ARM嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用-第1章-嵌入式系統(tǒng)概述課件

第一章嵌入式系統(tǒng)概述

第一章嵌入式系統(tǒng)概述

1目錄1.1

嵌入式系統(tǒng)的概念1.2

嵌入式系統(tǒng)的歷史1.3

嵌入式系統(tǒng)的組成1.4

嵌入式系統(tǒng)的特點1.5嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用前景1.6

嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

1.3.1嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)1.3.2嵌入式處理器

1.3.3典型的嵌入式操作系統(tǒng)目錄1.1嵌入式系統(tǒng)的概念1.2嵌入式系統(tǒng)的歷史1.321.1

嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式系統(tǒng)的定義:嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件、硬件可剪裁，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)?！扒度胧健狈从沉诉@些系統(tǒng)通常是更大系統(tǒng)中的一個組成部分，嵌入式系統(tǒng)在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了各種通用計算機。1.1嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式系統(tǒng)的定義:嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)31.2

嵌入式系統(tǒng)的歷史一、現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支二、始于微型機時代的嵌入式應(yīng)用1.2嵌入式系統(tǒng)的歷史一、現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支4一、現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支電子數(shù)字計算機誕生于1946年，在長期歷程中，計算機是供養(yǎng)在特殊的機房中，實現(xiàn)數(shù)值計算的大型昂貴設(shè)備。直到20世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)，計算機才出現(xiàn)了歷史性的變化。把嵌入到對象體系中，實現(xiàn)對象體系智能化控制的計算機，稱作嵌入式計算機系統(tǒng)。一、現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支電子數(shù)字計算機誕生于1946年，5由于眾多對象系統(tǒng)無法嵌入通用計算機系統(tǒng)，且嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展方向完全不同。因此必須獨立發(fā)展通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)，這就形成了現(xiàn)代計算機技術(shù)發(fā)展的兩大分支。嵌入式計算機系統(tǒng)的誕生，則標(biāo)志了計算機進(jìn)入了通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支并行發(fā)展時代。由于眾多對象系統(tǒng)無法嵌入通用計算機系統(tǒng)，且嵌入式系統(tǒng)與通用計6兩類計算機系統(tǒng)對比（1）由于嵌入式計算機系統(tǒng)要嵌入到對象體系中，實現(xiàn)的是對象的智能化控制，因此，兩者具有完全不同的技術(shù)要求與技術(shù)發(fā)展方向。兩類計算機系統(tǒng)對比（1）由于嵌入式計算機系統(tǒng)要嵌入到對象體系7（2）兩類系統(tǒng)的專業(yè)化分工發(fā)展，導(dǎo)致20世紀(jì)末、21世紀(jì)初，計算機技術(shù)的飛速發(fā)展。通用計算機系統(tǒng)

計算機專業(yè)領(lǐng)域集中精力發(fā)展通用計算機系統(tǒng)的軟、硬件技術(shù)，通用微處理器迅速從286、386、486到奔騰系列；操作系統(tǒng)則迅速擴張計算機基于高速海量的數(shù)據(jù)文件處理能力。（2）兩類系統(tǒng)的專業(yè)化分工發(fā)展，導(dǎo)致20世紀(jì)末、21世紀(jì)初，8嵌入式計算機系統(tǒng)其發(fā)展目標(biāo)是單芯片化，它承擔(dān)起發(fā)展與普及嵌入式系統(tǒng)的歷史任務(wù)，迅速地將傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)發(fā)展到智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)時代。嵌入式計算機系統(tǒng)9現(xiàn)代計算機技術(shù)發(fā)展的兩大分支的意義（1）形成了計算機發(fā)展的專業(yè)化分工;（2）將發(fā)展計算機技術(shù)的任務(wù)擴展到傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)領(lǐng)域;（3）使計算機成為進(jìn)入人類社會全面智能化時代的有力工具?，F(xiàn)代計算機技術(shù)發(fā)展的兩大分支的意義（1）形成了計算機發(fā)展的專10二、始于微型機時代的嵌入式應(yīng)用嵌入式計算機的真正發(fā)展是在微處理器問世之后，1971年11月，第一款微處理器Intel4004產(chǎn)生。各種微處理器的廣泛應(yīng)用形成了一個廣闊的嵌入式應(yīng)用市場。從靈活兼容考慮，出現(xiàn)了系列化、模塊化的單板機。各插件的互相兼容需求也導(dǎo)致了工業(yè)控制微機系統(tǒng)總線的誕生。二、始于微型機時代的嵌入式應(yīng)用嵌入式計算機的真正發(fā)展是在微處1120世紀(jì)80年代各種總線層出不窮、群雄并起。單片機成為嵌入式計算機系統(tǒng)異軍突起的一支新秀，DSP產(chǎn)品也隨之應(yīng)用于各大領(lǐng)域。20世紀(jì)90年代，在分布控制、柔性制造、數(shù)字化通信、信息家電等巨大需求的牽引下，嵌入式系統(tǒng)進(jìn)一步加速發(fā)展。21世紀(jì)無疑是一個網(wǎng)絡(luò)的時代，使嵌入式計算機系統(tǒng)應(yīng)用到各類網(wǎng)絡(luò)中去也必然是嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。20世紀(jì)80年代各種總線層出不窮、群雄并起。單片機成為嵌入式12嵌入式系統(tǒng)主要經(jīng)歷的4個階段該階段嵌入式系統(tǒng)是以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng)。將計算機做在一個芯片上，從而開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展的單片機時代。

其主要特點是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能相對單一，處理效率較低；存儲容量較??；

幾乎沒有用戶接口。嵌入式系統(tǒng)主要經(jīng)歷的4個階段該階段嵌入式系統(tǒng)是以單芯13該階段是以嵌入式CPU為基礎(chǔ)、以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。

其主要特點是：CPU種類繁多，通用性比較弱；

系統(tǒng)開銷小，效率高；操作系統(tǒng)達(dá)到一定的兼容性和擴展性；應(yīng)用軟件較專業(yè)化，用戶界面不夠友好。該階段是以嵌入式CPU為基礎(chǔ)、以簡單操作系統(tǒng)為核心的14該階段是以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。其主要特點是：

嵌入式操作系統(tǒng)兼容性好；

操作系統(tǒng)內(nèi)核小、效率高，并且具有高度的模塊化和擴展性；具備文件和目錄管理，支持多任務(wù)，支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，具備圖形窗口和用戶界面；具有大量的應(yīng)用程序接口API，開發(fā)應(yīng)用程序較簡單；

嵌入式應(yīng)用軟件豐富。該階段是以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。15該階段是以Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是一個正在迅速發(fā)展的階段。

目前，大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于Internet之外，但隨著Internet的發(fā)展以及Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與Internet的結(jié)合將代表嵌入式系統(tǒng)的未來。返該階段是以Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是一161.3

嵌入式系統(tǒng)的組成1.3.1

嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 1.3.2

嵌入式處理器 1.3.3

典型的嵌入式操作系統(tǒng)

1.3嵌入式系統(tǒng)的組成1.3.1嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)171.3.1

嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的核心計算系統(tǒng)可以抽象出一個典型的組成模型：硬件層、中間層、軟件層和功能層。

1.3.1嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的核心計算系統(tǒng)18硬件層：

包含嵌入式微處理器、存儲器、通用設(shè)備接口和I/O接口。硬件層：19嵌入式微處理器嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心是嵌入式微處理器，嵌入式微處理器大多工作在特定用戶群的專用設(shè)計系統(tǒng)中。嵌入式微處理器有各種不同的體系，即使在同一體系中也可能具有不同的時鐘頻率和數(shù)據(jù)總線寬度，或集成了不同的外設(shè)和接口。嵌入式微處理器的選擇是根據(jù)具體的應(yīng)用而決定的。嵌入式微處理器嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心是嵌入式微處理器，嵌入式20嵌入式系統(tǒng)需要存儲器來存放和執(zhí)行代碼。嵌入式系統(tǒng)的存儲器包含Cache、主存和輔助存儲器。存儲器嵌入式系統(tǒng)需要存儲器來存放和執(zhí)行代碼。嵌入式系統(tǒng)的存21Cache：

