支持、以及标准丰富的API等。Win CE：Windows CE是微软开发的一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作，它是精简的Windows 95。Windows CE的图形用户界面相当出色。Win CE具有模块化、结构化和基于Win32应用程序接口以及与处理器无关等特点。Win CE不仅继承了传统的Windows图形界面，并且在Win CE平台上可以使用Windows 95/98上的编程工具（如Visual Basic、Visual C+等）、使绝大多数的应用软件只需简单的修改和移植就可以在Windows CE平台上继续使用。 VxWorks：VxWorks操作系统是美国 公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统（RTOS），是嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等，甚至在1997年4月登陆火星表面的火星探测器上也使用到了VxWorks。Nucleus：Nucleus PLUS是为实时嵌入式应用而设计的一个抢先式多任务操作系统内核，其95的代码是用ANSIC写成的，因此非常便于移植并能够支持大多数类型的处理器。 Nucleus PLUS采用了软件组件的方法。每个组件具有单一而明确的目的，通常由几个C及汇编语言模块构成，提供清晰的外部接口，对组件的引用就是通过这些接口完成的。由于采用了软件组件的方法，使Nucleus PLUS 的各个组件非常易于替换和复用。co/OS-II：C/OS-II是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统。其绝大部分源码是用ANSI C写的，使其可以方便的移植并支持大多数类型的处理器。C/OS-II通过了联邦航空局（FAA）商用航行器认证。自1992年问世以来，C/OS-II已经被应用到数以百计的产品中。C/OS-II占用很少的系统资源，并且在高校教学使用是不需要申请许可证。嵌入式系统项目开发生命周期：可以把嵌入式系统的开发看作对一个项目的实施。项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4个阶段。嵌入式系统项目开发也是如此。嵌入式系统工程设计方法简介：由上而下是一个正统的设计方式，也就是说，所有的设计皆是遵循系统工程的流程来进行。相对而言，由下而上表示一个系统是由已经有的基础（或组件）为起点，开始往上延伸，最后将系统完成。 嵌入式系统的应用领域：、工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、POS网络及电子商务、环境工程与自然、智能玩具和机器人 8、军事国防领域嵌入式系统的未来发展趋势：1、嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。2、网络化、信息化。3、网络互联成为必然趋势。4、精简系统内核、算法，降低功耗和软硬件成本5、提供友好的多媒体人机界面还有一个很重要的概念就是ARM。ARM（Advanced RISC Machines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。ARM微处理器的应用领域：、工业控制领域2、无线通信领域：目前已有超过85%的无线通信设备采用了ARM技术。3、网络应用：采用ARM技术的ADSL芯片；语音及视频处理