嵌入式系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

嵌入式系統(tǒng)的定義及特點(diǎn)定義：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟、硬件可裁剪，適應(yīng)于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等方面有特殊要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。特點(diǎn)：（1）嵌入式系統(tǒng)是面向特定應(yīng)用的。嵌入式系統(tǒng)中的CPU是專門為特定應(yīng)用設(shè)計(jì)的，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，從而有利于整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨于小型化。（2）嵌入式系統(tǒng)涉及先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)、通信和軟件等各個(gè)行業(yè)。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)。（3）嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須具備高度可定制性。（4）嵌入式系統(tǒng)的生命周期相當(dāng)長。嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，其升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行的。（5）嵌入式系統(tǒng)本身并不具備在其上進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)的能力。在設(shè)計(jì)完成以后，用戶如果需要修改其中的程序功能，必須借助于一套專門的開發(fā)工具和環(huán)境。（6）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)中，而不是存貯于磁盤等載體中。特點(diǎn)也可答：1．系統(tǒng)內(nèi)核小。2．專用性強(qiáng)。3．系統(tǒng)精簡。4．高實(shí)時(shí)性的系統(tǒng)軟件(OS)是嵌入式軟件的基本要求。5．嵌入式軟件開發(fā)要想走向標(biāo)準(zhǔn)化，就必須使用多任務(wù)的操作系統(tǒng)。6．嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境。7.嵌入式系統(tǒng)與具體應(yīng)用有機(jī)結(jié)合在一起，升級(jí)換代也是同步進(jìn)行，所以具有較長的生命周期。8.為了提高運(yùn)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)器芯片中。操作系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中所起的作用（四個(gè)）嵌入式操作系統(tǒng)（嵌入式\o"電子辭典:linux"linux學(xué)習(xí)）的功能嵌入式操作系統(tǒng)除具備了一般操作系統(tǒng)（嵌入式\o"電子辭典:linux"linux系統(tǒng)）最基本的功能，如任務(wù)調(diào)度、同步機(jī)制、中斷處理、文件處理等外，還有以下兩個(gè)方面的功能：1.構(gòu)成一個(gè)易于編程的虛擬機(jī)平臺(tái)嵌入式操作系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)虛擬機(jī)平臺(tái)，EOS把底層的硬件細(xì)節(jié)封裝起來，為運(yùn)行在它上面的軟件(如中間件軟件和各種應(yīng)用軟件)提供了一個(gè)抽象的編程接口。軟件開發(fā)在這個(gè)編程接口的上進(jìn)行，而不直接與機(jī)器硬件層打交道。2.系統(tǒng)資源的管理者嵌入式操作系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)資源的管理者，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)當(dāng)中的各種軟硬件資源，如處理器、內(nèi)存、各種I/O設(shè)備、文件和數(shù)據(jù)等，使得整個(gè)系統(tǒng)能夠高效、可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。嵌入式操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度、控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)。它必須體現(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。嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的核心.嵌入式操作系統(tǒng)，大大地提高了嵌入式系統(tǒng)硬件工作效率，并為應(yīng)用軟件開發(fā)提供了極大的便利。操作系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在兩方面：1．屏蔽硬件物理特性和操作細(xì)節(jié)，為用戶使用計(jì)算機(jī)提供了便利2．有效管理系統(tǒng)資源，提高系統(tǒng)資源使用效率Linux與嵌入式使用的uclinux操作系統(tǒng)的關(guān)系Linux與UNIX系統(tǒng)兼容，開放源代碼。現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于服務(wù)器領(lǐng)域。而更大的影響在于它正逐漸的應(yīng)用于嵌入式設(shè)備。uClinux正是在這種氛圍下產(chǎn)生的。所以u(píng)Clinux就是Micro-Control-Linux，字面上的理解就是"針對(duì)微控制領(lǐng)域而設(shè)計(jì)的Linux系統(tǒng)"。uClinux是針對(duì)控制領(lǐng)域的嵌入式linux操作系統(tǒng)，它從Linux2.0/2.4內(nèi)核派生而來，沿襲了主流Linux的絕大部分特性。uClinux同標(biāo)準(zhǔn)Linux的最大區(qū)別就在于內(nèi)存管理。標(biāo)準(zhǔn)Linux是針對(duì)有MMU的處理器設(shè)計(jì)的。在這種處理器上，虛擬地址被送到MMU，MMU把虛擬地址映射為物理地址。通過賦予每個(gè)任務(wù)不同的虛擬—物理地址轉(zhuǎn)換映射，支持不同任務(wù)之間的保護(hù)。對(duì)于uCLinux來說，其設(shè)計(jì)針對(duì)沒有MMU的處理器，不能使用處理器的虛擬內(nèi)存管理技術(shù)，仍然采用存儲(chǔ)器的分頁管理。什么是內(nèi)核？內(nèi)核是操作系統(tǒng)最基本的部分。它是為眾多應(yīng)用程序提供對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的安全訪問的一部分軟件，這種訪問是有限的，并且內(nèi)核決定一個(gè)程序在什么時(shí)候?qū)δ巢糠钟布僮鞫嚅L時(shí)間。內(nèi)核，是一個(gè)操作系統(tǒng)的核心。是基于硬件的第一層軟件擴(kuò)充，提供操作系統(tǒng)的最基本的功能，是操作系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，它負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的進(jìn)程、內(nèi)存、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、文件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，決定著系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。什么是Bootlonder?答案一搜狗百科：啟動(dòng)程序（英語：boot