Cache是一種容量小、速度快的存儲器陣列，它位于主存和嵌入式微處理器內(nèi)核之間，存放的是最近一段時間微處理器使用最多的程序代碼和數(shù)據(jù)。在嵌入式系統(tǒng)中，Cache全部集成在嵌入式微處理器內(nèi)，可分為數(shù)據(jù)Cache、指令Cache或混合Cache，Cache的大小依不同處理器而定。Cache：Cache是一種容量小、速度快的存儲器陣列，它22主存是嵌入式微處理器能直接訪問的存儲器，用來存放系統(tǒng)和用戶的程序及數(shù)據(jù)。它可以位于微處理器的內(nèi)部或外部，其容量為256KB～1GB，一般片內(nèi)存儲器容量小、速度快，片外存儲器容量大。常用作主存的存儲器有以下幾種：ROM類NORFlash、EPROM、PROM等；RAM類SRAM、DRAM、SDRAM等。主存：主存是嵌入式微處理器能直接訪問的存儲器，用來存放系統(tǒng)和用戶的23輔助存儲器用來存放大數(shù)據(jù)量的程序代碼或信息，它的容量大，但讀取速度與主存相比就慢很多，用來長期保存用戶的信息。嵌入式系統(tǒng)中常用的外存有硬盤、NANDFlash、CF卡、MMC、SD卡等。輔助存儲器：輔助存儲器用來存放大數(shù)據(jù)量的程序代碼或信息，它的容量大，但讀24嵌入式系統(tǒng)和外界交互需要一定形式的通用設(shè)備接口，外設(shè)通過和片外其他設(shè)備的或傳感器的連接來實現(xiàn)微處理器的輸入/輸出功能，每個外設(shè)通常都只有單一的功能。目前，嵌入式系統(tǒng)中常用的通用設(shè)備接口有A/D、D/A、I/O接口有RS-232接口、Ethernet、USB、音頻接口、VGA視頻輸出接口、I2C、SPI、IrDA等。通用設(shè)備接口和I/O接口嵌入式系統(tǒng)和外界交互需要一定形式的通用設(shè)備接口，外設(shè)通過和片25硬件層與軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層（HardwareAbstractLayer，HAL）或板級支持包（BoardSupportPackage，BSP），它將系統(tǒng)上層軟件與底層硬件分離開來，使系統(tǒng)的底層驅(qū)動程序與硬件無關(guān)。上層軟件開發(fā)人員根據(jù)BSP層提供的接口即可進(jìn)行開發(fā)。該層一般包含相關(guān)底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設(shè)備的配置功能。中間層:硬件層與軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層（Hardwar26實際上，BSP是一個介于操作系統(tǒng)和底層硬件之間的軟件層次，包括了系統(tǒng)中大部分與硬件聯(lián)系緊密的軟件模塊。BSP具有以下兩個特點：①硬件相關(guān)性：因為嵌入式實時系統(tǒng)的硬件環(huán)境具有應(yīng)用相關(guān)性，而作為上層軟件與硬件平臺之間的接口，BSP需要為操作系統(tǒng)提供操作和控制具體硬件的方法。②操作系統(tǒng)相關(guān)性：不同的操作系統(tǒng)具有各自的軟件層次結(jié)構(gòu)，因此，不同的操作系統(tǒng)具有特定的硬件接口形式。實際上，BSP是一個介于操作系統(tǒng)和底層硬件之27軟件層由實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real-timeOperationSystem，RTOS）、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口（GraphicUserInterface，GUI）、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成。RTOS是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺。軟件層：軟件層由實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real-timeOperat28嵌入式操作系統(tǒng)（EmbeddedOperationSystem，EOS）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，過去它主要應(yīng)用與工業(yè)控制和國防系統(tǒng)領(lǐng)域。EOS負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動。嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固化、應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點。嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（EmbeddedOperationSys29嵌入式文件系統(tǒng)嵌入式文件系統(tǒng)比較簡單，主要提供文件存儲、檢索、更新等功能，一般不提供保護(hù)、加密等安全機制。它以系統(tǒng)調(diào)用和命令方式提供文件的各種操作，主要有設(shè)置、修改對文件和目錄的存取權(quán)限。提供建立、修改、改變和刪除目錄等服務(wù)。提供創(chuàng)建、打開、讀寫、關(guān)閉和撤銷文件等服務(wù)。嵌入式文件系統(tǒng)嵌入式文件系統(tǒng)比較簡單，主要提供文件存儲、檢索30圖形用戶接口圖形用戶接口（GUI）極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們從此不再需要死記硬背大量的命令，取而代之的是可用通過窗口、菜單、按鍵等方式來方便地進(jìn)行操作。嵌入式GUI具有下面幾個方面的基本要求：輕型、占用資源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特點。圖形用戶接口圖形用戶接口（GUI）極大地方便了非專業(yè)用戶的使31功能層：功能層也稱為應(yīng)用軟件層，應(yīng)用軟件是由基于實時系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序組成，用來實現(xiàn)對被控對象的控制功能，且運行在嵌入式操作系統(tǒng)之上，一般情況下與操作系統(tǒng)是分開的。功能層是要面對被控對象和用戶，為方便用戶操作，往往需要提供一個友好的人機界面。返功能層：功能層也稱為應(yīng)用軟件層，應(yīng)用軟件是由基于實時系統(tǒng)開發(fā)321.3.2

