第一篇:嵌入式课程感想11
嵌入式课程感想
刚刚接触到嵌入式,对好多东西是好奇的,好多名词也是新鲜的,不太懂什么意思。但是我相信,以后的学习和慢慢的深入了解会让我有了更深的感触和体会。
什么是嵌入式?它就是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可定制,适用于不同应用场合,对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的计算机系统。他一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统、用户应用程序四个部分组成,用于实现对其他设备的控制、监视或管理功能。嵌入式系统已经应用于科学研究、工业控制、军事技术、交通通信、医疗卫生、消费娱乐等领域,人们日常使用的手机、PDA、汽车、智能家电、GPS等均是嵌入式系统的典型代表。
嵌入式系统可以称为后PC时代和后网络时代的新秀。与传统的通用计算机,数字产品相比,利用嵌入式技术的产品有其自己的特点:
1. 由于嵌入式系统采用的是微处理器,实现相对单一的功能,采用独立的操作系统,所以往往不需要大量的外围器件。因而在体积上,功耗上有其自身的优势。相比之下,一个使用Windows CE的PDA,仅靠机内电源就可以使用几天,而任何一台笔记本仅仅能够支持3小时左右。
2. 嵌入式系统是将计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物,是一门综合技术学科。由于空间和各种资源相对不足,嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能,这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。
3. 嵌入式系统是一个软硬件高度结合的产物。为了提高执行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存贮于磁盘等载体中。片上系统,板上系统的实现,使得以pda等为代表的这类产品拥有更加熟悉的操作界面和操作方式,比着传统的商务通等功能更加完善,实用。
4. 为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求,面向21世纪的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口。针对外部联网要求,嵌入设备必需配有通信接口,相应需要TCP/IP协议簇软件支持;由于家用电器相互关联(如防盗报警、灯光能源控制、影视设备和信息终端交换信息)及实验现场仪器的协调工作等要求,新一代嵌入式设备还需具备IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信接口,同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。为了支持应用软件的特定编程模式,如Web或无线Web编程模式,还需要相应的浏览器,如HTML、WML等。
5. 因为嵌入式系统往往和具体应用有机地结合在一起,它的升级换代也是和具体产品同步进行,因此嵌入式系统产品一旦进入市场,具有较长的生命周期。
嵌入式技术的掌握是需要一个过程的。实事求是的说,嵌入式技术的全面掌握是有相当难度的。可以轻轻松松学会嵌入式技术的说法是夸大其词了。这个就像学英语一样,学英语无论怎样学,不管是“疯狂学”还是用新理念来学,真正掌握的话还是需要一步步积累才能熟练掌握。
现在我需要做的是:第一:把心踏实下来,做好打硬仗的准备。第二:注意学习方法。尽量不要走弯路,争取一鼓作气入门。一旦入门了以后呢就好办了。嵌入式技术的掌握,本身呢就比较难,要是再走些弯路,时间上会浪费,甚至会影响学习的信心
最好的学习方法就是尽可能地做项目。如果有机会跟着做一个难度适中的嵌入式项目,相信会很快入门的。也就是说从实战之中来获得进步。但是,在我没有嵌入式基础之前,不容易获得这样的机会。这个门槛的跨越,我觉得是需要引导的。
通过以上对特点以及学习法的讨论,我深切感受到:该课程学习难度较大,公式概念不易理解,知识体系难以把握。但这并不意味着就没有办法取得理想的学习效果。只要结合自身实际,采用科学的,行之有效的学习方法,仍旧可以取得理想的成绩。
第二篇:嵌入式系统 课程感想
