浅谈嵌入式系统的现状及发展前景.pdf

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算机科学或计算机工程方面的专业人士,而嵌入式系统则是要和各个不同行业的应用相结合的,要求更多的计算机以外的专业知识,其开发人员往往是各个应用领域的专家。因此开发工具的易学、易用、可靠、高效是基本要求。三、简单的嵌入式系统简单的嵌入式设备往往由按钮,发光二极管(LEDs),和仅仅能显示小字符或数字的显示器,以及简单的菜单系统组成。较为复杂的嵌入式系统拥有的完整的图形屏幕、触摸感应或屏幕边缘按钮在最大限度地使用空间的同时,提供了足够的灵活性:指点控制是很自然的非常理想的操控方式,这样的方式可以改变的屏幕意义。在嵌入式系统设计中有许多不同的CPU架构,如ARM、MIPS、Coldfire/68k、PowerPC、X86、PIC、Intel8051、AtmelAVR、RenesasH8、SH、V850、FR-V、M32R、DMCU等。PC/104标准是小型、小批量嵌入式和ruggedized系统设计的基础。这些系统通常使用DOS、BSD或者如QNX、Inferno这样的实时嵌入式操作系统。大批量生产的嵌入式系统的通常配置是系统单芯片(en:SystemOnChip),它是一个专用集成电路,CPU是外购的知识产权并且添加到集成电路设计中。一个类似的常用机制是使用可编程门阵列,所有的逻辑包括CPU部分都可以编程实现。许多时髦的FPGA都是为这个目的设计的。四、启动嵌入式系统带有启动代码,通常它禁止中断、设置电子设备参数、测试计算机(RAM、CPU和软件),然后开始应用程序运行。许多嵌入式系统从短暂的掉电状态恢复,经常重起而不进行最近的自检。在十分之一秒内重起是常见的现象。内部自检许多嵌入式系统都有一定程度或者一定数量的内部加电自检,自检有几种类型::检查CPU、RAM和程序存储器。通常一加电就开始这些检查,在一些安全性非常重要的系统中,通常周期性地在安全时间间隔内进行自检,或者经过一段时间就进行自检。:仿真输入和读入数据或者测量输出数据。有大量的通信、模拟和控制系统都有这些非常廉价的检查。:通常测试每个供电电路,也可能检查电池或者主电源输入。通常供电部分的负载都很重,并且少有余量,所以这项检查很有意义。:..:验证从相连单元接收到的简单消息,例如在互联网上使用ICMP消息“ping”。:将线连结到待检查的电缆上指示针进行检查。如电话这样的同步通信系统经常使用“同步”测试。电缆检查成本很低,当单元部分有插头的时候这项检查尤其重要。:一个系统在安装时经常需要进行调整,这项检查就向安装人员做出状态指示。:检查系统所消耗的东西、在预量太低时发出警告。最常见的例子是汽车的油量表,最复杂的例子可能是维持化学反应物详细状态的自动医学分析系统。:检查用户关心的系统运行状态。显然,在系统运行时必须进行这项检查,这方面的检查包括飞机上的导航仪器、汽车的速度表和磁盘的指示灯等。:在'安全时限'内进行检查确保系统仍然可靠。安全时限通常小于能够产生损害的最小时间。五、可靠性体系根据人们需求的不同可靠性也有不同的定义,有意思的事,可靠性的类型却相对较少,相似可靠性类型的系统使用相似类型的内在检查和恢复方法:。这包括太空系统、水下电缆、导航灯塔、钻孔系统,非常奇怪的是还包括汽车和大规模生产产品。总的来说,嵌入式系统检测各个子系统、在线切换到冗余部分或者工作在“limp模式”提供部分的功能。大规模生产的消费产品如汽车、个人电脑或者打印机也属于这个类别,这是因为与购买的费用相比维修费用高昂、维修人员又路途遥远。。这包括飞机导航、反应控制系统、重要的化学工厂安全控制、铁路信号、单发动机飞机的发动机,如上所述,但是“limp模式”较难容忍,通常需要操作员选择备份系统。。这些包括电话交换机、工厂控制、桥梁和电梯控制、资金转移、市场开发、自动销售和服务等,这些系统通常有一些运转/不运转测试,它们通常带有在线冗余或者使用替换系统和人工过程的limp模式。。同上面的情况类似,系统的运行将会造成大量的金钱损失。医疗设备、带有发动机这样的热备份的飞行器、化学工厂控制、自动股票交易、游戏系统等。测试可能是五花八门,但是出错时能够做的就是停止整个系统。六、嵌入式系统的应用前景嵌入式控制器的应用几乎无处不在:移动电话、家用电器、汽车……无不有它的踪影。嵌入控制器因其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点,其应用已深入到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生活等各个领域,对各行各业的技术改造、产品更新换代、加速自动化化进程、提高生产率等方面起到了极其重要的推动作用。嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通用计算机,一台通用计算机的外部设备中就包含了5-10个嵌入式微处理器。在制造工业、过程控制、网络、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域。嵌入式系统工业是专用计算机工业,其目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用;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,“未来十年将会产生头大小、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。中国应当注意发展智力密集型产业”。七、嵌入式课程学习总结:..嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一,可应用在工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理、网络及电子商务、环境检测和机器人等方面。ARM技术的IP在许多领域已经取得了很大的成功。我们有理由相信,未来的电子技术就是嵌入式系统技术的天下。嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。嵌入式系统用在一些特定专用设备上,通常这些设备的硬件资源(如处理器、存储器等)非常有限,并且对成本很敏感,有时对实时响应要求很高等。特别是随着消费家电的智能化,嵌入式更显重要。学习嵌入式,显然应偏重于嵌入式软件,特别是嵌入式操作系统方面。对于搞嵌入式软件的人,最重要的技术显然是:1)掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理2)必须掌握一个嵌入式操作系统3)必须熟悉嵌入式软件开发流程并至少做过一个嵌入式软件项目。嵌入式系统,从小的方面来说,很多人都做过。一个单片机为核心的小的电子系统,包括了软件和硬件。但是,在很多人的心目中,单片机就是51,软件就是自己从头用汇编写的监控程序,然后实现自己的功能。事实是这样的吗单片机等于51吗市场上的单片机何止上千种,从4位到8位到16、32、64位,功能差的只有控制功能,功能强的运算能力超过一般台式机,我们所作的,是根据自己的需求,熟练程度,资源以及性价比来选择所需。同样从软件的角度来讲,嵌入式系统的规模越来越大,对可靠性和实时性的要求越来越高,再也不是自己从头做一个监控程序,利用键盘驱动的时代了,大多数的嵌入式系统都采用了操作系统。这就对开发人员提出了更高的要求,需要对操作系统的原理比较了解。通过一学期的学习,我详细了解了嵌入式系统的设计步骤、设计方法和相应接口电路的参考原理图、硬件调试方法以及部分驱动程序。但在实践性上则相对欠缺。所以我想对老师提个建议,加强实践性的教学,如果能够做些比较有意义的嵌入式小系统,我想这会对想学好这门课的人有个更深刻的理解。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。所以真正掌握的话是需要一步步积累才能熟练掌握。所以我必须做一些准备:把心踏实下来,注意学习方法,尽量不要走弯路。在我看来,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参考文献[1]马洪连,等嵌入式系统设计系统[2]吕京建,肖海桥嵌入式处理器分类与现状.[3],实施平台开发战[4]吕京建,肖海桥嵌入式系统开发工具及RTOS平台.