嵌入式處理器嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心，是控制、輔助系統(tǒng)運行的硬件單元。嵌入式系統(tǒng)至少包含一個主處理器，作為中心控制設(shè)備，并且可能擁有額外的從處理器。主處理器的復(fù)雜性通常決定著將其歸類為微處理器還是微控制器。目前，世界上具有嵌入式功能特點的處理器已經(jīng)超過1000種，流行體系結(jié)構(gòu)包括MCU、MPU等30多個系列。1.3.2嵌入式處理器嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心，是33嵌入式處理器4種分類嵌入式處理器分為嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP處理器、SoC（SystemonChip）片上系統(tǒng)。嵌入式處理器4種分類嵌入式處理器分為嵌入式微34嵌入式微處理器（MicroProcessorUnit，MPU）的基礎(chǔ)是通用計算機中的CPU。它的特征是具有32位以上的處理器，具有較高的性能。在實際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，這樣就以最低的功耗和資源實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點。Intel公司的嵌入式微處理器嵌入式微處理器（MicroProcessorUnit，M35嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit，MCU）的典型代表是單片機，這種8位的電子器件目前在嵌入式設(shè)備中有著極其廣泛的應(yīng)用。單片機芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。微控制器的最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。Intel公司的8051單片機嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit，M36嵌入式DSP處理器（EmbeddedDigitalSignalProcessor，EDSP）是專門用于信號處理方面的處理器，DSP處理器適合于執(zhí)行DSP算法，具有很高的編譯效率和指令的執(zhí)行速度。目前，最為廣泛應(yīng)用的是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的應(yīng)用范圍。DSP需求增長的同時，如何在處理速度、價格和功耗方面的優(yōu)勢取得大多數(shù)用戶的信任，成為行業(yè)共同思考的問題。嵌入式DSP處理器（EmbeddedDigitalSig37SoC追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，是目前嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的熱門話題之一。SoC最大的特點是成功實現(xiàn)了軟硬件無縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊。SoC具有極高的綜合性，在一個硅片內(nèi)部運用VHDL等硬件描述語言，實現(xiàn)一個復(fù)雜的系統(tǒng)。SoC最終將會完全取代CPU。返SoC追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，是目前嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的381.3.3典型的嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（EmbeddedOperatingSystem，EOS）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，EOS負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度工作，控制協(xié)調(diào)并發(fā)活動。EOS必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。EOS除了具備一般操作系統(tǒng)最基本的功能，如任務(wù)調(diào)度、同步機制、中斷處理、文件功能等外，還具有以下特點。1.3.3典型的嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（Embed39嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）的特點（1）可裝卸性、開放性、可伸縮性的體系結(jié)構(gòu)。（2）強實時性，可用于各種設(shè)備控制當(dāng)中。（3）統(tǒng)一的接口，提供各種設(shè)備驅(qū)動接入。（4）操作方便、簡單，提供友好的圖形用戶界面。（5）提供強大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP及其他協(xié)議，提供TCP/UDP/IP/PPP支持及統(tǒng)一的MAC訪問層接口，為各種移動計算設(shè)備預(yù)留接口。嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）的特點（1）可裝卸性、開放性、可伸縮40（6）強穩(wěn)定性，弱交互性。嵌入式系統(tǒng)一旦開始運行就不需要用戶過多地干預(yù)，這就要負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理的EOS具有較強的穩(wěn)定性。嵌入式操作系統(tǒng)的用戶接口通過系統(tǒng)調(diào)用命令向用戶程序提供服務(wù)。（7）固化代碼。在嵌入系統(tǒng)中，嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件被固化在嵌入式系統(tǒng)計算機的ROM中。（8）更好的硬件適應(yīng)性，也就是良好的移植性。（6）強穩(wěn)定性，弱交互性。嵌入式系統(tǒng)一旦開始運行就不需要用戶41典型嵌入式操作系統(tǒng)舉例典型嵌入式操作系統(tǒng)主要包括Linux、μC/OS、μTenux、WindowsEmbedded“Quebec”、VxWorks、FreeRTOS、蘋果iOS、Android。典型嵌入式操作系統(tǒng)舉例典型嵌入式操作系統(tǒng)主要包括L42

Linux:在所有的操作系統(tǒng)中，Linux是發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)之一。Linux本身的種種特性使其成為嵌入式開發(fā)的首選。嵌入式Linux技術(shù)具有支持多數(shù)硬件平臺、按應(yīng)用要求可定制系統(tǒng)等特性，已成為嵌入式市場的主流。Linux已經(jīng)成為全球第二大操作系統(tǒng)。Linux發(fā)展如此之快的另一個主要原因是產(chǎn)品的成本，免費的Linux為廠商節(jié)約了一大筆開支。目前Linux內(nèi)核的最新版本已經(jīng)達(dá)到2.6.xx。Linux:在所有的操作系統(tǒng)中，Linux是發(fā)展最快、應(yīng)用43μC/OS:μC/OS是一個典型的實時操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)從1992年開始發(fā)展，目前流行的是第二個版本，即μC/OSⅡ。其特點如下：公開源代碼，代碼結(jié)構(gòu)清晰明了，注釋詳細(xì)；

組織有條理，可移植性好，可裁剪，可固化；

內(nèi)核屬于搶占式，最多可以管理64個任務(wù)。該系統(tǒng)短小精悍，是研究和學(xué)習(xí)實時操作系統(tǒng)的首選。μC/OS:μC/OS是一個典型的實時操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)從1944WindowsCE:WindowsCE是Microsft公司的產(chǎn)品，是從整體上為有限資源的平臺設(shè)計的多線程、完整優(yōu)先權(quán)、多任務(wù)的操作系統(tǒng)。WindowsCE采用模塊化設(shè)計，并對于從掌上電腦到專用的工控電子設(shè)備進(jìn)行定制。此操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核需要至少200KBROM存儲器。WindowsCE缺點是系統(tǒng)軟件價格過高，影響整個產(chǎn)品的成本控制。WindowsCE:WindowsCE是Microsft45VxWorks:VxWorks是為實時嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的操作系統(tǒng)軟件，為程序員開發(fā)提供了高效的實時任務(wù)調(diào)度、中斷管理、實時的系統(tǒng)資源以及實時的任務(wù)間通信。該系統(tǒng)主要應(yīng)用在單板機、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)交換機、路由器）、通信等多方面。VxWorks:VxWorks是為實時嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的操46蘋果iOS:iOS是由蘋果公司為iPhone開發(fā)的操作系統(tǒng)。它主要是給iPhone、iPodTouch以及iPad使用。iOS的系統(tǒng)架構(gòu)分為4個層次：核心操作系統(tǒng)層（theCoreOSlayer），核心服務(wù)層（theCoreServiceslayer），媒體層（theMedialayer）、可輕觸層（theCocoaTouchlayer）。蘋果iOS:iOS是由蘋果公司為iPhone開發(fā)的操作系統(tǒng)。47Android:Android是Google開發(fā)的基于Linux平臺的開源手機操作系統(tǒng)，它包括操作系統(tǒng)、用戶界面和應(yīng)用程序。Google與開放手機聯(lián)盟合作開發(fā)了Android，這個聯(lián)盟由包括中國移動、摩托羅拉、高通、宏達(dá)電和T-Mobile在內(nèi)的30多家技術(shù)和無線應(yīng)用的領(lǐng)軍企業(yè)組成。返A(chǔ)ndroid:Android是Google開發(fā)的基于Lin481.4

嵌入式系統(tǒng)的特點從某種意義上來說,通用計算機行業(yè)的技術(shù)是壟斷的。嵌入式系統(tǒng)則不同，它是一個分散的工業(yè)，沒有哪一個系列的處理器和操作系統(tǒng)能夠壟斷全部市場。（1）嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是不可壟斷的高度分散的工業(yè)1.4嵌入式系統(tǒng)的特點從某種意義上來說,通用計算機行業(yè)的49嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的,如果獨立于應(yīng)用自行發(fā)展,則會失去市場；嵌入式系統(tǒng)只針對一項特殊的任務(wù)，設(shè)計人員能夠?qū)λM(jìn)行優(yōu)化，減小尺寸降低成本。嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機地結(jié)合在一起,它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行。(2)嵌入式系統(tǒng)是面向用戶，特定產(chǎn)品和具體應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的,如果獨立于應(yīng)用自50嵌入式處理器的應(yīng)用軟件是實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。軟件要求固態(tài)化存儲;軟件代碼高質(zhì)量、高可靠性;系統(tǒng)軟件(OS)的高實時性是基本要求;多任務(wù)操作系統(tǒng)是知識集成的平臺和走向工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化道路的基礎(chǔ)。(3)嵌入式系統(tǒng)對軟件有高要求嵌入式處理器的應(yīng)用軟件是實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。(3)51

嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力,即使設(shè)計完成以后，用戶通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改的,必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā),這些工具和環(huán)境是基于通用計算機上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。(4)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要特定的開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力,即使設(shè)計完成以后，52通用計算機具有完善的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序接口(API)，應(yīng)用程序的開發(fā)以及完成后的軟件都在操作系統(tǒng)(OS)平臺上運行，但一般不是實時的。嵌入式系統(tǒng)則不同，應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運行，但是用戶必須自行選配RTOS開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質(zhì)量。(5)嵌入式系統(tǒng)軟件需要RTOS開發(fā)平臺通用計算機具有完善的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序接口(API)，應(yīng)用程53通用計算機的開發(fā)人員一般是計算機科學(xué)或計算機工程方面的專業(yè)人士。嵌入式系統(tǒng)則是要和各個不同行業(yè)的應(yīng)用相結(jié)合的,要求更多的計算機以外的專業(yè)知識,其開發(fā)人員往往是各個應(yīng)用領(lǐng)域的專家。返(6)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員以應(yīng)用專家為主通用計算機的開發(fā)人員一般是計算機科學(xué)或計算機工程方面的專業(yè)人541.5

嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用前景嵌入式計算機技術(shù)的應(yīng)用已影響到我們生活的方方面面,幾乎無處不在，我們的移動電話、家用電器、汽車等無不有它的蹤影。嵌入式控制器因其體積小、可靠性高、功能強、靈活方便等許多優(yōu)點,應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國防以及日常生活等各個領(lǐng)域。如果說推動數(shù)字革命的動力最早是大型機,第二波動力是PC機,那么嵌入式技術(shù)便是推動數(shù)字革命的第三波動力。1.5嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用前景嵌入式計算機技術(shù)的應(yīng)用已影響到55嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)伴隨著國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展從通信、消費電子轉(zhuǎn)戰(zhàn)到汽車電子、智能安防、工業(yè)控制和北斗導(dǎo)航，今天嵌入式系統(tǒng)在應(yīng)用數(shù)量上已遠(yuǎn)超通用計算機。我國資深嵌入式系統(tǒng)專家—沈緒榜院士的預(yù)言,“未來十年將會產(chǎn)生針頭大小、具有超過一億次運算能力的嵌入式智能芯片,

將為我們提供無限的創(chuàng)造空間。嵌入式微控制器或者說單片機好像是一個黑洞,

會把當(dāng)今很多技術(shù)和成果吸引進(jìn)來。中國應(yīng)當(dāng)注意發(fā)展智力密集型產(chǎn)業(yè)。”嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)伴隨著國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展從通信、消費電子轉(zhuǎn)戰(zhàn)到汽車電56嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用嵌入式57嵌入式技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域（1）物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)為人、機、物等3種對象的智慧型整合網(wǎng)路，強調(diào)個別物件的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控與管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為近幾年電子信息技術(shù)最重要的主題。物聯(lián)網(wǎng)不僅涵蓋智能家居、智能醫(yī)療、智能電網(wǎng)、智能教育等多個熱點行業(yè)應(yīng)用，還與云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等息息相關(guān)。作為物聯(lián)網(wǎng)重要技術(shù)組成的嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)的視角有助于深刻地、全面地理解物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)。嵌入式技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域（1）物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)為人、機、物等3種對58

嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)在物59（2）數(shù)字家庭數(shù)字家庭概念：每個房間都被無線智能化控制、自動根據(jù)人體調(diào)節(jié)室內(nèi)最佳溫度、語音控制房間內(nèi)所有的電器，不用動手所有物品得心應(yīng)手。這就是無線數(shù)字家庭的未來藍(lán)圖，“數(shù)字家庭”正伴隨著無線IT技術(shù)的發(fā)展向我們走來……

數(shù)字家庭應(yīng)用方向:目前能實現(xiàn)的數(shù)字家庭應(yīng)用方向主要有網(wǎng)絡(luò)寬帶、新潮電子、視聽享樂、智能家居等。（2）數(shù)字家庭數(shù)字家庭概念：每個房間都被無線智能化控制、自動60嵌入式系統(tǒng)在數(shù)字家庭中的應(yīng)用

61（3）智能硬件在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中與消費者接觸最為密切的應(yīng)用，當(dāng)屬這兩年興起的智能硬件的應(yīng)用，其建立在龐大的嵌入式系統(tǒng)生態(tài)之上。生活中處處可見嵌入式操作系統(tǒng)，所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備都使用了嵌入式系統(tǒng)。智能硬件已經(jīng)從可穿戴設(shè)備延伸到智能電視、智能家居、智能汽車、醫(yī)療健康、智能玩具、機器人等領(lǐng)域。（3）智能硬件在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中與消費者接觸最為密切的應(yīng)用，當(dāng)屬62基于嵌入式系統(tǒng)的智能硬件

63（4）消費電子領(lǐng)域隨著技術(shù)的發(fā)展，消費電子產(chǎn)品正向數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，各式各樣的具有先進(jìn)技術(shù)和人性化元素的數(shù)字化多媒體影音設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于消費電子領(lǐng)域（4）消費電子領(lǐng)域隨著技術(shù)的發(fā)展，消費電子產(chǎn)品正向數(shù)64通信領(lǐng)域大量應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)，主要包括程控交換機、路由器、IP交換機、其他傳輸設(shè)備等。可以說，Internet的基礎(chǔ)設(shè)施都是嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，它使得嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用變得越來越流行。（5）通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域Buffalo路由器

/USB網(wǎng)卡套裝VPN產(chǎn)品千兆網(wǎng)關(guān)防火墻

嵌入式系統(tǒng)在通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的應(yīng)用通信領(lǐng)域大量應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)，主要包括程控交換機65（6）儀器儀表領(lǐng)域近年來，儀器儀表越來越智能化，越來越人性化，大大降低了儀器操作人員的工作量，受到了好評。儀器儀表行業(yè)發(fā)展方向微型化、多功能化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，未來儀器儀表的研制必須依賴于先進(jìn)的嵌入式系統(tǒng)及其技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)在儀器儀表中的應(yīng)用（6）儀器儀表領(lǐng)域近年來，儀器儀表越來越智能化，越來66(7)工業(yè)控制領(lǐng)域基于嵌入式芯片的工業(yè)自動化設(shè)備將獲得長足的發(fā)展，目前已經(jīng)有大量的8位、16位、32位嵌入式微控制器在應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)化是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、減少人力資源主要途徑。就傳統(tǒng)的工業(yè)控制產(chǎn)品而言，低端型采用的往往是8位單片機。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，32位、64位的處理器逐漸成為工業(yè)控制設(shè)備的核心。(7)工業(yè)控制領(lǐng)域67(8)交通管理與汽車電子領(lǐng)域車載信息娛樂業(yè)務(wù)涉及到汽車音響、汽車導(dǎo)航、汽車總線、個人導(dǎo)航及位置服務(wù)、電子地圖、車載信息資訊等產(chǎn)品、解決方案和服務(wù)。在車輛導(dǎo)航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務(wù)方面，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)在交通管理與汽車電子中的應(yīng)用(8)交通管理與汽車電子領(lǐng)域車載信息娛樂業(yè)務(wù)涉及到汽車音響68(9)國防和航空航天領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)最早的應(yīng)用是在軍事和航空航天領(lǐng)域。目前，軍事應(yīng)用的范圍繼續(xù)拓廣，如各種武器控制系統(tǒng)，坦克、艦艇、戰(zhàn)斗機等陸、海、空軍用電子裝備，雷達(dá)等。航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用更是不勝枚舉，航空電子設(shè)備、衛(wèi)星、導(dǎo)航、航天測控等系統(tǒng)中到處都可以見到嵌入式系統(tǒng)。國防領(lǐng)域的應(yīng)用航天領(lǐng)域的應(yīng)用(9)國防和航空航天領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)最早的應(yīng)用是在軍事和航空691.6

嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢（1）小型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化隨著技術(shù)水平的提高，嵌入式設(shè)備正朝著小型化便攜式和智能化的方向發(fā)展。嵌入式已經(jīng)進(jìn)入了“嵌入式+互聯(lián)網(wǎng)+移動”時代，使得嵌入式系統(tǒng)更具人性化、智能化。異地通信、協(xié)同工作、無人操控場所、安全監(jiān)控場所等的可視化也已經(jīng)成為了現(xiàn)實。1.6嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢（1）小型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、70（2）嵌入式軟件開發(fā)平臺化、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)可升級，代碼可復(fù)用將