《嵌入式系统设计》课程感想 班级:电气99姓名:王正杰学号:09095018 虽然上完了整门课,但是还是对嵌入式和嵌入式系统等最基本的概念不是很了解。于是自己动手查阅了一些资料,其中IEEE(国际电气和电子工程师协会)对嵌入式系统的定义:“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”(Devices Used to Control,Monitor or Assist the Operation of Equipment,Machinery or Plants)。国内比较认可的定义是:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适用于应用系统,对功能、对可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
“嵌入式”反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分,称为嵌入的系统。而且,嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。
一个简单的嵌入式系统一般包含以下几部分:嵌入式微处理器外围硬件设备、嵌入式操作系统、特定的应用程序。可见,其实嵌入式系统就是含有微处理器和硬件接口的一个根据应用可裁剪的非标准计算机系统。
嵌入式系统的发展历史:
嵌入式系统的出现最初是基于单片机的。
70年代单片机的出现,使得汽车、家电、工业机器、通信装置以及成千上万种产品可以通过内嵌电子装置来获得更佳的使用性能:更容易使用、更快、更便宜。
80年代早期开始,嵌入式系统的程序员开始用商业级的“操作系统”编写嵌入
式应用软件,这使得可以获取更短的开发周期,更低的开发资金和更高的开发效率,“嵌入式系统”真正出现了。
目前,嵌入式系统在很多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业,包
括工业自动化、国防、运输和航天领域。例如:神州飞船和长征火箭中肯定有很多嵌入式系统,导弹的制导系统也是嵌入式系统,高档汽车中也有多达几十个嵌入式系统。在日常生活中,人们使用各种嵌入式系统,但未必知道它们。事实上,几乎所有带有一点“智能”的家电(全自动洗衣机、电脑、电饭煲„)都是嵌入式系统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性,使得视听、工作场所甚至健身设备中都有嵌入式系统的身影。
嵌入式系统的特点:
专用性:嵌入式系统面向用户、面向产品、面向应用,它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。也正是这个原因,必须结合实际系统需求进行合理的裁减。
嵌入性:也就是说系统和被控制的对象是紧密连接的,一般不需要人为干预,从这点上讲,也就对嵌入式系统的环境适应性、稳定性、可靠性等提出了一些要求,在进行软件和硬件设计时必须考虑这些要求。
智能性:1.嵌入式系统需要有一个中央处理器单元(CPU),来实现对对象的智能控制。
2.嵌入式系统首先是计算机系统,其次是专用的计算机系统,这种系统有别于通用的个人电脑(PC),最后由于其专用的特点决定了其软硬件必须能够进行定制,必须能够进行裁减。
3.单片机也是属于嵌入式系统的范畴。但是由于历史的原因,单片机和嵌入式系统被许多人区分开来对待,嵌入式系统更多地被理解为使用ARM等32位嵌入式微处理器的计算机系统。4.单片机系统一般采用单任务程序或简单的多任务内核,如uC/OS-II操作系统,一般应用于一些小型应用系统中;而ARM嵌入式系统还能很轻松的运行Linux、Windows CE、VxWorks等复杂的操作系统,比较适合于设计大型应用系统。
嵌入式系统开发的分工:
1.芯片制造商:负责制造包括CPU、网卡、RAM、及Flash等芯片的厂商。
2.设备制造商:负责制造硬件开发板和产品板。3.操作系统提供者:负责提供嵌入式操作系统。4.软件开发商:负责在操作系统之上开发具有独
立功能的应用程序。
5.系统集成商:负责向最终用户提供产品解决方
案。
嵌入式开发的一般方法:
嵌入式系统的软件开发通常采用 “宿主机/目标机”方式 :
首先,利用宿主机上的丰富的资 源及良好的开发环境开发和仿真调试 目标机上的软件。
然后,通过串行口或网络将交叉 编译生成的目标代码传输并装载到目 标机上。
最后,目标机在特定的环境下运行。
几种常见的嵌入式系统:
试目标机上的软件
生成的目标代码传输并装载到目标机上
目标机在特定的环境下运行
嵌入式Linux:
uClinux是一个完全符合GNU/GPL公约的操作系统,完全开放代码。uClinux从Linux 2.0/2.4内核派生而来,沿袭了主流Linux的绝大部分特性。它是专门针对没有MMU的CPU,并且为嵌入式系统做了许多小型化的工作。
