嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用

摘要：嵌入式系統(tǒng)的概念源于微型計(jì)算機(jī)的嵌入式應(yīng)用。早期的嵌入式系統(tǒng)探索過(guò)工控機(jī)，單板機(jī)，微機(jī)單片化的專用計(jì)算機(jī)形式，隨后走上了獨(dú)立發(fā)展的道路。嵌入式軟件是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分，所以，談嵌入式軟件的應(yīng)用及發(fā)展自然就不能不提及嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)核心理念就是把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)嵌入到特定對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)智能化控制。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；應(yīng)用；微型計(jì)算機(jī)

0引言

嵌入式系統(tǒng)一般指非PC系統(tǒng)，它包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器／微處理器、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件 和I／O端口、圖形控制器等。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件（OS）（要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)操作）和應(yīng)用程序編程。有時(shí)設(shè)計(jì)人員把這兩種軟件組合在一起。應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為；而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用。

1嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)

嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般就具備以下4個(gè)特點(diǎn)：1）對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時(shí)間， 從而使內(nèi)部的代碼和實(shí)時(shí)內(nèi)核心的執(zhí)行時(shí)間減少到最低限度。2）具有功能很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模 塊之間出現(xiàn)錯(cuò)誤的交叉作用，需要設(shè)計(jì)強(qiáng)大的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能，同時(shí)也有利于軟件診斷。3）可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)，以能最迅速地開(kāi)展出滿足應(yīng)用的最高性能的嵌入 式微處理器。4）嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無(wú)線及移動(dòng)的計(jì)算和通信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW級(jí)。 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同通用型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比具有以下特點(diǎn)：

嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的

嵌入式CPU與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用CPU中 許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨于小型化，移動(dòng)能力大大增強(qiáng)，跟網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來(lái)越緊密。

嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余，力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中對(duì)處理器的選擇更具有競(jìng)爭(zhēng)力。

嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，具有較長(zhǎng)的生命周期。

為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存貯于磁盤等載體中。

嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開(kāi)發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

2 ARM嵌入式處理器目前的主要產(chǎn)品及應(yīng)用場(chǎng)合

在嵌入式處理器的種類中，以基于ARM技術(shù)的處理器居多。ARM嵌入式處理器目前主要基于的版本是ARM7和ARM9。

流行的ARM處理的生產(chǎn)廠家及其主打產(chǎn)品(見(jiàn)表1)：

3 ARM嵌入式處理器應(yīng)用實(shí)例

LH7A404。基于該處理器設(shè)計(jì)得PC104工業(yè)控制板，用于蘇州某激光打標(biāo)機(jī)產(chǎn)品的核心控制器。ARM處理器通過(guò)SPI接口控制DAC將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬量傳給給電動(dòng)機(jī)。

PXA255處理器。南京電力系統(tǒng)錄波機(jī)主控板，該主控制板和DSP采集板通信，將電力網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生時(shí)的波形數(shù)據(jù)采集，并保存到硬盤，在必要時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給控制中心。

PXA270處理器。南京電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信管理機(jī)，電力網(wǎng)絡(luò)上有許多監(jiān)測(cè)設(shè)備，當(dāng)電網(wǎng)故障發(fā)生時(shí)，監(jiān)測(cè)設(shè)備采集故障數(shù)據(jù)并上傳給通信管理機(jī)，通信管理機(jī)負(fù)責(zé)保存，維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)以太網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)到控制中心。

PDA：手持設(shè)備終端，用于士兵訓(xùn)練。

S3C2440處理器。國(guó)家環(huán)保系統(tǒng)環(huán)境在線檢查儀器：具有多個(gè)RS232，RS485，以太網(wǎng)接口，RS232，485接環(huán)境污染檢測(cè)探頭，處理器將數(shù)據(jù)采集并上傳到環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)。

中央空調(diào)故障監(jiān)測(cè)儀器：具有以太網(wǎng)絡(luò)和RS485接口，RS485采集空調(diào)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，處理器收集整理后，發(fā)送給控制中心計(jì)算機(jī)。

結(jié)束語(yǔ)：

嵌入式應(yīng)用已由工業(yè)、通信和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到與數(shù)字多媒體相關(guān)的消費(fèi)領(lǐng)域，其強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭驗(yàn)證了全球數(shù)字化革命的倡導(dǎo)者-尼葛洛龐帝的預(yù)言：嵌入式軟件及系統(tǒng)應(yīng)用是PC和互聯(lián)網(wǎng)之后最偉大的應(yīng)用發(fā)明。我國(guó)政府在嵌入式軟件發(fā)展過(guò)程中，已充分認(rèn)識(shí)到它的重要作用，并在政策、資金等方面給予了大力支持。2004年國(guó)家發(fā)改委、科技部、商務(wù)部聯(lián)合頒布的《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南》，把嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域。

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