更受重視嵌入式操作系統(tǒng)將進(jìn)一步走向開放、開源、標(biāo)準(zhǔn)化、組件化。隨著系統(tǒng)復(fù)雜的的提高，系統(tǒng)可升級和代碼復(fù)用技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中得到更多的應(yīng)用。因為嵌入式系統(tǒng)采用的微處理器種類多，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化，所以在嵌入式軟件開發(fā)中將更多的使用跨平臺的軟件開發(fā)語言與工具。（2）嵌入式軟件開發(fā)平臺化、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)可升級，代碼可復(fù)用將71（3）低功耗（節(jié)能）、綠色環(huán)保嵌入式系統(tǒng)將通過精簡系統(tǒng)內(nèi)核、算法，只保留和系統(tǒng)功能緊密相關(guān)的軟硬件，來實現(xiàn)功耗和軟硬件成本的降低。既要軟件人員有豐富的硬件知識，又需要發(fā)展先進(jìn)嵌入式軟件技術(shù)，如Java、Web和WAP等。（3）低功耗（節(jié)能）、綠色環(huán)保嵌入式系統(tǒng)將通過精簡系統(tǒng)內(nèi)核、72（4）云計算、可重構(gòu)、虛擬化等技術(shù)被進(jìn)一步應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)中云計算是將計算分布在大量的分布式計算機上，只需要一個終端，就可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來實現(xiàn)所需要的計算任務(wù)，甚至是超級計算任務(wù)。可重構(gòu)性是指在一個系統(tǒng)中，其硬件模塊和軟件模塊均能根據(jù)變化的數(shù)據(jù)流或控制流對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和算法進(jìn)行重新配置。虛擬化是指計算機軟件在一個虛擬的平臺上而不是真實的硬件上運行，虛擬化技術(shù)可以簡化軟件的重新配置過程。（4）云計算、可重構(gòu)、虛擬化等技術(shù)被進(jìn)一步應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)中73（5）嵌入式系統(tǒng)軟件將逐漸PC化需求和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展是嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的一個源動力，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，將進(jìn)一步促進(jìn)嵌入式系統(tǒng)軟件PC化。結(jié)合跨平臺開發(fā)語言的廣泛應(yīng)用，嵌入式軟件開發(fā)和非嵌入式軟件開發(fā)的區(qū)別將逐漸減小。（5）嵌入式系統(tǒng)軟件將逐漸PC化需求和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展是嵌入式74（6）融合趨勢嵌入式系統(tǒng)軟硬件融合、產(chǎn)品功能融合、嵌入式設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)的融合趨勢加劇。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)成為必然趨勢，未來的嵌入式設(shè)備必然要求硬件上提供各種網(wǎng)絡(luò)通信接口。Java虛擬機與嵌入式Java將成為開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的有力工具，嵌入式系統(tǒng)的多媒體化將變成現(xiàn)實。（6）融合趨勢嵌入式系統(tǒng)軟硬件融合、產(chǎn)品功能融合、嵌入式設(shè)備75（7）安全性隨著嵌入式技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合發(fā)展，由此帶來的大量數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)分析等，將會對整個系統(tǒng)的安全與可靠性提出更高要求。一套嵌入式系統(tǒng)需要通過保護(hù)、檢測、回應(yīng)這三部分安全措施來防范安全問題，同時從通訊鏈路的安全和設(shè)備本身的安全兩方面著手。返（7）安全性隨著嵌入式技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合發(fā)展，由此帶來的76思考題與習(xí)題什么是嵌入式系統(tǒng)？試簡單列舉一些生活中常見的嵌入式系統(tǒng)的實例。嵌入式系統(tǒng)具有哪些特點？嵌入式系統(tǒng)與通用計算機相比有哪些區(qū)別？嵌入式系統(tǒng)有哪些組成部分？簡單說明各部分的功能與作用。結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，簡要分析嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)現(xiàn)狀和未來趨勢。返思考題與習(xí)題什么是嵌入式系統(tǒng)？試簡單列舉一些生活中常見的嵌入77第一章嵌入式系統(tǒng)概述

第一章嵌入式系統(tǒng)概述

78目錄1.1

嵌入式系統(tǒng)的概念1.2

嵌入式系統(tǒng)的歷史1.3

嵌入式系統(tǒng)的組成1.4

嵌入式系統(tǒng)的特點1.5嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用前景1.6

嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

1.3.1嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)1.3.2嵌入式處理器

1.3.3典型的嵌入式操作系統(tǒng)目錄1.1嵌入式系統(tǒng)的概念1.2嵌入式系統(tǒng)的歷史1.3791.1

嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式系統(tǒng)的定義:嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件、硬件可剪裁，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)?！扒度胧健狈从沉诉@些系統(tǒng)通常是更大系統(tǒng)中的一個組成部分，嵌入式系統(tǒng)在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了各種通用計算機。1.1嵌入式系統(tǒng)的概念嵌入式系統(tǒng)的定義:嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)801.2

嵌入式系統(tǒng)的歷史一、現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支二、始于微型機時代的嵌入式應(yīng)用1.2嵌入式系統(tǒng)的歷史一、現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支81一、現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支電子數(shù)字計算機誕生于1946年，在長期歷程中，計算機是供養(yǎng)在特殊的機房中，實現(xiàn)數(shù)值計算的大型昂貴設(shè)備。直到20世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)，計算機才出現(xiàn)了歷史性的變化。把嵌入到對象體系中，實現(xiàn)對象體系智能化控制的計算機，稱作嵌入式計算機系統(tǒng)。一、現(xiàn)代計算機技術(shù)的兩大分支電子數(shù)字計算機誕生于1946年，82由于眾多對象系統(tǒng)無法嵌入通用計算機系統(tǒng)，且嵌入式系統(tǒng)與通用計算機系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展方向完全不同。因此必須獨立發(fā)展通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)，這就形成了現(xiàn)代計算機技術(shù)發(fā)展的兩大分支。嵌入式計算機系統(tǒng)的誕生，則標(biāo)志了計算機進(jìn)入了通用計算機系統(tǒng)與嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支并行發(fā)展時代。由于眾多對象系統(tǒng)無法嵌入通用計算機系統(tǒng)，且嵌入式系統(tǒng)與通用計83兩類計算機系統(tǒng)對比（1）由于嵌入式計算機系統(tǒng)要嵌入到對象體系中，實現(xiàn)的是對象的智能化控制，因此，兩者具有完全不同的技術(shù)要求與技術(shù)發(fā)展方向。兩類計算機系統(tǒng)對比（1）由于嵌入式計算機系統(tǒng)要嵌入到對象體系84（2）兩類系統(tǒng)的專業(yè)化分工發(fā)展，導(dǎo)致20世紀(jì)末、21世紀(jì)初，計算機技術(shù)的飛速發(fā)展。通用計算機系統(tǒng)