适用于没有虚拟内存或内存管理单元(MMU)的处理器,例如ARM7TDMI。它通常用于具有很少内存或Flash的嵌入式系统。
它保留了Linux的大部分优点:稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的对各种文件系统的支持、以及标准丰富的API等。
Win CE:
Windows CE是微软开发的一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统,是基于掌上型电脑类的电子设备操作,它是精简的Windows 95。Windows CE的图形用户界面相当出色。Win CE具有模块化、结构化和基于Win32应用程序接口以及与处理器无关等特点。
VxWorks :
VxWorks操作系统是美国公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS),是嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境,在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中,如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。
Nucleus:
Nucleus PLUS是为实时嵌入式应用而设计的一个抢先式多任务操作系统内核,其95%的代码是用ANSIC写成的,因此非常便于移植并能够支持大多数类型的处理器。Nucleus PLUS采用了软件组件的方法。每个组件具有单一而明确的目的,通常由几个C及汇编语言模块构成,提供清晰的外部接口,对组件的引用就是通过这些接口完成的。由于采用了软件组件的方法,使Nucleus PLUS 的各个组件非常易于替换和复用
嵌入式系统发展趋势:
我们有理由相信计算机还将继续快速发展并进一步改变我们的生活,让计算变得“无所不能”、“无处不在”。其中“无所不能”将是人工智能技术和超级计算机的结合,而“无所不在”则是嵌入式技术应用的广阔天地,现在普通消费者已经可以从市场中买到数码相机、移动电话、打印机等众多的数码产品、航空设备、ATM机、计算机网络设备等电子产品中都用到了嵌入式技术。
通用计算机的发展变为功能电脑,普遍进入社会,嵌入式计算机发展的目标是专用电脑,实现“普遍化计算”,因此可以称嵌入式智能芯片是构成未来世界的“数字基因”。正如我国资深嵌入式系统专家——沈绪榜院士的预言,“未来十年将会产生同大小、具有超过一亿次运算能力的嵌入式智能芯片,将为我们提供无限的创造空间“。
总之,“嵌入式微控制器或者说单片机好象是一个黑洞,会把当今很多技术和成果吸引进来”。
第三篇:嵌入式课程论文
研究生课程论文
论文题目: 无线传感网络中的定位算法综述
学 院: 信息科学技术学院 专 业: 仪器仪表工程
班 级: 81430 学 号: 8143035 学生姓名:
沈天颖
二○一五 年 一 月 十 日
无线传感器网络(WSN)是一个多学科的研究领域,具有很广泛的应用前景,其中,WSN的定位是非常重要的研究方向。本课程论主要对WSN定位研究进行了归纳和总结。将每种定位算法按照需不需要测距分为两大类,而且在具体算法中讨论了其以下几个特征,包括:需要/不需要锚节点、集中式/分布式、固定/移动等。
质心定位算法
DV-Hop算法
MDS-MAP算法
分簇算法
改进的无线传感器网络节点定位算法
第四篇:有关嵌入式的感想
长春大学
有关车载ARM嵌入式的感想
专业:
电子信息工程
班级:
电信四班
13404 学号:
021340424
学号:021340423 姓名:
牟吉峰
姓名:温如轩 学号:
021340425
学号:021340427 姓名:
马浩然
姓名:唐士成
今年大三下学期我们又学习了一门课叫做车载ARM嵌入式,我想这门课能放在大三应该是进入社会之前很重要的吧,怀着好奇,新鲜感我终于到大三了,而我也终于接触到这门课了。
