嵌入式系統(tǒng)論文(華夏學院)-在線瀏覽
2024-08-06 15:21本頁面
【正文】 照上述嵌入式系統(tǒng)的定義，只要滿足定義中三要素的計算機系統(tǒng)，都可稱為嵌入式系統(tǒng)。有些人把嵌入式處理器當作嵌入式系統(tǒng)，但由于嵌入式系統(tǒng)是一個嵌入式計算機系統(tǒng)，因此，只有將嵌入式處理器構成一個計算機系統(tǒng)，并作為嵌入式應用時，這樣的計算機系統(tǒng)才可稱作嵌入式系統(tǒng)。因此，嵌入式系統(tǒng)作為一個專用計算機系統(tǒng)，要不斷向計算機應用系統(tǒng)發(fā)展。 嵌入式系統(tǒng)的實時性響應時間：是實時系統(tǒng)從識別出一個外部事件到做出響應的時間；生存時間：是數(shù)據(jù)的有效等待時間，數(shù)據(jù)只有在這段時間內才是有效的；吞吐量：是在給定的時間內系統(tǒng)能夠處理的事件總數(shù)，吞吐量通常比平均響應時間的倒數(shù)要小一點。弱實時系統(tǒng)在設計時的宗旨是使各個任務運行得越快越好，但沒有嚴格限定某一任務必須在多長時間內完成，弱實時系統(tǒng)更多關注的是程序運行結果的正確與否，以及系統(tǒng)安全性能等其他方面，對任務執(zhí)行時間的要求相對來講較為寬松，一般響應時間可以是數(shù)十秒或者更長。強實時系統(tǒng)則要求各個任務不僅要保證執(zhí)行過程和結果的正確性，同時還要保證在限定的時間內完成任務，響應時間通常要求在毫秒甚至微秒的數(shù)量級上，這對涉及到醫(yī)療、安全、軍事的軟硬件系統(tǒng)來說是至關重要的。這條道路就是芯片化道路。在探索單片機的發(fā)展道路時，有過兩種模式，即“Σ模式”與“創(chuàng)新模式”。Intel公司的MCS4MCS51就是按照創(chuàng)新模式發(fā)展起來的單片形態(tài)的嵌入式系統(tǒng)（單片微型計算機）。歷史證明，“創(chuàng)新模式”是嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展的正確道路，MCS51的體系結構也因此成為單片嵌入式系統(tǒng)的典型結構體系。SCM即單片微型計算機（Single Chip Microputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結構。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。它所涉及的領域都與對象系統(tǒng)相關，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術廠家。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當數(shù)Philips公司。因此，當我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機應用系統(tǒng)設計會有較大的發(fā)展。3. 嵌入式系統(tǒng)的兩種應用模式嵌入式系統(tǒng)的嵌入式應用特點，決定了它的多學科交叉特點。然而，了解對象系統(tǒng)的控制要求，實現(xiàn)系統(tǒng)控制模式必須具備對象領域的專業(yè)知識。 客觀存在的兩種應用模式嵌入式計算機系統(tǒng)起源于微型機時代，但很快就進入到獨立發(fā)展的單片機時代。因此，電子技術應用工程師以自己習慣性的電子技術應用模式，從事單片機的應用開發(fā)。雖然在單片機時代，計算機專業(yè)淡出了嵌入式系統(tǒng)領域，但隨著后PC時代的到來，網(wǎng)絡、通信技術得以發(fā)展；同時，嵌入式系統(tǒng)軟、硬件技術有了很大的提升，為計算機專業(yè)人士介入嵌入式系統(tǒng)應用開辟了廣闊天地。由于嵌入式系統(tǒng)最大、最廣、最底層的應用是傳統(tǒng)電子技術領域的智能化改造，因此，以通曉對象專業(yè)的電子技術隊伍為主，用最少的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件開銷，以8位機為主，帶有濃重的電子系統(tǒng)設計色彩的電子系統(tǒng)應用模式會長期存在下去。因此，客觀存在的兩種應用模式會長期并存下去，在不同的領域中相互補充。由于嵌入式系統(tǒng)有過很長的一段單片機的獨立發(fā)展道路，大多是基于8位單片機，實現(xiàn)最底層的嵌入式系統(tǒng)應用，帶有明顯的電子系統(tǒng)設計模式特點。因此，不少從事單片機應用的人，不了解單片機與嵌入式系統(tǒng)的關系，在談到“嵌入式系統(tǒng)”領域時，往往理解成計算機專業(yè)領域的，基于32位嵌入式處理器，從事網(wǎng)絡、通信、多媒體等的應用。但由于“單片機”是典型的、獨立發(fā)展起來的嵌入式系統(tǒng)，從學科建設的角度出發(fā)，應該把它統(tǒng)一成“嵌入式系統(tǒng)”。一個嵌入式系統(tǒng)裝置一般都由嵌入式計算機系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成嵌入式計算機系統(tǒng)是整個嵌入式系統(tǒng)的核心，由硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應用軟件層組成。執(zhí)行裝置可以很簡單，如手機上的一個微小型的電機，當手機處于震動接收狀態(tài)時打開；也可以很復雜，如ＳＯＮＹ智能機器狗，上面集成了多個微上控制電機和多種傳感器，從而可以執(zhí)行各種復雜的動作和感受種狀態(tài)信息。 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）。其中操作系統(tǒng)和應用程序都可以固化在ＲＯＭ中。該層一般包含相關底層硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設備的配置功能。設計一個完整的BSP需要完成兩部分工作：嵌入工系統(tǒng)的硬件初始化的BSP功能，設計硬件相關的設備驅動。RTOS是嵌入式應用軟件的基礎和開發(fā)平臺。系統(tǒng)總體結構模型 圖如圖1 所示。無線通信模塊分為本地和遠程兩部分，本地通信主要通過新型的ZigBee 無線通信技術實現(xiàn)系統(tǒng)與家居電器的通信，達到對其控制；遠程通信是利用手機通過GPRS 通信網(wǎng)絡或利用計算機通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)人與控制系統(tǒng)的通信，進而達到對家居電器的遠程監(jiān)控。智能家居控制系統(tǒng)的具體功能包括：①家居電器的綜合監(jiān)控：對所控制的家居電器進行開關、工作參數(shù)的設置和工作狀態(tài)的檢測。③自動報警：當檢測到家居環(huán)境的溫度、濕度、煤氣、煙氣等超標，或檢測到有陌生人強行開啟室門或進入室內時就自動報警，告知居室主人。⑤遠程控制：用戶遠程可以通過手機短息或互聯(lián)網(wǎng)對家居電器進行控制或工作狀況查詢。 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)系統(tǒng)硬件主要由ARM9 微處理器、GPRS 通信網(wǎng)絡、ZigBee通信技術、LCD 觸摸屏、語音報警和電源等模塊組成。S3C2440 是一款高性能32 位RISC 微處理器, 采用了ARM920T 的內核， 標準宏單元和存儲器單元，最高主頻可以達到400MHz，提供多款液晶屏配置。通過提供一套完整的通用系統(tǒng)外設，無需配置額外的組
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