計算機專業(yè)領(lǐng)域集中精力發(fā)展通用計算機系統(tǒng)的軟、硬件技術(shù)，通用微處理器迅速從286、386、486到奔騰系列；操作系統(tǒng)則迅速擴張計算機基于高速海量的數(shù)據(jù)文件處理能力。（2）兩類系統(tǒng)的專業(yè)化分工發(fā)展，導(dǎo)致20世紀(jì)末、21世紀(jì)初，85嵌入式計算機系統(tǒng)其發(fā)展目標(biāo)是單芯片化，它承擔(dān)起發(fā)展與普及嵌入式系統(tǒng)的歷史任務(wù)，迅速地將傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)發(fā)展到智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)時代。嵌入式計算機系統(tǒng)86現(xiàn)代計算機技術(shù)發(fā)展的兩大分支的意義（1）形成了計算機發(fā)展的專業(yè)化分工;（2）將發(fā)展計算機技術(shù)的任務(wù)擴展到傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)領(lǐng)域;（3）使計算機成為進(jìn)入人類社會全面智能化時代的有力工具。現(xiàn)代計算機技術(shù)發(fā)展的兩大分支的意義（1）形成了計算機發(fā)展的專87二、始于微型機時代的嵌入式應(yīng)用嵌入式計算機的真正發(fā)展是在微處理器問世之后，1971年11月，第一款微處理器Intel4004產(chǎn)生。各種微處理器的廣泛應(yīng)用形成了一個廣闊的嵌入式應(yīng)用市場。從靈活兼容考慮，出現(xiàn)了系列化、模塊化的單板機。各插件的互相兼容需求也導(dǎo)致了工業(yè)控制微機系統(tǒng)總線的誕生。二、始于微型機時代的嵌入式應(yīng)用嵌入式計算機的真正發(fā)展是在微處8820世紀(jì)80年代各種總線層出不窮、群雄并起。單片機成為嵌入式計算機系統(tǒng)異軍突起的一支新秀，DSP產(chǎn)品也隨之應(yīng)用于各大領(lǐng)域。20世紀(jì)90年代，在分布控制、柔性制造、數(shù)字化通信、信息家電等巨大需求的牽引下，嵌入式系統(tǒng)進(jìn)一步加速發(fā)展。21世紀(jì)無疑是一個網(wǎng)絡(luò)的時代，使嵌入式計算機系統(tǒng)應(yīng)用到各類網(wǎng)絡(luò)中去也必然是嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。20世紀(jì)80年代各種總線層出不窮、群雄并起。單片機成為嵌入式89嵌入式系統(tǒng)主要經(jīng)歷的4個階段該階段嵌入式系統(tǒng)是以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng)。將計算機做在一個芯片上，從而開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展的單片機時代。

其主要特點是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能相對單一，處理效率較低；存儲容量較??；

幾乎沒有用戶接口。嵌入式系統(tǒng)主要經(jīng)歷的4個階段該階段嵌入式系統(tǒng)是以單芯90該階段是以嵌入式CPU為基礎(chǔ)、以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。

其主要特點是：CPU種類繁多，通用性比較弱；

系統(tǒng)開銷小，效率高；操作系統(tǒng)達(dá)到一定的兼容性和擴展性；應(yīng)用軟件較專業(yè)化，用戶界面不夠友好。該階段是以嵌入式CPU為基礎(chǔ)、以簡單操作系統(tǒng)為核心的91該階段是以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。其主要特點是：

嵌入式操作系統(tǒng)兼容性好；

操作系統(tǒng)內(nèi)核小、效率高，并且具有高度的模塊化和擴展性；具備文件和目錄管理，支持多任務(wù)，支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，具備圖形窗口和用戶界面；具有大量的應(yīng)用程序接口API，開發(fā)應(yīng)用程序較簡單；

嵌入式應(yīng)用軟件豐富。該階段是以嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。92該階段是以Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是一個正在迅速發(fā)展的階段。

目前，大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于Internet之外，但隨著Internet的發(fā)展以及Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與Internet的結(jié)合將代表嵌入式系統(tǒng)的未來。返該階段是以Internet為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是一931.3

嵌入式系統(tǒng)的組成1.3.1

嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 1.3.2

嵌入式處理器 1.3.3

典型的嵌入式操作系統(tǒng)

1.3嵌入式系統(tǒng)的組成1.3.1嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)941.3.1

嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的核心計算系統(tǒng)可以抽象出一個典型的組成模型：硬件層、中間層、軟件層和功能層。

1.3.1嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的核心計算系統(tǒng)95硬件層：

包含嵌入式微處理器、存儲器、通用設(shè)備接口和I/O接口。硬件層：96嵌入式微處理器嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心是嵌入式微處理器，嵌入式微處理器大多工作在特定用戶群的專用設(shè)計系統(tǒng)中。嵌入式微處理器有各種不同的體系，即使在同一體系中也可能具有不同的時鐘頻率和數(shù)據(jù)總線寬度，或集成了不同的外設(shè)和接口。嵌入式微處理器的選擇是根據(jù)具體的應(yīng)用而決定的。嵌入式微處理器嵌入式系統(tǒng)硬件層的核心是嵌入式微處理器，嵌入式97嵌入式系統(tǒng)需要存儲器來存放和執(zhí)行代碼。嵌入式系統(tǒng)的存儲器包含Cache、主存和輔助存儲器。存儲器嵌入式系統(tǒng)需要存儲器來存放和執(zhí)行代碼。嵌入式系統(tǒng)的存98Cache：

Cache是一種容量小、速度快的存儲器陣列，它位于主存和嵌入式微處理器內(nèi)核之間，存放的是最近一段時間微處理器使用最多的程序代碼和數(shù)據(jù)。在嵌入式系統(tǒng)中，Cache全部集成在嵌入式微處理器內(nèi)，可分為數(shù)據(jù)Cache、指令Cache或混合Cache，Cache的大小依不同處理器而定。Cache：Cache是一種容量小、速度快的存儲器陣列，它99主存是嵌入式微處理器能直接訪問的存儲器，用來存放系統(tǒng)和用戶的程序及數(shù)據(jù)。它可以位于微處理器的內(nèi)部或外部，其容量為256KB～1GB，一般片內(nèi)存儲器容量小、速度快，片外存儲器容量大。常用作主存的存儲器有以下幾種：ROM類NORFlash、EPROM、PROM等；RAM類SRAM、DRAM、SDRAM等。主存：主存是嵌入式微處理器能直接訪問的存儲器，用來存放系統(tǒng)和用戶的100輔助存儲器用來存放大數(shù)據(jù)量的程序代碼或信息，它的容量大，但讀取速度與主存相比就慢很多，用來長期保存用戶的信息。嵌入式系統(tǒng)中常用的外存有硬盤、NANDFlash、CF卡、MMC、SD卡等。輔助存儲器：輔助存儲器用來存放大數(shù)據(jù)量的程序代碼或信息，它的容量大，但讀101嵌入式系統(tǒng)和外界交互需要一定形式的通用設(shè)備接口，外設(shè)通過和片外其他設(shè)備的或傳感器的連接來實現(xiàn)微處理器的輸入/輸出功能，每個外設(shè)通常都只有單一的功能。目前，嵌入式系統(tǒng)中常用的通用設(shè)備接口有A/D、D/A、I/O接口有RS-232接口、Ethernet、USB、音頻接口、VGA視頻輸出接口、I2C、SPI、IrDA等。通用設(shè)備接口和I/O接口嵌入式系統(tǒng)和外界交互需要一定形式的通用設(shè)備接口，外設(shè)通過和片102硬件層與軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層（HardwareAbstractLayer，HAL）或板級支持包（BoardSupportPackage，BSP），它將系統(tǒng)上層軟件與底層硬件分離開來，使系統(tǒng)的底層驅(qū)動程序與硬件無關(guān)。上層軟件開發(fā)人員根據(jù)BSP層提供的接口即可進(jìn)行開發(fā)。該層一般包含相關(guān)底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設(shè)備的配置功能。中間層:硬件層與軟件層之間為中間層，也稱為硬件抽象層（Hardwar103實際上，BSP是一個介于操作系統(tǒng)和底層硬件之間的軟件層次，包括了系統(tǒng)中大部分與硬件聯(lián)系緊密的軟件模塊。BSP具有以下兩個特點：①硬件相關(guān)性：因為嵌入式實時系統(tǒng)的硬件環(huán)境具有應(yīng)用相關(guān)性，而作為上層軟件與硬件平臺之間的接口，BSP需要為操作系統(tǒng)提供操作和控制具體硬件的方法。②操作系統(tǒng)相關(guān)性：不同的操作系統(tǒng)具有各自的軟件層次結(jié)構(gòu)，因此，不同的操作系統(tǒng)具有特定的硬件接口形式。實際上，BSP是一個介于操作系統(tǒng)和底層硬件之104軟件層由實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real-timeOperationSystem，RTOS）、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口（GraphicUserInterface，GUI）、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成。RTOS是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺。軟件層：軟件層由實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（Real-timeOperat105嵌入式操作系統(tǒng)（EmbeddedOperationSystem，EOS）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，過去它主要應(yīng)用與工業(yè)控制和國防系統(tǒng)領(lǐng)域。EOS負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動。嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固化、應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點。嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（EmbeddedOperationSys106嵌入式文件系統(tǒng)嵌入式文件系統(tǒng)比較簡單，主要提供文件存儲、檢索、更新等功能，一般不提供保護(hù)、加密等安全機制。它以系統(tǒng)調(diào)用和命令方式提供文件的各種操作，主要有設(shè)置、修改對文件和目錄的存取權(quán)限。提供建立、修改、改變和刪除目錄等服務(wù)。提供創(chuàng)建、打開、讀寫、關(guān)閉和撤銷文件等服務(wù)。嵌入式文件系統(tǒng)嵌入式文件系統(tǒng)比較簡單，主要提供文件存儲、檢索107圖形用戶接口圖形用戶接口（GUI）極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們從此不再需要死記硬背大量的命令，取而代之的是可用通過窗口、菜單、按鍵等方式來方便地進(jìn)行操作。嵌入式GUI具有下面幾個方面的基本要求：輕型、占用資源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特點。圖形用戶接口圖形用戶接口（GUI）極大地方便了非專業(yè)用戶的使108功能層：功能層也稱為應(yīng)用軟件層，應(yīng)用軟件是由基于實時系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序組成，用來實現(xiàn)對被控對象的控制功能，且運行在嵌入式操作系統(tǒng)之上，一般情況下與操作系統(tǒng)是分開的。功能層是要面對被控對象和用戶，為方便用戶操作，往往需要提供一個友好的人機界面。返功能層：功能層也稱為應(yīng)用軟件層，應(yīng)用軟件是由基于實時系統(tǒng)開發(fā)1091.3.2