怀着好奇我查阅了一些资料知道了一些有关车载ARM嵌入式系统的基本概念。最最基本的就是嵌入式和嵌入式系统这个耳熟能详却又不甚很理解的概念。IEEE(国际电气和电子工程师协会)对嵌入式系统的定义:“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。原文为:Devices Used to Control,Monitor or Assist the Operation of Equipment,Machinery or Plants)。目前,对嵌入式系统的定义多种多样,但没有一种定义是全面的。其中这两种我个人觉得比较合理:从技术的角度定义:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。从系统的角度定义:嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分,称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。当然这些都只是理论上的,在现实中的嵌入式系统即使不可见,嵌入式系统也无处不在。嵌入式系统在很多产业中得到了广泛的应用并逐步改变着这些产业,包括工业自动化、国防、运输和航天领域。例如神州飞船和长征火箭中肯定有很多嵌入式系统,导弹的制导系统也是嵌入式系统,高档汽车中也有多达几十个嵌入式系统。在日常生活中,人们使用各种嵌入式系统,但未必知道它们。事实上,几乎所有带有一点“智能”的家电(全自动洗衣机、电脑电饭煲„)都是嵌入式系统。嵌入式系统广泛的适应能力和多样性,使得视听、工作场所甚至健身设备中到处都有嵌入式系统。
嵌入式系统有三方面的特点,专用性,嵌入性,智能性。专用性:嵌入式系统面向用户、面向产品、面向应用,它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。也正是这个原因,必须结合实际系统需求进行合理的裁减。
嵌入性:也就是说系统和被控制的对象是紧密连接的,一般不需要人为干预,从这点上讲,也就对嵌入式系统的环境适应性、稳定性、可靠性等提出了一些要求,在进行软件和硬件设计时必须考虑这些要求。
智能性1.嵌入式系统需要有一个中央处理器单元(CPU),来实现对对象的智能控制。2.嵌入式系统首先是计算机系统,其次是专用的计算机系统,这种系统有别于通用的个人电脑(PC),最后由于其专用的特点决定了其软硬件必须能够进行定制,必须能够进行裁减。3.单片机也是属于嵌入式系统的范畴。但是由于历史的原因,单片机和嵌入式系统被许多人区分开来对待,嵌入式系统更多地被理解为使用ARM等32位嵌入式微处理器的计算机系统。4.单片机系统一般采用单任务程序或简单的多任务内核,如uC/OS-II操作系统,一般应用于一些小型应用系统中;而ARM嵌入式系统还能很轻松的运行Linux、Windows CE、VxWorks等复杂的操作系统,比较适合于设计大型应用系统。
嵌入式系统的发展历程共经历了四个阶段:1.无操作系统的嵌入式算法阶段2.简单监控式的实时操作系统阶段3.通用的嵌入式实时操作系统阶段4.以Internet为标志的嵌入式系统
嵌入式操作系统的作用是作用:1.能够有效管理越来越复杂的系统资源;2.大大提高了嵌入式系统开发的效率,而且提高了嵌入式应用软件的可移植性。
嵌入式系统开发的角色一般有1.芯片制造商:负责制造包括CPU、网卡、RAM、及Flash等芯片的厂商。2.设备制造商:负责制造硬件开发板和产品板。3.操作系统提供者:负责提供嵌入式操作系统。4.软件开发商:负责在操作系统之上开发具有独立功能的应用程序。5.系统集成商:负责向最终用户提供产品解决方案。
嵌入式开发的一般方法:嵌入式系统的软件开发通常采用“宿主机/目标机”方式,首先利用宿主机上的丰富的资源及良好的开发环境开发和仿真调试目标机上的软件,然后,通过串行口或网络将交叉编译生成的目标代码传输并装载到目标机上,最后目标机在特定的环境下运行。
嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式应用中用得越来越广泛,尤其在功能复杂、系统庞大的应用中显得愈来愈重要。在嵌入式应用中,只有把CPU嵌入到系统中,同时又把操作系统嵌入进去,才是真正的计算机嵌入式应用。使用实时操作系统主要有以下几个因素:嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。提高了开发效率,缩短了开发周期。嵌入式实时操作系统充分发挥了32位CPU的多任务潜力。实时操作系统的优缺点:优点:在嵌入式实时操作系统环境下开发实时应用程序使程序的设计和扩展变得容易,不需要大的改动就可以增加新的功能。通过将应用程序分割成若干独立的任务模块,使应用程序的设计过程大为简化;而且对实时性要求苛刻的事件都得到了快速、可靠的处理。通过有效的系统服务,嵌入式实时操作系统使得系统资源得到更好的利用。缺点:但是,使用嵌入式实时操作系统还需要额外的ROM/RAM开销,2~5%的CPU额外负荷,以及内核的费用。
下面说说几种常见的嵌入式系统吧。