loader，也稱啟動(dòng)加載器，引導(dǎo)程序）位于電腦或其他計(jì)算機(jī)應(yīng)用上，是指引導(dǎo)操作系統(tǒng)啟動(dòng)的程序。引導(dǎo)程序啟動(dòng)方式及程序視應(yīng)用機(jī)型種類而不同。BIOS開機(jī)完成后，bootloader就接手初始化硬件設(shè)備、創(chuàng)建存儲(chǔ)器空間的映射，以便為操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的軟硬件環(huán)境。BootLoader是依賴于硬件而實(shí)現(xiàn)的，特別是在嵌入式領(lǐng)域，為嵌入式系統(tǒng)建立一個(gè)通用的BootLoader是很困難的。答案二百度百科：BootLoader是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。通過這段小程序，我們可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。通常，BootLoader是嚴(yán)重地依賴于硬件而實(shí)現(xiàn)的，特別是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一個(gè)通用的BootLoader幾乎是不可能的。盡管如此，我們?nèi)匀豢梢詫?duì)BootLoader歸納出一些通用的概念來，以指導(dǎo)用戶特定的BootLoader設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。使用帶uclinux操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)該注意什么問題？uClinux的內(nèi)存管理uClinux同標(biāo)準(zhǔn)Linux的最大區(qū)別就在于內(nèi)存管理。對(duì)于uCLinux來說，其設(shè)計(jì)針對(duì)沒有MMU的處理器，不能使用處理器的虛擬內(nèi)存管理技術(shù)，仍采用存儲(chǔ)器的分頁管理，系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)把實(shí)際存儲(chǔ)器進(jìn)行分頁。在加載應(yīng)用程序時(shí)程序分頁加載。這一點(diǎn)影響了系統(tǒng)工作的很多方面。uClinux系統(tǒng)對(duì)于內(nèi)存的訪問是直接的，所有程序中訪問的地址都是實(shí)際的物理地址。操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存空間沒有保護(hù)，各個(gè)進(jìn)程實(shí)際上共享一個(gè)運(yùn)行空間。由于應(yīng)用程序加載時(shí)必須分配連續(xù)的地址空間，而針對(duì)不同硬件平臺(tái)的可一次成塊，分配內(nèi)存大小限制是不同，所以開發(fā)人員在開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)必須考慮內(nèi)存的分配情況并關(guān)注應(yīng)用程序需要運(yùn)行空間的大小。另外由于采用實(shí)存儲(chǔ)器管理策略，用戶程序同內(nèi)核以及其它用戶程序在一個(gè)地址空間，程序開發(fā)時(shí)要保證不侵犯其它程序的地址空間，以使得程序不至于破壞系統(tǒng)的正常工作，或?qū)е缕渌绦虻倪\(yùn)行異常。從內(nèi)存的訪問角度來看，開發(fā)人員的權(quán)利增大了（開發(fā)人員在編程時(shí)可以訪問任意的地址空間），但與此同時(shí)系統(tǒng)的安全性也大為下降。uClinux的多進(jìn)程處理uClinux沒有MMU管理存儲(chǔ)器，在實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程時(shí)（fork調(diào)用生成子進(jìn)程）需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保護(hù)。uClinux的這種多進(jìn)程實(shí)現(xiàn)機(jī)制同它的內(nèi)存管理緊密相關(guān)。uClinux針對(duì)沒有mmu處理器開發(fā)，所以被迫使用一種flat方式的內(nèi)存管理模式，啟動(dòng)新的應(yīng)用程序時(shí)系統(tǒng)必須為應(yīng)用程序分配存儲(chǔ)空間，并立即把應(yīng)用程序加載到內(nèi)存。缺少了MMU的內(nèi)存重映射機(jī)制，uClinux必須在可執(zhí)行文件加載階段對(duì)可執(zhí)行文件reloc處理，使得程序執(zhí)行時(shí)能夠直接使用物理內(nèi)存。編程實(shí)現(xiàn)五個(gè)點(diǎn)的中值濾波和均值濾波clear

all;

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figure(1)

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y;

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x1,'r');title('向y中加入噪聲信號(hào)生成x');grid;

legend

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for

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