廠里硬件高手分享嵌入式基礎(chǔ)

1.嵌入式系統(tǒng)的定義

一種完全嵌入受控器件內(nèi)部，為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其核心由一個(gè)或幾個(gè)預(yù)先編程以用來(lái)執(zhí)行少數(shù)幾項(xiàng)任務(wù)的微處理器或者微控制器組成。所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備都使用嵌入式系統(tǒng)，所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備都使用嵌入式系統(tǒng)，如手表，微波爐，錄像機(jī)，汽車等。

2. 嵌入式系統(tǒng)發(fā)展

1)單片微型計(jì)算機(jī)(SCM)階段,即單片機(jī)時(shí)代：系統(tǒng)功能由匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。這一時(shí)代系統(tǒng)硬件：?jiǎn)纹瑱C(jī)。軟件：無(wú)操作系統(tǒng)。主要特點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)單一，處理效率低，存儲(chǔ)容量十分有限，幾乎無(wú)用戶接口。

2)微控制器(MUC)階段,:主要技術(shù)方向：不斷擴(kuò)展對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路和接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力這一階段基礎(chǔ)：嵌入式微處理器。這一階段核心：簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)。主要特點(diǎn)：硬件使用嵌入式微處理器，微處理器的種類繁多，通用性弱；系統(tǒng)開銷小，效率較高。

3)片上系統(tǒng)(SOC):主要特點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)能夠運(yùn)行于各種不同的微處理器上，兼容性好，操作系統(tǒng)的內(nèi)核小，效果好。

4)internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)：嵌入式網(wǎng)絡(luò)化主要表現(xiàn)：一方面是嵌入式處理器集成了網(wǎng)絡(luò)接口另一方面是嵌入式設(shè)備應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。

3. 實(shí)時(shí)系統(tǒng)

指能夠在指定或者確定的時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)功能和外部或內(nèi)部，同步或異步時(shí)間作出響應(yīng)的系統(tǒng)。實(shí)時(shí)系統(tǒng)應(yīng)該具有在事先定義的時(shí)間范圍內(nèi)識(shí)別和處理離散事件的能力；系統(tǒng)能夠處理和存儲(chǔ)控制系統(tǒng)所需要的大量數(shù)據(jù)。

4. 實(shí)時(shí)性分類

1)硬實(shí)性：應(yīng)用的最大需求能夠得到完全滿足，否則會(huì)造成重大事故

2)軟實(shí)性：某些應(yīng)用雖然提出時(shí)間要求，但是實(shí)時(shí)任務(wù)偶爾違反這種要求不會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行或環(huán)境造成嚴(yán)重影響?；蛘咭部梢岳斫獬桑泴?shí)行對(duì)運(yùn)行時(shí)間沒有嚴(yán)格的卡死，而是安排了在運(yùn)行時(shí)間里實(shí)時(shí)任務(wù)能夠按優(yōu)先級(jí)執(zhí)行的順序執(zhí)行。特點(diǎn)：

a)可預(yù)測(cè)性：系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行判斷，確定是否能夠滿足任務(wù)的時(shí)限要求。

i.分類：硬件延遲的可預(yù)測(cè)性

ii.軟件系統(tǒng)的可預(yù)測(cè)性（應(yīng)用程序和響應(yīng)時(shí)間）

iii.操作系統(tǒng)的可預(yù)測(cè)性（實(shí)時(shí)原語(yǔ)，調(diào)度函數(shù)等運(yùn)行開銷有限，以保證應(yīng)用程序執(zhí)行時(shí)間的有界性）

b)可靠性：提高可靠性方法：靜態(tài)分析，保留資源，冗余配置等使系統(tǒng)在最壞情況下都能正常工作或避免損失。

c)交互作用：外部物理環(huán)境（通常是被控子系統(tǒng)）是實(shí)時(shí)系統(tǒng)不可缺少的組成部分，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般是控制系統(tǒng)。兩者相互作用構(gòu)成完整的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

5. 嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)

1)馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)。

2)哈佛體系結(jié)構(gòu)。

3)CISC(復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī))和RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))。

4)流水線技術(shù)：指在程序操作執(zhí)行時(shí)多條指令重疊進(jìn)行操作的一種并行處理實(shí)現(xiàn)技術(shù)。