嵌入式Linux:uClinux是一个完全符合GNU/GPL公约的操作系统,完全开放代码。uClinux从Linux 2.0/2.4内核派生而来,沿袭了主流Linux的绝大部分特性。它是专门针对没有MMU的CPU,并且为嵌入式系统做了许多小型化的工作。适用于没有虚拟内存或内存管理单元(MMU)的处理器,例如ARM7TDMI。它通常用于具有很少内存或Flash的嵌入式系统。它保留了Linux的大部分优点:稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、完备的对各种文件系统的支持、以及标准丰富的API等。
Win CE:Windows CE是微软开发的一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统,是基于掌上型电脑类的电子设备操作,它是精简的Windows 95。Windows CE的图形用户界面相当出色。Win CE具有模块化、结构化和基于Win32应用程序接口以及与处理器无关等特点。Win CE不仅继承了传统的Windows图形界面,并且在Win CE平台上可以使用Windows 95/98上的编程工具(如Visual Basic、Visual C++等)、使绝大多数的应用软件只需简单的修改和移植就可以在Windows CE平台上继续使用。
VxWorks:
VxWorks
操
作
系
统
是
美
国
公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS),是嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境,在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中,如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等,甚至在1997年4月登陆火星表面的火星探测器上也使用到了VxWorks。
Nucleus:Nucleus PLUS是为实时嵌入式应用而设计的一个抢先式多任务操作系统内核,其95%的代码是用ANSIC写成的,因此非常便于移植并能够支持大多数类型的处理器。Nucleus PLUS采用了软件组件的方法。每个组件具有单一而明确的目的,通常由几个C及汇编语言模块构成,提供清晰的外部接口,对组件的引用就是通过这些接口完成的。由于采用了软件组件的方法,使Nucleus PLUS 的各个组件非常易于替换和复用。
co/OS-II:μC/OS-II是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统。其绝大部分源码是用ANSI C写的,使其可以方便的移植并支持大多数类型的处理器。μC/OS-II通过了联邦航空局(FAA)商用航行器认证。自1992年问世以来,μC/OS-II已经被应用到数以百计的产品中。μC/OS-II占用很少的系统资源,并且在高校教学使用是不需要申请许可证。
嵌入式系统项目开发生命周期:可以把嵌入式系统的开发看作对一个项目的实施。项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4个阶段。嵌入式系统项目开发也是如此。
嵌入式系统工程设计方法简介:由上而下是一个正统的设计方式,也就是说,所有的设计皆是遵循系统工程的流程来进行。相对而言,由下而上表示一个系统是由已经有的基础(或组件)为起点,开始往上延伸,最后将系统完成。
嵌入式系统的应用领域:1、工业控制2、交通管理3、信息家电4、家庭智能管理系统5、POS网络及电子商务6、环境工程与自然7、智能玩具和机器人
8、军事国防领域
嵌入式系统的未来发展趋势:
1、嵌入式开发是一项系统工程,因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身,同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。
2、网络化、信息化。
3、网络互联成为必然趋势。
4、精简系统内核、算法,降低功耗和软硬件成本
5、提供友好的多媒体人机界面 还有一个很重要的概念就是ARM。ARM(Advanced RISC Machines),既可以认为是一个公司的名字,也可以认为是对一类微处理器的通称,还可以认为是一种技术的名字。
ARM微处理器的应用领域:、工业控制领域
2、无线通信领域:目前已有超过85%的无线通信设备采用了ARM技术。
3、网络应用:采用ARM技术的ADSL芯片;语音及视频处理。
