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    嵌入式系統有哪些部分組成?

    • 發布:嵌入式培訓
    • 來源:嵌入式系統有哪些部分組成
    • 時間:2019-11-21 17:02

    嵌入式系統由硬件和軟件兩大部分組成,硬件一般由高性能微處理器和外圍接口電路組成,軟件一般由操作系統和應用程序構成,軟件和硬件之間由所謂的中間層(BSP層,板級支持包)連接。

    嵌入式系統的硬件有:嵌入式微處理器、存儲器、輸入輸出(I/O、A/D、D/A)。 嵌入式系統的軟件有:操作系統、應用軟件。本文主要詳解嵌入式系統有哪些部分組成以及嵌入式系統的應用領域,首先介紹了嵌入式系統的特點,其次闡述了嵌入式系統的組成及部分組成,最后介紹了應用領域。

    嵌入式系統的特點

    (1)較硬件一體化,集計算機技術、微電子技術、行業技術于一體;

    (2)需要操作系統支持,代碼小,執行速度快;

    (3)專用進抽,用途固定,成本敏感;

    (4)可靠性要求高;

    (5)多樣性,應用廣泛,種類繁多。

    嵌入式系統的組成:嵌入式系統從組織層次上看,嵌入式系統一般由硬件層、中間層、軟件層和功能層組成。

    (1)功能層

    功能層由基于RTOS開發的應用程序組成,用來完成對被控對象的控制功能。功能層是面向被控對象和用戶的。

    (2)中間層

    硬件層與軟件層之間為中間層,也稱為硬件抽象層(Hardware Abstract Layer,HAL)或者板級支持包(Board Support Package,BSP),它半系統上層軟件與底層硬件分離開來,使系統的底層驅動程序與硬件無關,上層軟件開發人員無需關心底層硬件的具體情況,根據BSP層提供的接口即可進行開發。該層一般包含相關底層硬件的初始化、數據的輸入/輸出操作和硬件設備的配置功能。 實際上,BSP是一個介于操作系統和底層硬件之間的軟件層次,包括了系統中大部分與硬件聯系緊密的軟件模塊。設計一個完整的BSP需要完成兩部分工作:嵌入工系統的硬件初始化的BSP功能,設計硬件相關的設備驅動。

    (3)軟件層

    系統軟件層由實時多任務操作系統(Real-TIme OperaTIon System,RTOS)、文件系統、圖形用戶接口(Graphic User Interface,GUI)、網絡系統及通用組件模塊組成。RTOS是嵌入式應用軟件的基礎和開發平臺。

    (4)硬件層

    硬件層中包含嵌入式微處理器、存儲器(SDRAM、ROM、Flash等)、通用設備接口和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)。在一嵌入式處理器基礎上添加電源電路、時鐘電路和存儲器電路,就構成了一個嵌入式核心控制模塊。其中操作系統和應用程序都可以固化在ROM中。

    嵌入式系統主要由哪幾部分組成

    1、處理器內核

    嵌入式系統的心臟是處理器內核。處理器內核從一個簡單便宜的8位微控制器,到更復雜的32位或64位微處理器,甚至多個處理器。嵌入式設計人員必須為能夠滿足所有功能和非功能時限、要求的應用選擇成本最低的設備。

    2、模擬I/O

    D/A和A/D轉換器是用來從環境中搜集數據并反饋的。嵌人式設計人員必須了解需要從環境中搜集數據的類型、數據的精度要求和輸入/輸出數據的速率,以便為應用程序選擇合適的轉換器。嵌入式系統的反應特性受外部環境決定。嵌入式系統必須有足夠快的速度跟上環境變化,以此來模擬信息,例如光、聲壓或加速度被感知并輸入到嵌入式系統中。

    3、傳感器和執行機構

    傳感器一般從環境中感知模擬信息。執行機構通過某些方式控制環境。

    4、用戶界面

    這些界面可以像LED屏一樣簡單,也可以像工藝精良的手機和數碼相機的屏幕那樣復雜。

    5、應用程序的特定入口

    類似于ASIC或者FPGA的硬件加速,是用來加速在應用程序中有高性能要求的特定功能模塊。嵌入式設計師必須利用加速器獲得最大的應用程序性能,來對程序進行適當的籌劃或分區。

    6、軟件

    在嵌入式系統開發中軟件是一個重要的部分。在過去幾年,嵌入式軟件的數量已經增長得比摩爾定律還快,幾乎是每十個月就成倍增長。嵌入式軟件在某些方面性能、存儲器和功耗、經常被優化。越來越多的嵌入式軟件通過高級語言來編寫,如C/C++。而更多的性能關鍵的代碼段仍然使用匯編語言來編寫。

    7、存儲器

    存儲器是嵌入式系統中重要的部分,嵌入式程序可以在沒有RAM或ROM的情況下運行。有許多易失的和非易失的存儲器用于嵌入式系統中,關于此內容在書的后面會有更多的說明。

    8、仿真和診斷

    嵌入式系統很難看見或接觸到。調試的時候需要接口與嵌入式系統相連。診斷端口,如JTAG聯合測試行動組、就常常用于調試嵌入式系統。片上仿真能用來提供應用程序的可見性行為。這些仿真模塊能可視化地提供運行時的行為和性能,實際上由板上的自診斷能力取代了外部邏輯分析儀的功能。

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