再议嵌入式系统定义、特点及其学习要点

2009年08月06日 16:08    MCU
关键词: 定义 , 嵌入式 , 特点 , 系统 , 要点
嵌入式计算机系统的出现,是现代计算机发展史上的里程碑事件。嵌入式系统诞生于微型计算机时代,与通用计算机的发展道路完全不同,形成了独立的单芯片的技术发展道路。由于嵌入式系统的诞生,现代计算机领域中出现了通用计算机与嵌入式计算机的两大分支。不可兼顾的技术发展道路,形成了两大分支的独立发展道路:通用计算机按照高速、海量的技术发展;嵌入式计算机系统则为满足对象系统嵌入式智能化控制要求发展。由于独立的分工发展,20世纪末,现代计算机的两大分支都得到了迅猛地发展。

经过几十年的发展,嵌入式系统已经在很大程度改变了人们的生活、工作和娱乐方式,而且这些改变还在加速。嵌入式系统具有无数的种类,每类都具有自己独特的个性。例如,MP3、数码相机与打印机就有很大的不同。汽车中更是具有多个嵌入式系统,使汽车更轻快、更干净、更容易驾驶。

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。

嵌入式系统诞生于微型计算机,是嵌入到对象体系中,实现嵌入对象智能化的计算机。但是,微型计算机无法满足绝大多数对象体系嵌入式要求的体积、价位与可靠性,因此,嵌入式系统迅速走上了独立发展的单片机道路。首先是将计算机芯片化集成为单片微型计算机(SCMP),其后为满足对象体系的控制要求,单片机不断从单片微型计算机向微控制器(MCU)与片上系统(SoC)发展。但无论怎样发展变化,都改变不了“內含计算机”、“嵌入到对象体系中”、“满足对象智能化控制要求”的技术本质。

因此,我们可以将嵌入式系统定义成:“嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统”。

随着网络、通信时代的到来,不少嵌入式系统形成了一些独立的应用产品,如手机、PDA、MP3、数码伴侣等,这些产品没有像电视机、电冰箱、空调、洗衣机、汽车等那样明显的嵌入对象,这时嵌入式系统定义中的“嵌入到对象体系中”含义,可以广义地理解成“內嵌有计算机”的含义。

(1) 嵌入式系统的特点

按照嵌入式系统的定义,嵌入式系统有3个基本特点,即“嵌入性”、“专用性”与“计算机”。

“嵌入性”由早期微型机时代的嵌入式计算机应用而来,专指计算机嵌入到对象体系中,实现对象体系的智能控制。当嵌入式系统变成一个独立应用产品时,可将嵌入性理解为内部嵌有微处理器或计算机。

“计算机”是对象系统智能化控制的根本保证。随着单片机向MCU、SoC发展,片内计算机外围电路、接口电路、控制单元日益增多,“专用计算机系统 ”演变成为“内含微处理器”的现代电子系统。与传统的电子系统相比较,现代电子系统由于内含微处理器,能实现对象系统的计算机智能化控制能力。

“专用性”是指在满足对象控制要求及环境要求下的软硬件裁剪性。嵌入式系统的软、硬件配置必须依据嵌入对象的要求,设计成专用的嵌入式应用系统。

(2) 嵌入式系统的相关技术

嵌入式系统应是计算机的一个重要分支。但是作为一个重要的计算机工具,有不断完善的基础技术与在各个领域中的应用技术,并且依靠着多学科,如计算机学科、电子技术学科、微电子学科、集成电路设计等的交叉与综合。

(3) 嵌入式系统的技术前沿

目前,无论是嵌入式系统基础器件、开发手段,还是应用对象,都有了很大变化。无论是未来从事8位、16位、32位的嵌入式系统应用,都应该了解嵌入式系统的技术前沿。这些技术前沿体现了嵌入式系统应用的一些基本观念,它们是:基于集成开发环境的应用开发、应用系统的用户SoC设计、操作系统的普遍应用、普遍的网络接入、先进的电源技术以及多处理器SoC技术。

嵌入式系统技术是电类专业技术的载体和核心基础技术,即学习电类专业的大学生在走向工作岗位以后,无论你将来从事任何工作都离不开嵌入式系统应用技术。嵌入式系统应用技术的核心基础课程主要有《C程序设计教程》、《嵌入式系统软件设计中的数据结构》、《单片机初级教程》或《ARM嵌入式系统初级教程》、《电路分析基础》、《模拟电子技术》、《数字电子技术(包括Verilog HDL)》、《嵌入式实时操作系统与程序设计基础》、《嵌入式系统应用设计》与相应的专业课。
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