4、消费类电子产品:ARM 技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。
5、成像和安全产品:现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM了技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。
关于嵌入式我在查阅了相关资料后暂时的道了这么多信息,总体上感觉嵌入式和我们大二所学的单片机还是有些联系的,我们对单片机很感兴趣,所以我们希望我这学期学习的车载ARM嵌入式课程能在老师带领下尽可能的多了解一些关于车载ARM嵌入式系统的知识。
第五篇:嵌入式操作系统课程报告
华北水利水电大学
North China University of Water Resources and Electric Power
嵌入式操作系统课程报告
题目 嵌入式系统课程综和论述
学 院 物理与电子学院
专 业 电子信息工程
姓 名 李天泽
学 号 201816516
组 员
完成时间 2020.12.22
目 录
一、嵌入式系统的介绍
(1)、嵌入式系统的概念……………………………………3
(2)、嵌入式系统的特点……………………………………4
二、嵌入式系统的发展和应用……………………………5
三、总结和心得……………………………………………7
参考文献……………………………………………7
附录…………………………………………………8
摘要:
如今,嵌入式系统经过半个多实际的发展和革新,在各个产业都可以看见它的身影。在电子消费领域,它已经广泛应用于手机、VCD、数字电视和路由器等常见家用电器和电子产品,或许在你的家里有着几十甚至几百个微型嵌入式计算机无时无刻地不在为你服务。
在工业控制方面,一辆豪华轿车的控制系统就包含着至少50个嵌入式微处理器,它们分布于火花塞、传动轴和安全气囊等等。而一架先进的飞机,一台人造卫星就可能包含着几十套嵌入式系统和上百台微型嵌入式计算机,没有这些装载,飞机和卫星的控制系统就不能有效地工作,它们的导航系统就不能满足严格的要求。
在通信领域也有着数不胜数的嵌入式系统的应用,由于带宽网络的发展,交换机、路由器和各种传输设备等都逐渐需要更多的嵌入式系统来满足它们互联的需求,而这些基于32位的嵌入式系统品种多样,绝大多数都价格低廉,能够为企业和家庭的网络选择提供更加廉价而多样的方案。
一、嵌入式系统的介绍
1、嵌入式系统的概念:
上世纪的40年代人类社会诞生了当时最伟大的发明之一——计算机。1946年宾夕法尼亚大学研制出了世界上第一台计算机“ENIAC”,吹响了人类向信息时代进发的号角。如今半个多世纪过去了,总体来看,计算机已经经历了两个大的发展阶段:大型计算机阶段和个人中小型计算机阶段。而今后,计算机技术将迈入下一个充满机遇和挑战的新阶段—— “无处不在的计算机”阶段,即“后PC发展阶段”。“无处不在的计算机”是指在数以千计乃至万计的计算机之间彼此相互关联,其与使用者的比例高达100%,这些计算机中包括有传统的通用式计算机和嵌入式计算机,而后者占绝大多数,可以达到95%的比例。
施乐公司研究中心的主任Mark Weiser 认为:“以长远的发展来看,PC和计算机工作站将逐渐衰落,因为计算机将会变得无处不在,它们会在墙上,在手腕上,在口袋里等等,计算机将会像手写纸一样,随用随取,伸手可得。”
目前全世界范围的计算机研究者都在逐步形成一种共识,那就是在计算机将来的发展中,它必然不会成为像科幻电影中的那种会背叛人类,伤害人类的机械怪物,恰恰相反它们将变得小巧玲珑而且无处不在。它们会出现在任何你能看的见、听得到、摸得着的地方,功能强大而且随处可用,这就是“无处不在的计算机”。
嵌入式计算机系统就是所谓的“看不见的计算机”,一般情况下它只是运行平台,并不能作为独立的开发平台来使用。而且它不能够被用户编程,对用户的I/O接口是专用的。所以不严谨地说:任意包含可编程计算机的设备而且这种设备不是作为通用计算机而设计的都可以称作嵌入式系统。
时至今日嵌入式系统已经逐渐渗透到人们的日常生活中,但因为其不同的应用形式和相异的名称,目前对嵌入式系统还没有一个统一的定义。但一般认为,它有以下概念:
(1)嵌入式系统的中心是应用功能,基础是计算机技术,其软件和硬件可以裁剪,对应用系统的功能、可靠性、成本、体积大小和功率损耗都有十分严格的要求和指标。
(2)国际电气和电子工程师协会认为嵌入式系统的定义是“Device used to control, monitor, or assist the operation of equipment , machinery or plants.”