嵌入式處理器嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心，是控制、輔助系統(tǒng)運行的硬件單元。嵌入式系統(tǒng)至少包含一個主處理器，作為中心控制設(shè)備，并且可能擁有額外的從處理器。主處理器的復(fù)雜性通常決定著將其歸類為微處理器還是微控制器。目前，世界上具有嵌入式功能特點的處理器已經(jīng)超過1000種，流行體系結(jié)構(gòu)包括MCU、MPU等30多個系列。1.3.2嵌入式處理器嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心，是110嵌入式處理器4種分類嵌入式處理器分為嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入式DSP處理器、SoC（SystemonChip）片上系統(tǒng)。嵌入式處理器4種分類嵌入式處理器分為嵌入式微111嵌入式微處理器（MicroProcessorUnit，MPU）的基礎(chǔ)是通用計算機中的CPU。它的特征是具有32位以上的處理器，具有較高的性能。在實際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，這樣就以最低的功耗和資源實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點。Intel公司的嵌入式微處理器嵌入式微處理器（MicroProcessorUnit，M112嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit，MCU）的典型代表是單片機，這種8位的電子器件目前在嵌入式設(shè)備中有著極其廣泛的應(yīng)用。單片機芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。微控制器的最大特點是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。Intel公司的8051單片機嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit，M113嵌入式DSP處理器（EmbeddedDigitalSignalProcessor，EDSP）是專門用于信號處理方面的處理器，DSP處理器適合于執(zhí)行DSP算法，具有很高的編譯效率和指令的執(zhí)行速度。目前，最為廣泛應(yīng)用的是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的應(yīng)用范圍。DSP需求增長的同時，如何在處理速度、價格和功耗方面的優(yōu)勢取得大多數(shù)用戶的信任，成為行業(yè)共同思考的問題。嵌入式DSP處理器（EmbeddedDigitalSig114SoC追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，是目前嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的熱門話題之一。SoC最大的特點是成功實現(xiàn)了軟硬件無縫結(jié)合，直接在處理器片內(nèi)嵌入操作系統(tǒng)的代碼模塊。SoC具有極高的綜合性，在一個硅片內(nèi)部運用VHDL等硬件描述語言，實現(xiàn)一個復(fù)雜的系統(tǒng)。SoC最終將會完全取代CPU。返SoC追求產(chǎn)品系統(tǒng)最大包容的集成器件，是目前嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的1151.3.3典型的嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（EmbeddedOperatingSystem，EOS）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，EOS負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度工作，控制協(xié)調(diào)并發(fā)活動。EOS必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。EOS除了具備一般操作系統(tǒng)最基本的功能，如任務(wù)調(diào)度、同步機制、中斷處理、文件功能等外，還具有以下特點。1.3.3典型的嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（Embed116嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）的特點（1）可裝卸性、開放性、可伸縮性的體系結(jié)構(gòu)。（2）強實時性，可用于各種設(shè)備控制當(dāng)中。（3）統(tǒng)一的接口，提供各種設(shè)備驅(qū)動接入。（4）操作方便、簡單，提供友好的圖形用戶界面。（5）提供強大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP及其他協(xié)議，提供TCP/UDP/IP/PPP支持及統(tǒng)一的MAC訪問層接口，為各種移動計算設(shè)備預(yù)留接口。嵌入式操作系統(tǒng)（EOS）的特點（1）可裝卸性、開放性、可伸縮117（6）強穩(wěn)定性，弱交互性。嵌入式系統(tǒng)一旦開始運行就不需要用戶過多地干預(yù)，這就要負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理的EOS具有較強的穩(wěn)定性。嵌入式操作系統(tǒng)的用戶接口通過系統(tǒng)調(diào)用命令向用戶程序提供服務(wù)。（7）固化代碼。在嵌入系統(tǒng)中，嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件被固化在嵌入式系統(tǒng)計算機的ROM中。（8）更好的硬件適應(yīng)性，也就是良好的移植性。（6）強穩(wěn)定性，弱交互性。嵌入式系統(tǒng)一旦開始運行就不需要用戶118典型嵌入式操作系統(tǒng)舉例典型嵌入式操作系統(tǒng)主要包括Linux、μC/OS、μTenux、WindowsEmbedded“Quebec”、VxWorks、FreeRTOS、蘋果iOS、Android。典型嵌入式操作系統(tǒng)舉例典型嵌入式操作系統(tǒng)主要包括L119

Linux:在所有的操作系統(tǒng)中，Linux是發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)之一。Linux本身的種種特性使其成為嵌入式開發(fā)的首選。嵌入式Linux技術(shù)具有支持多數(shù)硬件平臺、按應(yīng)用要求可定制系統(tǒng)等特性，已成為嵌入式市場的主流。Linux已經(jīng)成為全球第二大操作系統(tǒng)。Linux發(fā)展如此之快的另一個主要原因是產(chǎn)品的成本，免費的Linux為廠商節(jié)約了一大筆開支。目前Linux內(nèi)核的最新版本已經(jīng)達(dá)到2.6.xx。Linux:在所有的操作系統(tǒng)中，Linux是發(fā)展最快、應(yīng)用120μC/OS:μC/OS是一個典型的實時操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)從1992年開始發(fā)展，目前流行的是第二個版本，即μC/OSⅡ。其特點如下：公開源代碼，代碼結(jié)構(gòu)清晰明了，注釋詳細(xì)；

