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嵌入式系统,这一以应用为中心、基于计算机技术的专用计算机系统,在控制或监视机器、装置、工厂等大规模设备方面发挥着至关重要的作用。其软硬件可裁剪的特性,使其能够灵活适应应用系统在功能、可靠性、成本、体积和功耗等多方面的严格需求。嵌入式处理器控制板是嵌入式系统的核心,其上存储的控制程序通常保持在ROM中,从而确保系统的稳定性和可靠性。事实上,我们日常生活中所接触到的许多数字设备,如手表、微波炉、录像机乃至汽车,都离不开嵌入式系统的支持。虽然有些嵌入式系统会包含操作系统,但大多数情况下,单个程序便足以实现整个系统的控制逻辑。


嵌入式系统是紧密结合用户、产品与应用的,其生命力与优势均源于具体应用的需求。这种紧密结合使得嵌入式系统具有很强的专用性,必须根据实际系统需求进行合理的裁剪与利用。嵌入式系统融合了先进的计算机技术、半导体技术和电子技术,与各行业的具体应用深度结合,从而成为技术密集、资金密集、高度分散且不断创新的知识集成系统。因此,进入嵌入式系统行业需要明确的定位。例如,Palm在PDA领域占据领先地位,得益于其专注于个人电子消费品,并着重发展图形界面和多任务管理;而风河的Vxworks在火星车上的应用,则归功于其高实时性和高可靠性。


02嵌入式系统特点

嵌入式系统内核小巧。嵌入式系统常用于小型电子装置,因此其系统资源相对有限,导致内核设计得比传统操作系统更为精简。例如,Enea公司的OSE分布式系统内核仅需5K,与Windows的内核相比,其尺寸显然无法相提并论。


高度专用性。嵌入式系统的软件与硬件紧密结合,通常需要针对特定硬件进行系统移植。即便是在同一品牌、同一系列的产品中,也可能需要根据硬件变化和增减进行频繁修改。此外,针对不同任务,系统往往需要进行重大更改,这与通用软件的“升级”概念截然不同。

嵌入式系统通常不区分系统软件和应用软件,也不追求过于复杂的功能设计。这种简洁的设计不仅有助于控制成本,还有利于确保系统安全。高实时性的系统软件是嵌入式软件的基本要求之一。此外,软件需固态存储以提高速度,同时代码质量要求高、可靠性极强。

为了合理调度多任务、充分利用系统资源以及提供与专家库函数的接口,嵌入式系统通常需要采用多任务操作系统(RTOS)。这样不仅能保证程序执行的实时性和可靠性,还能减少开发时间并确保软件质量。采用多任务操作系统以保证资源利用和实时性,开发工具与环境对嵌入式系统开发至关重要。

由于嵌入式系统本身不具备自举开发能力,因此必须借助一套基于通用计算机的软硬件设备和各种逻辑分析仪、混合信号示波器等开发工具和环境来进行开发。这些工具和环境在开发过程中扮演着至关重要的角色。

嵌入式系统与特定应用紧密结合,通过固化存储软件来提升性能与可靠性。其升级换代也是同步进行的。这使得嵌入式系统产品一旦进入市场,就具有较长的生命周期和稳定的性能。为了进一步提高运行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件通常会被固化在存储器芯片中。这样可以确保软件在运行时具有更高的稳定性和安全性。