(3)嵌入式系统是计算机技术、半导体技术、电子技术等与各个行业的具体应用相结合后的产物,是一个技术集中、资源集中、应用高度分散、技术不断革新的集成系统。
2、嵌入式系统的特点:
1)嵌入式系统通常都是多样的有特定应用功能的软硬件综合体,用于特定的任务,其硬件和软件设计都是高效而简洁的。其中嵌入式软件的应用程序和操作程序是一体化的,不同于传统的通用计算机操作系统和应用程序有着分明的界限。
2)嵌入式系统能够受到多个处理器和体系结构的支持,不同于通用的计算机只能够使用少数的处理器类型和体系结构。目前已经生产有上千种嵌人式微处理器和几十种微处理器的体系结构,其中比较主流常见的有ARM,MIPS, PowerPC,X86和SuperH等。
4)嵌入式系统有实时性和可靠性的特点,其主要表现在:目前绝大多数实时操作系统都是嵌人式系统;嵌人式系统都有实时性的要求,其软件通常都是固化或直接加载到内存中运行的,启动十分快速
另外,嵌人式系统通常都有处错能力和自动复位的功能,目前在绝大多数嵌式系统中都包含着用于保证系统运行可靠性的软硬件处理机制,比如看门狗定时器和内存保护重启机制等。
5)嵌入式系统通常都使用可以适应多种类型处理器、可裁剪量轻、实时性和可靠性高以及可以固化的。同嵌入式微处理器,嵌入式的操作系统也是多种多样的,不仅可以支持多种处理器,还可以进行裁剪量轻来匹配应用的功能,而且规模较小,能够节省资源等等。
二、嵌入式系统的发展和应用
第一代电子计算机体积大,耗电快,而且可靠性和实时性都无法满足嵌入式计算的要求。到了20世纪60年代,由晶体管、磁芯存储制造的第二代计算机开始用于航海航空等领域,它的CPU能够处理从电子系统传来的信号,具有了数据总线的一些基本特性。而与此同时,嵌人式计算机也逐步应用于工业和制造等方面。
至60年代末,采用集成电路的第三代计算机问世,1965年发射Gemini3号是人们第一次使用机载数字计算机。而后的阿波罗探测飞船则使用了嵌人式计算机系统来提供和保障人机的交互功能来用于引导飞行。1963年DEC公司推广了第一台商用小型机,它具有嵌入式系统的结构,具备单总线结构、高速寄存器和实时性、可靠性强的中断系统以及交叉存取功能,标志着嵌入式系统的兴起。
1971 年,英特尔公司成功推出了世界上第一片微处理器Intel 4004。它的体积小、质量轻、价格实惠、使用方便,在当时销量很好,Intel公司将它进一步改进后推出了4位的微处理器4040和8位的8008。
1973-1977 年短短四年之间全球许多厂家推出了各种各样的8位微处理器,其中比较流行的有英特尔公司的8080/ 8085系列,摩托罗拉公司的6800/6802系列,齐洛格公司的Z80和罗克韦尔公司的6502等。这些微处理器的广泛应用为嵌入式系统开辟了广阔的市场,促成了嵌入式系统的快速发展。计算机厂商开始以插件的形式为用户提供所需的OEM产品,并构成符合用户要求的微型控制计算机,嵌入到系统设备中。