組織有條理，可移植性好，可裁剪，可固化；

內(nèi)核屬于搶占式，最多可以管理64個任務(wù)。該系統(tǒng)短小精悍，是研究和學(xué)習(xí)實時操作系統(tǒng)的首選。μC/OS:μC/OS是一個典型的實時操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)從19121WindowsCE:WindowsCE是Microsft公司的產(chǎn)品，是從整體上為有限資源的平臺設(shè)計的多線程、完整優(yōu)先權(quán)、多任務(wù)的操作系統(tǒng)。WindowsCE采用模塊化設(shè)計，并對于從掌上電腦到專用的工控電子設(shè)備進(jìn)行定制。此操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核需要至少200KBROM存儲器。WindowsCE缺點是系統(tǒng)軟件價格過高，影響整個產(chǎn)品的成本控制。WindowsCE:WindowsCE是Microsft122VxWorks:VxWorks是為實時嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的操作系統(tǒng)軟件，為程序員開發(fā)提供了高效的實時任務(wù)調(diào)度、中斷管理、實時的系統(tǒng)資源以及實時的任務(wù)間通信。該系統(tǒng)主要應(yīng)用在單板機、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)交換機、路由器）、通信等多方面。VxWorks:VxWorks是為實時嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的操123蘋果iOS:iOS是由蘋果公司為iPhone開發(fā)的操作系統(tǒng)。它主要是給iPhone、iPodTouch以及iPad使用。iOS的系統(tǒng)架構(gòu)分為4個層次：核心操作系統(tǒng)層（theCoreOSlayer），核心服務(wù)層（theCoreServiceslayer），媒體層（theMedialayer）、可輕觸層（theCocoaTouchlayer）。蘋果iOS:iOS是由蘋果公司為iPhone開發(fā)的操作系統(tǒng)。124Android:Android是Google開發(fā)的基于Linux平臺的開源手機操作系統(tǒng)，它包括操作系統(tǒng)、用戶界面和應(yīng)用程序。Google與開放手機聯(lián)盟合作開發(fā)了Android，這個聯(lián)盟由包括中國移動、摩托羅拉、高通、宏達(dá)電和T-Mobile在內(nèi)的30多家技術(shù)和無線應(yīng)用的領(lǐng)軍企業(yè)組成。返A(chǔ)ndroid:Android是Google開發(fā)的基于Lin1251.4

嵌入式系統(tǒng)的特點從某種意義上來說,通用計算機行業(yè)的技術(shù)是壟斷的。嵌入式系統(tǒng)則不同，它是一個分散的工業(yè)，沒有哪一個系列的處理器和操作系統(tǒng)能夠壟斷全部市場。（1）嵌入式系統(tǒng)工業(yè)是不可壟斷的高度分散的工業(yè)1.4嵌入式系統(tǒng)的特點從某種意義上來說,通用計算機行業(yè)的126嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的,如果獨立于應(yīng)用自行發(fā)展,則會失去市場；嵌入式系統(tǒng)只針對一項特殊的任務(wù)，設(shè)計人員能夠?qū)λM(jìn)行優(yōu)化，減小尺寸降低成本。嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機地結(jié)合在一起,它的升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行。(2)嵌入式系統(tǒng)是面向用戶，特定產(chǎn)品和具體應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的,如果獨立于應(yīng)用自127嵌入式處理器的應(yīng)用軟件是實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。軟件要求固態(tài)化存儲;軟件代碼高質(zhì)量、高可靠性;系統(tǒng)軟件(OS)的高實時性是基本要求;多任務(wù)操作系統(tǒng)是知識集成的平臺和走向工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化道路的基礎(chǔ)。(3)嵌入式系統(tǒng)對軟件有高要求嵌入式處理器的應(yīng)用軟件是實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。(3)128

嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力,即使設(shè)計完成以后，用戶通常也是不能對其中的程序功能進(jìn)行修改的,必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā),這些工具和環(huán)境是基于通用計算機上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。(4)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要特定的開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力,即使設(shè)計完成以后，129通用計算機具有完善的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序接口(API)，應(yīng)用程序的開發(fā)以及完成后的軟件都在操作系統(tǒng)(OS)平臺上運行，但一般不是實時的。嵌入式系統(tǒng)則不同，應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)直接在芯片上運行，但是用戶必須自行選配RTOS開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質(zhì)量。(5)嵌入式系統(tǒng)軟件需要RTOS開發(fā)平臺通用計算機具有完善的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序接口(API)，應(yīng)用程130通用計算機的開發(fā)人員一般是計算機科學(xué)或計算機工程方面的專業(yè)人士。嵌入式系統(tǒng)則是要和各個不同行業(yè)的應(yīng)用相結(jié)合的,要求更多的計算機以外的專業(yè)知識,其開發(fā)人員往往是各個應(yīng)用領(lǐng)域的專家。返(6)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員以應(yīng)用專家為主通用計算機的開發(fā)人員一般是計算機科學(xué)或計算機工程方面的專業(yè)人1311.5

嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用前景嵌入式計算機技術(shù)的應(yīng)用已影響到我們生活的方方面面,幾乎無處不在，我們的移動電話、家用電器、汽車等無不有它的蹤影。嵌入式控制器因其體積小、可靠性高、功能強、靈活方便等許多優(yōu)點,應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國防以及日常生活等各個領(lǐng)域。如果說推動數(shù)字革命的動力最早是大型機,第二波動力是PC機,那么嵌入式技術(shù)便是推動數(shù)字革命的第三波動力。1.5嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用前景嵌入式計算機技術(shù)的應(yīng)用已影響到132嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)伴隨著國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展從通信、消費電子轉(zhuǎn)戰(zhàn)到汽車電子、智能安防、工業(yè)控制和北斗導(dǎo)航，今天嵌入式系統(tǒng)在應(yīng)用數(shù)量上已遠(yuǎn)超通用計算機。我國資深嵌入式系統(tǒng)專家—沈緒榜院士的預(yù)言,“未來十年將會產(chǎn)生針頭大小、具有超過一億次運算能力的嵌入式智能芯片,

將為我們提供無限的創(chuàng)造空間。嵌入式微控制器或者說單片機好像是一個黑洞,

會把當(dāng)今很多技術(shù)和成果吸引進(jìn)來。中國應(yīng)當(dāng)注意發(fā)展智力密集型產(chǎn)業(yè)?！鼻度胧较到y(tǒng)產(chǎn)業(yè)伴隨著國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展從通信、消費電子轉(zhuǎn)戰(zhàn)到汽車電133嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用嵌入式134嵌入式技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域（1）物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)為人、機、物等3種對象的智慧型整合網(wǎng)路，強調(diào)個別物件的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控與管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為近幾年電子信息技術(shù)最重要的主題。物聯(lián)網(wǎng)不僅涵蓋智能家居、智能醫(yī)療、智能電網(wǎng)、智能教育等多個熱點行業(yè)應(yīng)用，還與云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等息息相關(guān)。作為物聯(lián)網(wǎng)重要技術(shù)組成的嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)的視角有助于深刻地、全面地理解物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)。嵌入式技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域（1）物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)為人、機、物等3種對135

嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)在物136（2）數(shù)字家庭數(shù)字家庭概念：每個房間都被無線智能化控制、自動根據(jù)人體調(diào)節(jié)室內(nèi)最佳溫度、語音控制房間內(nèi)所有的電器，不用動手所有物品得心應(yīng)手。這就是無線數(shù)字家庭的未來藍(lán)圖，“數(shù)字家庭”正伴隨著無線IT技術(shù)的發(fā)展向我們走來……

數(shù)字家庭應(yīng)用方向:目前能實現(xiàn)的數(shù)字家庭應(yīng)用方向主要有網(wǎng)絡(luò)寬帶、新潮電子、視聽享樂、智能家居等。（2）數(shù)字家庭數(shù)字家庭概念：每個房間都被無線智能化控制、自動137嵌入式系統(tǒng)在數(shù)字家庭中的應(yīng)用

138（3）智能硬件在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中與消費者接觸最為密切的應(yīng)用，當(dāng)屬這兩年興起的智能硬