本章节介绍嵌入式系统基本观念,嵌入式系统包含嵌入式处理器以及周边电路以及相应的嵌入式操作系统。嵌入式系统常用于信息家电和计算机外设等设备。嵌入式系统可以说是专用的微型计算机系统。通常嵌入式处系统包含一个微处理器和相应的操作系统。嵌入式系统所使用的处理器运算能力,往往会比个人计算机的处理器处理能力要弱,其处理器常见的特性有:
没有平行的运算电路,以降低处理器成本。
有高速缓存的能力,以增强处理器速度。
常使用精简使令集架构,以用管线功能加速处理器速度。
常使用内存I/O 映射,也就使用内存存取去操作I/O设备
具备仿真器调试功能,以方便产品的设计开发。
因为好多应用于移动产品中,所以对功耗的要求较低。
本书所使用的ARM处理器,在下面章节会做详细介绍。另外嵌入式系统,除了有嵌入式处理器,执行嵌入式操作系统外,通常还包含一些周边电路,当作输出输入,或加速的功能。所以常有的周边电路有:
串行通讯:常用于高级应用程序除错,或当作用户接口。
定时器和实时时钟:应用于系统时间管理。
LED和LCD 显示:用于显示系统状态,如开机关机等。
键盘输入:提供小型键盘以供用户输入数据。
以太网:现有的信息家电常需要连接上因特网,所以以太网也是常见的标准配备。
调试电路:因一般常需要作底层的程序设计,所以需要用仿真器来做调适功能。
其它的周边电路会因为应用的不同,而有所不同。此外嵌入式操作系统是运行于嵌入式系统的一种小型操作系统,其特性表现为:
它的复杂度通常比一般的计算机操作系统来的简化。并且程序代码会较小。而且因为它通常是应用于信息产品,所以系统功能会因需求的不同,而有所不同。并且因为功能比较单一,所以不需要复杂的人机接口。另外一般客户也不能自行开发程序。通常会提供系统原代码,以便开发设计人员参考。
一般其应用的操作系统架构与功能,近似于linux。因为嵌入式系统常在对实时性要求较高的设备,所以操作系统对于工作实时性的要求较高,要可较精准预估系统的执行时间。本书会介绍如何实现uClinux 及uC/Cos 两套操作系统。
1.2 嵌入式系统应用
嵌入式系统常见于个人或家庭的信息产品中,常见的应用有:
网络设备:有线,无线智能型集线器,网关和路由器。
个人通讯设备,PDA,手机,电子词典等。
多媒体设备:MP3,VCD 或DVD等。
摄录像设备:数字照相机,数字摄像机等。
现在产品的功能越来愈强大,所以上述功能可能会整合在一起。如现在的手机具有PDA等功能,下面的章节中我们以网络电话及PDA,说明他们的系统软硬件的结构。
1.3网络电话的应用
网络电话是通过因特网,和普通电话通讯的设备。较传统的电话,网络电话可以提供较便宜的通话服务,以及附加影像等服务。所以目前网络电话,随着因特网的成熟,也日渐普及。网络电话的基本硬件架构:
处理器:执行嵌入式操作系统,并处理大部份系统工作。
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