嵌入式系统的大发展还要归功于20世纪80年代软件技术的进步。最初的嵌入式计算机的软件都是十分专用的,其程序也只能用汇编语言来编写,因此嵌入式系统的开发周期过长,效率太低,不利于广泛地推广和应用。得益于微电子技术的进步,嵌入式计算机的软件开发不再局限于汇编语言,可以使用C或PL等高级语言,是编程更加多样和简洁化,加快了嵌入式系统的开发效率。时间步入20世纪90年代,当时对分布控制、柔性制造和数字通信电等技术有着巨大需求,而这种需求也刺激着嵌人式系统的软硬技术的革新和发展,促进了嵌入式系统的应用扩大化。
如今,嵌入式系统经过半个多实际的发展和革新,在各个产业都可以看见它的身影。在电子消费领域,它已经广泛应用于手机、VCD、数字电视和路由器等常见家用电器和电子产品,或许在你的家里有着几十甚至几百个微型嵌入式计算机无时无刻地不在为你服务。
在工业控制方面,一辆豪华轿车的控制系统就包含着至少50个嵌入式微处理器,它们分布于火花塞、传动轴和安全气囊等等。而一架先进的飞机,一台人造卫星就可能包含着几十套嵌入式系统和上百台微型嵌入式计算机,没有这些装载,飞机和卫星的控制系统就不能有效地工作,它们的导航系统就不能满足严格的要求。
在通信领域也有着数不胜数的嵌入式系统的应用,由于带宽网络的发展,交换机、路由器和各种传输设备等都逐渐需要更多的嵌入式系统来满足它们互联的需求,而这些基于32位的嵌入式系统品种多样,绝大多数都价格低廉,能够为企业和家庭的网络选择提供更加廉价而多样的方案。
时至今日,嵌入式系统的应用已经从微至著,广泛分布。但它还在不断地更新发展,其构成的计算机也会变得更小巧,更灵敏,更高效,更智能,相信在未来的某一天,会如Mark Weiser所说的那样:“它们会在墙上,在手腕上,在口袋里,就像手写纸一样,随用随取,伸手可得。”
三、总结和心得
嵌入式系统作为一门计算机开发的学科,有着不同于传统通用计算机系统的特点和概念,具有独特长处。同时它的应用遍布于电子消费、通信工程、工业控制和军事国防等多种领域,其发展前景是非常广阔的,是一门十分值得深入学习和研究的学科。
通过一个学期的学习,我了解了许多嵌入式实时操作系统的应用知识,比如“任务的管理和调度”、“同步、互斥与通信”以及“中断和时间管理”等全新的理论知识,同时也通过多次的实验操作理解了对嵌入式系统软硬件工作方式和应用。所谓温故而知新,通过撰写课程报告,我对嵌入式系统的各个方面有了新的了解,大大提高了对这门学科的兴趣,在今后的学习中,我也会更加深入地去学习这门课程的相关内容,丰富自己的知识领域,开阔眼界,掌握更多的技能,为自己将来的发展做好铺垫。
参考文献:
甄鹏------《嵌入式实时Linux的移植及应用技术的研究》2008,(02)
郭军------《基于Petri网的嵌入式系统高层级设计方法与技术研究》2007,(04)
吴敏------《基于嵌入式的家庭网关控制平台的研究与设计》2007,(05)
刘青云;焦铬-------《嵌入式Web Service模型实现及应用》2019,(01)
田婧---------《嵌入式μCOSⅡ在DSP中的移植与应用研究》2007,(04)
附录
附查重报告: